CC BY
44
7. Kurochkin V.N. Hranenie tekhniki na mashinnyh dvorah. - M.: Rossel'hozizdat,1985. - 157 s.
8. Solov'eva S.P., Latyshenok M.B., Kostenko M.YU., Astahova E.M. Issledovanie teplovogo sostoyaniya sel'skohozyajstvennoj mashiny, ustanovlennoj na hranenie pod teplovym ekranom // Nauchnoe obespechenie razvitiya APK v usloviyah reformirovaniya: sb. nauch. tr. / SPbGAU. -SPb., 2013. - CH.1. - S.378
9. Elektronnyj resurs URL: https://www.penofol.ru.com/kopiya-penofol (data obrashcheniya: 15.10.2019).
10.Oltra R. Vignal V. Recent advances in local prode techniques in corrosion resech - Analysis of the role of stress on pitting sensitivity // Corros. sci. - 2007. - №1. - S. 158-165.
УДК 631.3:767.2 Б01 10.24411/2078-1318-2019-14183
Доктор техн. наук Е.А. УЛЮКИНА (РГАУ- МСХА имени К.А. Тимирязева)
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ БИОТОПЛИВА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ И МОБИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Решение экологических проблем, возникающих при эксплуатации мобильной техники на нефтяном топливе, требует поиска альтернативных видов моторного топлива. Из альтернативных топлив первое место в мире по потреблению на транспорте занимают сжиженные нефтяные газы [1], а также топлива, получаемые из газового сырья, угля и сланцев [2].
Из возобновляемых ресурсов достаточно перспективно использование энергии биомассы, т.е. всех видов веществ растительного и животного происхождения, продуктов их жизнедеятельности и органических отходов. Из отходов можно получать биогаз. Такие установки широко используются в Китае, США, Индии. В России также начали строить подобные установки. В российском животноводстве и птицеводстве в год образуется около 150 млн. т органических отходов. При их переработке в биогазовых установках можно ежегодно получать дополнительно 95 млн. т условного топлива, что эквивалентно 190 млрд. кВт.ч электроэнергии [3]. Этой энергии достаточно, чтобы обеспечить электроэнергией весь агрокомплекс России.
В качестве топлива для автомобильных двигателей нашел применение продукт переработки метана - диметилэфир. Для его получения используется метан любого происхождения: природный газ, биогаз, а также газ, получаемый в результате гидрогенизации каменного угля. По своим свойствам он соответствует сжиженному нефтяному газу (смеси пропана и бутана), но имеет более высокое цетановое число. Это позволяет сжигать его с более высоким коэффициентом полезного действия [4, 5]. При его сгорании не образуются соединения серы, а содержание в отработавших газах оксидов азота меньше, чем в других газообразных топливах за счет более низкой температуры горения. Благодаря более полному сгоранию в двигателе не образуется нагар и частицы сажи, снижается шум при его работе. Цена его превышает цену традиционных видов топлива и это сдерживает его применение.
Использование в качестве моторного топлива продуктов из органического (растительного) сырья целесообразно с точки зрения возобновляемости сырьевых ресурсов [6,7]. Они не содержат соединений серы и образуют при сгорании гораздо меньше вредных веществ, таких как монооксид углерода, многоатомные углеводороды, сажа, оксиды азота. Выделяющееся при их сгорании количество диоксида углерода численно равно количеству этого соединения, поглощенного при развитии растений, служащих сырьем для получения топлива, то есть общее количество диоксида углерода в атмосфере не увеличивается.
Поэтому наиболее перспективным направлением замещения нефтяных топлив альтернативными продуктами представляется использование в качестве горючего для двигателей внутреннего сгорания топлив, получаемых из биологического сырья. Исследование целесообразности его использования в качестве моторного топлива и возможности осуществления транспортно-складских и заправочных операций при обеспечении мобильной техники этим топливом является актуальной научной задачей, имеющей важное практическое значение.
Одним из распространенных видов топлива из растительного сырья считается этанол, что объясняется простотой его получения. В настоящее время мировым лидером в производстве биотоплива из зерна являются США. Очень широко этиловый спирт применяется в качестве моторного топлива в Бразилии, где для его получения используют отходы сахарного тростника. Бразилия, занимающая первое место в мире по производству сахарного тростника, экспортирует и биоэтанол, и технологии по его производству [8]. На Западе получили распространение спирто-бензиновые смеси Е85 (с содержанием спирта 85%) и Е10 (с содержанием спирта 10%). Смесь Е85 требует модернизации топливной системы автомобиля, а для смеси Е10 такой переделки не нужно, хотя добавка 10% снижает содержание в отработавших газах оксида углерода в среднем на 15%, увеличивает октановое число, уменьшает выбросы парниковых газов почти на 20%. Исследования смесевых топлив на основе этанола проводились и России [9], однако широкого распространения такие топлива пока не получили. К недостаткам использования этилового спирта относятся необходимость переделки топливной системы двигателя, а также высокая токсичность спирта, особенно метилового, и коррозионная активность и агрессивность спиртовых топлив по отношению к алюминиевым сплавам, резинам и другим конструкционным материалам.
Цель исследования - показать перспективы применения биотоплива при эксплуатации мобильной сельскохозяйственной техники.
Анализ перспектив использования возобновляемых источников энергии для производства моторных топлив для дизельных двигателей свидетельствует о преимуществах растительных масел. Растительные масла могут применяться как самостоятельное топливо для дизелей, так и в смесях с дизельным топливом, а также перерабатываются в метиловый, этиловый или бутиловый эфиры, использующиеся как самостоятельное биотопливо или как смесевые топлива (в смеси с дизельным или другими альтернативными топливами).
Сырьем для биотоплива служат растительные масла, которые не требуют для своего изготовления сложного оборудования, их можно получать путем прессования без химической обработки. Вырабатываемые из семян масличных растений масла нетоксичны и неогнеопасны, не содержат соединений серы, их применение не вызывают выделения избыточных парниковых газов в атмосферу. Растительные масла имеют достаточно высокую теплоту сгорания, сопоставимую с теплотой сгорания дизельного топлива.
В качестве биотоплива могут использоваться разнообразные растительные масла: рапсовое, кукурузное, льняное, хлопковое, соевое, пальмовое, арахисовое, оливковое и т.д. Всего в мире насчитывается свыше 150 видов масленичных растений.
В настоящее время наибольшую долю в мировом производстве растительных масел имеют: соевое масло (25%), пальмовое (23%), рапсовое (15%), остальные масла (подсолнечное, арахисовое, хлопковое, кокосовое, пальмовое, кукурузное и прочие) менее 10% каждый [10]. В России наиболее распространенным растительным маслом является подсолнечное. Объем его производства превышает 80% от общего объема производства растительных масел. Это масло интересно еще и потому, что производство биодизельного топлива может быть выполнено из отработанного фритюрного подсолнечного масла, широко применяемого в пищевой промышленности. Результаты проведенных исследований подтверждают возможность использования в дизельных двигателях биодизельных топлив, получаемых из растительных масел [11].
Для получения биодизельного топлива из растительных масел в Европе служит рапс, в США - соя, Канаде - канола, Индонезии и Филиппинах - пальмовое и кокосовое масла, в Индии - ятрофа, Африке - соя и ятрофа, Бразилии - касторовое масло. Выбор масла в основном обусловлен его распространенностью в данной стране и слабо связан с выходом масла из семян масленичной культуры.
В последние годы исследуются масличные и эфиромасличные культуры пищевого и непищевого назначения. Популярными считаются хлопчатник, лён, кориандр, горчица, рыжик яровой (посевной), кунжут, сафлор красильный, арахис, клещевина обыкновенная (кастор), ятрофа, пальмовое и кокосовое масла и др. Многие из этих растений используются в пищевых целях. В связи с этим для производства биодизельного топлива необходим поиск новых перспективных растений - источников жирных кислот, масло которых не применяется в пищевых производствах. В России и других странах для расширения возможностей получения более дешёвых видов биодизельного топлива изучаются следующие виды растений: рыжик яровой, виды борщевика, сафлор красильный, виды дурнишника, амарант хвостатый, виды гулявника, ярутка полевая, виды желтушника, клоповник полевой, конрингия восточная, цикорий обыкновенный, фенхель обыкновенный, огуречник лекарственный, виды рода чернушка (чёрный тмин). Указанные виды в основном являются сорными однолетниками, некоторые обладают лекарственными свойствами и/или ядовиты. Затраты на выращивание сорных растений минимальны, семенная продуктивность их довольно высока (50-80 тыс. семян на одном растении), а выход масла составляет от 10 до 60%.
Одной из перспективных масличных культур является рыжик - масличная культура, относящаяся к семейству капустных [12]. В промышленных масштабах выращивается в Западной и Восточной Сибири, на небольших площадях эта культура возделывается в европейской части России, в Швеции, Германии, Франции, Бельгии, Нидерландах. Рыжик практически не поражается вредителями и болезнями, что снижает затраты на его выращивание и делает производство экологически безопасным. Урожайность семян рыжика (6-20 ц/га) ниже, чем рапса (10-30 ц/га), но более стабильная, масличность достигает значений ярового рапса (до 41%). А жмых можно использовать в кормах для животных.
Кроме распространенных рапса, сои, подсолнечника, кукурузы и льна, к перспективным масличным культурам относятся малораспространённые непищевые масличные культуры: идау, молочай, крамбе, масличная редька, хлорелла.
Посевные площади для выращивания необходимого количества масличных культур ограничены. Использование пашни не для получения продовольственного сырья, а на технические цели нежелательно. Массовое производство биодизельного топлива из растительных масел пищевого назначения приводит к конкуренции за сырье с производством продуктов питания. Использование кулинарных жиров, поставляемых из кафе и ресторанов, дешевле, однако их ресурсы нестабильны. Поиск различных видов недорогого сырья для создания долгосрочного рентабельного и стабильного производства биодизельного топлива является важной задачей.
В качестве сырья для приготовления биотоплива в условиях России предлагался рапс, обладающий рядом достоинств как сельскохозяйственная культура. Применение чистого рапсового масла в качестве топлива для дизелей требует доработки двигателя и его адаптации для работы на этом продукте. Необходимость усовершенствований системы питания дизеля связана с различиями физико-химических свойств рапсового масла и дизельного топлива. Кроме того, при использовании чистого рапсового масла увеличивается нагарообразование на поршнях и стенках камеры сгорания [13]. Большая вязкость чистого рапсового масла осложняет его применение в двигателях в условиях низких температур окружающего воздуха, однако при повышении температуры топлива до 70-90°С его вязкость снижается до значений, обеспечивающих фильтруемость и прокачиваемость в топливной системе низкого давления. Указанный диапазон температур соответствует диапазону температур охлаждающей жидкости у двигателя после его прогрева, что и используют для
подогрева смесевого топлива. Возможен подогрев биотоплива от отработавших газов двигателя. Метиловый эфир рапсового масла (МЭРМ) по своим физико-химическим свойствам и эксплуатационным характеристикам довольно близок к дизельному топливу. При его использовании не нужен подогрев топлива, а отложений в цилиндрах двигателя образуется гораздо меньше, чем при использовании чистого рапсового масла и смесевого биотоплива.
МЭРМ как топливо широко применялся в различных странах Западной Европы. Особенно широко применялся МЭРМ в Германии, где его производили 3,5 миллиарда литров в год. Здесь же изучались экологические свойств биотоплив [14]. Исследования показали, что при переводе дизеля с дизельного топлива на МЭРМ концентрация оксида углерода в ОГ снижается на 20%, концентрация углеводородов - на 55%, в том числе полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) - более чем в два раза, дымность ОГ - на 2 ед. по шкале Боша. Наряду с этим отмечалось повышение выбросов оксидов азота на 17,5%, но в целом работа дизеля на МЭРМ характеризуется низкой суммарной токсичностью отработавших газов.
Материалы, методы и объекты исследования. Проводились исследования физико-химических свойств различных масел и их эфиров, а также некоторых видов смесевого биотоплива - смесей дизельного топлива с рапсовым маслом, с метиловым эфиром рапсового и подсолнечного масла. При этом определялись: кинематическая вязкость; кислотность; содержание свободной воды; температура помутнения; температура застывания; содержание фактических смол, фракционный состав и другие показатели.
Идентификация веществ, полученных при перегонке масла, осуществлялась с помощью инфракрасной спектроскопии. Прибор: ИК-спектрометр фирмы Bruker EQUINOX 55/s (c Фурье-преобразованием); спектры снимались в диапазоне 4000 - 400 см-1 с разрешением 2 см-1, затем обрабатывались с помощью программы Origin Graph.
Образцы для спектроскопии готовились в виде 10% раствора смеси рапсового масла с дизельным топливом в четыреххлористом углероде (ССЦ). Раствор заливался в кювету для ИК-спектроскопии из NaCl (толщина слоя 0,6 мм), вторая кювета для сравнения была заполнена чистым растворителем (ССЦ).
Результаты исследований. Возможность использования растительных масел и их эфиров в качестве моторного топлива определяется их физико-химическими свойствами. Все растительные масла являются горючими и могут применяться в качестве моторных топлив. Однако низкая испаряемость и высокая вязкость исключает их использование в бензиновых двигателях, но они могут применяться в качестве топлива для дизелей. Температура их самовоспламенения (280-320оС) немного превышает температуру самовоспламенения дизельного топлива (230-300оС), при этом цетановое число растительных масел сопоставимо с цетановым числом дизельного топлива (40-55) [6] (табл. 1).
Проведены исследования фракционного состава различных биотоплив. Кривые фракционной разгонки метиловых эфиров рапсового и подсолнечного масла и дизельного топлива приведены на рис.1.
ТЕХНИЧЕСКИЕ НА УКИ: ПРОЦЕССЫ И МАШИНЫ АГРОИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ 187 Таблица 1. Физико-химические свойства растительных масел
Масла
Физико -химические свойства рапсовое подсолнечное соевое пальмовое оливковое хлопковое арахисовое
Плотность при 20оС, кг/м3 916 923 924 918 914 919 917
Вязкость
кинематическая, мм2/с
при 20оС 75,0 65,2 81,5
40оС 36,0 30,7 32,0 - - - 36,5
100оС 8,1 7,4 7,7 8,6 8,4 7 8,3
Цетановое число 36 33 50 49 - - 37
Теплота сгорания низшая, МДж/кг 37,3 37,0 36-39 37,1 - - 37,0
Температура самовоспламенения оС 318 320 318 315 285 316 -
Температура застывания, оС - 20 - 16 - 12 + 30 - 12 - 18 -
Содержание серы, % (масс.) 0,002 - - - - - -
Содержание, % по массе С 78,0 77,6 77,5 77,6 77,1 78,0
Н 10,0 11,5 11,5 12,0 - 11,7 12,3
О 12,0 10,9 11,0 11,4 - 11,2 9,7
Кислотность, мг КОН/100 мл топлива 4,66 2,14 0,03 0,17 5,90 0,23 -
Коксуемость 10%-ного остатка, % 0,40 0,51 0,44 0,20 0,23
(не более)
Примечание: «-» - свойства не определялись
100
90
80
70
га
I О 60
1= о 50
ч?
40
30
20
10
0
-^ 4=
-¿г- —и - 1 • -- --
—*-- —+- ь-
100 200 300 Температура
400
—»—Метиловый эфир подсолнечного масла
—■—Метиловый эфир рапсового масла
—*—Дизтопливо
Рис. 1. Зависимость количества испарившегося топлива от температуры разгонки: 1 - дизельное топливо; 2 - метиловый эфир рапсового масла; 3 - метиловый эфир подсолнечного масла
Как видно из рис. 1, фракционный состав двух исследованных эфиров очень близок, но отличается от дизельного топлива более высокой температурой начала перегонки и узким диапазоном фракционирования: дизельное топливо выкипает в пределах от 190 до 340оС, а эфиры растительных масел имеют диапазон перегонки от 310 до 360оС, поэтому эфиры имеют большую вязкость и плотность по сравнению с дизельным топливом. Указанные отличия физических свойств метиловых эфиров растительных масел от свойств дизельного топлива оказывают влияние на параметры топливоподачи и, следовательно, на показатели топливной экономичности и токсичности отработавших газов дизеля. В работе [15] проводились испытания работы дизеля на смеси дизельного топлива и метилового эфира подсолнечного масла различных концентраций. Установлено, что экологические показатели улучшаются - уменьшаются выброс оксидов азота в отработавших газах - на 3,9%, монооксида углерода - на 22%, углеводородов - на 19%, снижается дымность, при этом отмечено, что несколько увеличился удельный расход топлива и снизился КПД дизеля.
Были проведены эксперименты по перегонке рафинированного рапсового масла и его смесей с дизельным топливом (содержание рапсового масла 10%, 20% и 50%). Перегонка осуществлялась в соответствии с ГОСТ 2177-99 «Метод определения фракционного состава дизельного топлива». Однако этот метод не может быть применен к смесевым топливам на основе растительных масел.
При нагревании рапсового масла в колбе перегонного аппарата АФСА (анализатор фракционного состава автоматический) происходит необратимая химическая реакция, и в приемнике конденсируется подвижная ярко-зеленая жидкость с характерным резким, неприятным запахом, при этом выделяется едкий дым, раздражающий слизистую оболочку глаз и носоглотки. В перегонной колбе остается черный густой субстрат.
Для идентификации вещества использовался метод инфракрасной спектроскопии. На рис.2 представлен ИК-спектр 10% раствора в ССЦ смеси рапсового масла и дизельного топлива (50:50). Интенсивные полосы в области 2800 - 3000 и 1400 - 1500 см-1 характерны для всех углеводородов, это дизельное топливо. Также хорошо видна полоса 1746 см-1, характерная для валентных колебаний группы С=О сложных эфиров, и полоса 1162 см-1, характерная для валентных колебаний С-О сложных эфиров. Это подтверждает наличие в смеси рапсового масла, представляющего собой сложный эфир различных непредельных кислот (олеиновой, линолевой, пальмитиновой и др.).
б -
5-
4-
ф
3-
ф
3"
о Р
2-
о с
0-
-1 -
-2 -
4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Волновое число, см-1
Рис.2. Инфракрасный спектр смеси 50% рапсового масла и дизельного топлива
На рис. 3 представлен ИК-спектр продукта термолиза рапсового масла (ярко-зеленой жидкости). На спектре отчетливо видно изменение формы полосы, характерной для углеводородов: 2800 - 3000 см-1 и полосы в области 1700 см-1: появилась полоса 1711 см-1; это полоса характерна для непредельных органических кислот (область 1715-1609 см-1), интенсивная изумрудно-зеленая окраска этого вещества указывает на наличие сопряженных двойных связей.
Волновое число, сьг1 Рис. 3. Инфракрасный спектр продукта термолиза рапсового масла
При перегонке смесей рапсового масла и дизельного топлива сначала наблюдалось выделение легких фракций дизельного топлива, но затем начиналось выделение едкого дыма и образование ярко-зеленой жидкости, причем для различных смесей этот процесс происходил на разных стадиях перегонки: для смеси с содержанием рапсового масла 10% -при отгоне 86%, для смеси с содержанием 20% рапсового масла - при отгоне 76%, для смеси 50% рапсового масла - после 46% отгона при X = 315°С.
В литературе имеются отрывочные сведения о продуктах термолиза рапсового масла, упоминается об их агрессивности, но практически не исследованы химические свойства отработавших газов двигателей, работающих на рапсовом масле. Имеющиеся методы экспресс-контроля отработавших газов двигателей определяют лишь суммарное количество углеводородов, СО и окислов азота. Между тем токсичность отдельных веществ, образующихся при сгорании рапсового и других растительных масел, может оказаться во много раз больше, чем отработавшие газы двигателя на дизельном топливе.
Проводилось также исследование взаимодействия различных конструкционных материалов с различными видами биотоплива: рапсовым маслом, смесевым топливом на основе рапсового масла (содержание рапсового масла в дизельном топливе 25%, 50% и 75%), МЭРМ, МЭПМ и смесевого топлива на основе МЭПМ (соотношение метилового эфира подсолнечного масла в дизельном топливе 5%, 10%, 25% и 50%). Методика исследования коррозионного воздействия топлива на конструкционные материалы описана в работе [16].
Для определения коррозионного воздействия различных видов биотоплив на металлы использовались пластинки, изготовленные из конструкционной стали марки Ст.3, ГОСТ
19903-90, с полированной поверхностью, которые помещались в сосуды с испытуемым топливом и выдерживались в течение 288 часов (12 суток) при температуре 50°С. Коррозионные повреждения определялись визуально. Осмотр пластинок показал, что следов коррозии на поверхности пластинок нет, продуктов окисления металла не обнаружено. Это свидетельствует о стойкости конструкционной стали к воздействию биотоплив при повышенной температуре. Аналогичные результаты получены при длительных испытаниях в течение 6 месяцев при температуре 25°С.
Из неметаллических материалов, используемых в конструкции нефтескладского и заправочного оборудования, широкое применение получили изделия из нитрильной резины марки НО68-2 (рукава различного назначения). При проведении испытаний образцы помещались в сосуды с топливом при температуре 50°С.
Данные, полученные в результате проведения испытаний, приведены в табл. 2, 3.
Таблица 2. Изменение массы резины НО68-2 при взаимодействии с различными видами топлива
Среда Продолжительность контакта, ч.
0 144 216 288 360 456 624 792 864 936
Масса образцов после контакта, г
Дизельное топливо 2,9455 2,9734 2,9725 2,9674 2,9718 2,9652 2,9660 2,9645 2,9735 2,9648
Рапсовое масло 2,8765 2,6912 2,6968 2,6987 2,7033 2,7097 2,7220 2,7347 2,7426 2,7443
25% РМ +75% ДТ 2,8746 2,8462 2,8557 2,8726 2,8957 2,9194 2,9762 3,0255 3,0615 3,0755
50% РМ +50% ДТ 3,0149 2,9225 2,9292 2,9298 2,9389 2,9472 2,9763 3,0159 3,0277 3,0370
75% РМ +25% ДТ 3,0627 2,9206 2,9270 2,9271 2,9356 2,9447 2,9688 2,9954 3,0055 3,0108
МЭРМ 2,8680 3,2483 3,3394 3,3964 3,4593 3,5189 3,6285 3,7017 3,7241 3,7284
МЭМП 2,8386 3,2947 3,4320 3,5520 - - - - - -
5%МЭПМ + ДТ 3,0116 3,0760 3,0858 3,0979 - - - - - -
Обозначения: РМ - рапсовое масло, ДТ - дизельное топливо, МЭРМ - метиловый эфир рапсового масла; МЭПМ - метиловый эфир подсолнечного масла
Таблица 3. Изменение линейных размеров резины НО68-2 при взаимодействии с различными видами топлива
Среда П родолжительность контакта, ч
0 288 936
Размеры образца (длина х ширина), мм
ДТ 49,6 х 24,7 50,0 х 24,8 49,9 х 24,9
Рапсовое масло 50,0 х 24,6 48,7 х 24,0 48,8 х 24,0
25% РМ +75% ДТ 49,9 х 24,6 50,3 х 24,6 51,2 х 25,0
50% РМ +50% ДТ 49,6 х 25,7 49,5 х 25,5 49,9 х 25,7
75% РМ +25% ДТ 49,8 х 26,1 49,6 х 25,6 49,4 х 25,8
МЭРМ 49,9 х 24,7 53,9 х 25,8 55,8 х 26,5
МЭПМ 49,6 х 24,3 54,3 х 26,0 -
5% МЭПМ + ДТ 50,0 х 25,2 50,6 х 26,6 -
Примечание: «-» - испытания не проводились
Из приведенных данных видно, что масса и линейные размеры образцов резины после контактирования с дизельным топливом, рапсовым маслом и смесевым топливом изменились незначительно. В то же время образцы, контактировавшие с МЭРМ и МЭПМ, значительно изменяются в результате набухания резины. Так, при взаимодействии с МЭРМ наблюдается увеличение массы образца резины НО68-2 после 12 сут. контакта на 18,4%, а после 39 сут. контакта - на 30%, площадь образца увеличивается, соответственно, на 12,8% за 12 сут. и на 20% за 39 сут. Аналогичные результаты получены для МЭПМ: за 12 сут. масса образца увеличилась на 20%, а площадь - на 17,5%. Полученные результаты обусловлены составом МЭРМ и МЭПМ, они относятся к классу сложных эфиров и обладают высокой химической активностью.
Оценка защитных свойств антикоррозионных покрытий технологического оборудования при транспортных, складских и заправочных операциях проводилась путем испытаний металлических пластинок из Ст. 10, ГОСТ 1050-88, с нанесенным на них покрытием из топливостойкой фенолалкидной эмали ФА-5278.
Испытания проводились в соответствии с принятой методикой [16]. Каждый цикл испытаний был продолжительностью 2 сут. и включал 2 этапа: выдерживание образца при температуре X = 60 ± 2°С в течение 8 ч и постепенное охлаждение до комнатной температуры в течение 16 ч, после чего охлаждались до X = - 20 °С; затем образцы выдерживались при температуре X = - 20 ± 2 °С в течение 8 ч, после чего нагревались до комнатной температуры в течение 16 ч. Периодически производился осмотр состояния защитных покрытий.
Испытания показали, что у образцов, помещенных в дизельное топливо, даже после шести циклов испытаний изменения внешнего вида защитного покрытия отсутствуют (рис. 4, б), а в случае МЭРМ и МЭПМ наблюдалось набухание и вспучивание защитного покрытия практически по всей поверхности образца (рис.4, в и 4, г), т.е. это покрытие не выдерживает контакта с эфирами.
в г
Рис. 4. Результаты воздействия различных видов биотоплива на покрытие из фенолалкидной эмали ФА-5278: а - образец до испытаний; б - после 6 циклов испытаний в дизельном топливе; в - после 3 циклов испытаний в МЭРМ; г -после 9 циклов испытаний в МЭПМ
В результате проведенных испытаний установлено, что смесевые биотоплива на основе рапсового масла, МЭРМ и МЭПМ не оказывают существенного влияния на детали, изготовленные из конструкционной стали. Резинотехнические изделия не выдерживает даже сравнительно кратковременного контакта с МЭРМ и МЭПМ. Прокладочные и уплотнительные детали оборудования, предназначенного для операций с эфирами, можно заменить тетрафторэтиленом (фторопластом), который обладает высокой химической стойкостью практически ко всем химически активным и агрессивным жидкостям, в том
числе и к эфирам, а вместо резинотканевых напорных, всасывающих и раздаточных рукавов для работы с МЭРМ и МЭПМ целесообразно использовать металлорукава типа СРГС, представляющими собой сильфон из нержавеющей стали с наружной проволочной защитной оплеткой.
Выводы. Очевидно, в ближайшее время будет одновременно развиваться производство различных видов альтернативных топлив, в первую очередь из биологического сырья. Однако применение биотоплив из-за их физико-химических свойств имеет ряд особенностей, что требует замены некоторых материалов в топливном оборудовании.
Литература
1. Марков В.А., Козлов С.И. Топлива и топливоподача многотопливных и газодизельных двигателей. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. - 296 с.
2. Марков В.А., Гайворонский А.И., Грехов Л.В. и др. Работа дизелей на нетрадиционных топливах: учебное пособие. - М.: Легион-Авто дата, 2008. - 464 с.
3. Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М., Ладыгичев М.Г. Топливо. Рациональное сжигание, управление и технологическое использование: справочное издание; В 3-х книгах. - М.: Теплотехник, 2004. - 608 с.
4. Грехов Л.В., Иващенко Н.А., Марков В.А. Топливная аппаратура и системы управления дизелей. - М.: Легион-Автодата, 2005. - 344 с.
5. Fleisch, T. A New Clean Diesel Technology: Demonstration of ULEV Emissions on a Navistar Diesel Engine Fueled with Dimethyl Ether / Fleisch Т., McCarthy C, Basu A. [e.a.] // SAE Technical Paper Series. - 1995. - N. 950061. - P. 1-10.
6. Марков В.А., Девянин С.Н., Семенов В.Г. и др. Использование растительных масел и топлив на их основе в дизельных двигателях. - М.: ООО НИЦ «Инженер», ООО «Онико-М», 2011. - 536 с.
7. Шахов А.В. Биотопливо нового поколения // Сельский механизатор. - 2008. - № 9. - С. 33.
8. Инновационное развитие альтернативной энергетики: науч. изд. - Ч. 1 - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2010. - 348 с.
9. Федоренко В.Ф., Буклагин Д.С., Нагорнов С.А. и др. Инновационные технологии производства биотоплива второго поколения. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2009. - 68 с.
10. Нагорнов С.А., Зазуля А.Н., Мещерякова Ю.В. Тенденции развития технологий производства биодизельного топлива: науч. изд. - М.: ФГБН «Росинформагротех», 2017. -172 с.
11. Марков В.А., Девянин С.Н., Нагорнов С.А. Применение смесевых биотоплив на основе метиловых эфиров растительных масел в транспортных дизелях // Известия Волгоградского государственного технического университета. - 2012. - Т.12. - №4. - С. 9-14.
12.Гаврилова В.А., Конькова Н.Г., Нагорнов С.А., Романцова С.В. Рыжик -перспективная масличная культура для производства биодизельного топлива // Агро XXI. -2013. - №1-3. - С. 43-44.
13.Семёнов В.Г., Васильев И.П. Экономические и экологические показатели дизеля при работе на биодизельных топливах разных сортов // Грузовик &. - 2007. - № 12. - С. 37-40.
14.Weidman, K. Rapsoel-Methylester im Dieselmotor / Weidman K., Menzad H. // MTZ. - 1989. -Jg. 50. - N.2. - S. 69-73.
15.Марков В.А., Девянин С.Н., Улюкина Е.А. Метиловый эфир подсолнечного масла как экологический компонент нефтяных моторных топлив // Транспорт на альтернативном топливе. - 2015. - № 4(46). - С. 29-41.
16.Улюкина Е.А., Коваленко В.П., Пуляев Н.Н. Взаимодействие различных видов биотоплива на основе рапсового масла с конструкционными материалами // Международный научный журнал. - 2010. - № 3. - С. 88-91.
Literatura
1. Markov V.A., Kozlov S.I. Topliva i toplivopodacha mnogotoplivnyh i gazodizel'nyh dvigatelej.
- M.: Izd-vo MGTU im. N. E. Baumana, 2000. - 296 s.
2. Markov V.A., Gajvoronskij A.I., Grekhov L.V. i dr. Rabota dizelej na netradicionnyh toplivah: uchebnoe posobie. - M.: Legion-Avto data, 2008. - 464 s.
3. Lisienko V.G., SHCHelokov YA.M., Ladygichev M.G. Toplivo. Racional'noe szhiganie, upravlenie i tekhnologicheskoe ispol'zovanie: spravochnoe izdanie; V 3-h knigah. - M.: Teplotekhnik, 2004. - 608 s.
4. Grekhov L.V., Ivashchenko N.A., Markov V.A. Toplivnaya apparatura i sistemy upravleniya dizelej. - M.: Legion-Avtodata, 2005. - 344 s.
5. Fleisch, T. A New Clean Diesel Technology: Demonstration of ULEV Emissions on a Navistar Diesel Engine Fueled with Dimethyl Ether / Fleisch T., McCarthy C, Basu A. [e.a.] // SAE Technical Paper Series. - 1995. - N. 950061. - P. 1-10.
6. Markov V.A., Devyanin S.N., Semenov V.G. i dr. Ispol'zovanie rastitel'nyh masel i topliv na ih osnove v dizel'nyh dvigatelyah. - M.: OOO NIC «Inzhener», OOO «Oniko-M», 2011. - 536 s.
7. SHahov A.V. Biotoplivo novogo pokoleniya // Sel'skij mekhanizator. - 2008. - № 9. - S. 33.
8. Innovacionnoe razvitie al'ternativnoj energetiki: nauch. izd. - CH. 1 - M.: FGNU «Rosinformagrotekh», 2010. - 348 s.
9. Fedorenko V.F., Buklagin D.S., Nagornov S.A. i dr. Innovacionnye tekhnologii proizvodstva biotopliva vtorogo pokoleniya. - M.: FGNU «Rosinformagrotekh», 2009. - 68 s.
10.Nagornov S.A., Zazulya A.N., Meshcheryakova YU.V. Tendencii razvitiya tekhnologij proizvodstva biodizel'nogo topliva: nauch. izd. - M.: FGBN «Rosinformagrotekh», 2017. -172 s.
11.Markov V.A., Devyanin S.N., Nagornov S.A. Primenenie smesevyh biotopliv na osnove metilovyh efirov rastitel'nyh masel v transportnyh dizelyah // Izvestiya Volgogradskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. - 2012. - T.12. - №4. - S. 9-14.
12.Gavrilova V.A., Kon'kova N.G., Nagornov S.A., Romancova S.V. Ryzhik - perspektivnaya maslichnaya kul'tura dlya proizvodstva biodizel'nogo topliva // Agro XXI. - 2013. - №1-3.
- S. 43-44.
13.Semyonov V.G., Vasil'ev I.P. Ekonomicheskie i ekologicheskie pokazateli dizelya pri rabote na biodizel'nyh toplivah raznyh sortov // Gruzovik &. - 2007. - № 12. - S. 37-40.
14.Weidman, K. Rapsoel-Methylester im Dieselmotor / Weidman K., Menzad H. // MTZ. - 1989. -Jg. 50. - N.2. - S. 69-73.
15.Markov V.A., Devyanin S.N., Ulyukina E.A. Metilovyj efir podsolnechnogo masla kak ekologicheskij komponent neftyanyh motornyh topliv // Transport na al'ternativnom toplive. -2015. - № 4(46). - S. 29-41.
16.Ulyukina E.A., Kovalenko V.P., Pulyaev N.N. Vzaimodejstvie razlichnyh vidov biotopliva na osnove rapsovogo masla s konstrukcionnymi materialami // Mezhdunarodnyj nauchnyj zhurnal. -2010. - № 3. - S. 88-91.
УДК 631.371 DOI 10.24411/2078-1318-2019-14193
Аспирант А.Ю. ПАНОВ Канд. техн. наук В.С. АНДРОЩУК (ФГБОУ ВО Тверская ГСХА, [email protected])
ВЫБОР ЭЛЕКТРОПРИВОДА ОПОРНЫХ КОЛЕС АГРЕГАТИРУЕМЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН
Большинство развитых европейских стран задают тенденцию ограничения или полного отказа от автомобилей и технологических машин, силовой установкой которых являются дизельные двигатели. Прежде всего, мотивируя нововведения невозможностью дальнейшего развития дизельных двигателей под ожесточающиеся экологические нормы [1]. В связи с этим ежегодно анонсируются и выпускаются в продажу легковые автомобили,
