авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Повышение долговечности плунжерных пар топливной аппаратуры дизелей путем совершенствования очистки топлива от воды

На правах рукописи

Кузин Павел Вячеславович ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПЛУНЖЕРНЫХ ПАР ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ ДИЗЕЛЕЙ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ОЧИСТКИ ТОПЛИВА ОТ ВОДЫ Специальность 05.20.03 – Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образова ния «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И.

Вавилова».

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Загородских Борис Павлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Гамаюнов Павел Петрович доктор технических наук, профессор Данилов Игорь Кеворкович Ведущая организация – ФГБОУ ВПО «Волгоградская государст венная сельскохозяйственная академия»

Защита состоится «24» февраля 2012 г. в 12-00 ч на заседании дис сертационного совета Д 220.061.03 при ФГОУ ВПО «Саратовский го сударственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова» по адресу:

410600, г. Саратов, ул. Советская, д. 60, ауд. 325.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова.

Отзывы направлять по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл., 1.

Ученому секретарю диссертационного совета

Автореферат разослан «_» 2012 г.

и размещен на сайтах Минобрнауки РФ и www.sgau.ru

Ученый секретарь диссертационного совета Волосевич Н.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Эффективность работы автотракторных дизелей, их уровень надежности, мощностные и экономические показатели, в значительной степени зависят от состояния топливной аппаратуры. В сельском хозяйстве при эксплуатации тракторов и комбайнов из всех отказов до 50 % приходится на топливную систему. Установлено, что большинство отказов системы питания дизеля происходит в результате использования загрязненного и обводненного топлива.

В соответствии с требованиями государственных и отраслевых стандартов дизельное топливо должно обладать хорошей фильтруе мостью и не содержать механических примесей и воды. Однако при транспортировке, хранении, заправке и особенно эксплуатации ма шин происходит загрязнение и обводнение дизельного топлива.

Обводнение топлива и ухудшение его эксплуатационных свойств вызывает износ прецизионных пар топливной аппаратуры, коррозию деталей, отказ фильтров тонкой очистки. Поэтому разра ботка эффективных устройств, для очистки дизельного топлива от воды при эксплуатации тракторов и комбайнов является актуальной задачей.

Исследование проводилось по плану НИОКР ФГОУ ВПО «Сара товский ГАУ им. Н.И. Вавилова» в соответствии с темой № 5 Ком плексного тематического плана научно-исследовательских и опытно конструкторских работ СГАУ им. Н.И. Вавилова на период 2007– 2010 гг. «Повышение надежности, эффективности использования мобильной техники в сельском хозяйстве» по договору с Ассоциаци ей аграрного образования и науки (г. Саратов) 2008–2009 гг.

Цель работы. Повышение долговечности плунжерных пар топ ливной аппаратуры дизелей путем совершенствования очистки топ лива от воды с использованием проточного водоотделителя.

Предмет исследования. Процесс очистки дизельного топлива от воды при использовании в топливной системе проточного водоотде лителя.

Объект исследования. Конструкция и параметры водоотдели теля.

Научная новизна. Получена математическая модель процесса очистки дизельного топлива от воды в проточном электростатиче ском водоотделителе.

Разработаны способ и методика определения обводненности то плива при эксплуатации тракторных и комбайновых дизелей (патент на изобретение № 2387993).

Практическая значимость работы заключается в разработке проточного водоотделителя, встроенного в систему питания двига теля, обеспечивающего коэффициент полноты водоотделения на уровне 0,98 (патент на полезную модель № 66785).

Основные положения, выносимые на защиту:

• математическая модель процесса обезвоживания дизельного топлива в неоднородном электрическом поле;

• аналитические зависимости, позволяющие определить основ ные параметры проточного водоотделителя с учетом производитель ности топливоподачи;

• конструктивное решение проточного водоотделителя;

• результаты сравнительных испытаний влияния степени очист ки топлива от воды в топливной системе трактора на износостой кость плунжерных пар;

• технико-экономическая эффективность внедрения предложе ний по совершенствованию очистки топлива от воды.

Реализация результатов исследования. Проточный водо отделитель прошел испытания в лаборатории кафедры «Техно логия машиностроения и конструкционных материалов» СГАУ им. Н.И. Вавилова и в СПК им. Чапаева Петровского района Са ратовской области.

Апробация работы. Результаты исследований по диссертацион ной работе доложены и одобрены на научных конференциях профес сорско-преподавательского состава Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова в 2006–2011 гг., на Меж дународной научно-практической конференции, посвященной 70 летию со дня рождения профессора Александра Григорьевича Ры балко (Саратов, 2007 г.);



на Межгосударственном постоянно дейст вующем научно-техническом семинаре «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания» (Саратов, 2007– 2011 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, 3 из которых в научных изданиях, рекомендованных ВАК, в описаниях к двум патентам. Общий объем публикаций составляет 2,3 печ. л., в т. ч. 1,6 печ. л. принадлежат лично соискателю.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, разделов, общих выводов, списка использованной литературы со стоящего из 103 наименований, 4 из которых на иностранных язы ках, и приложений.

Работа изложена на 120 страницах машинописного текста, со держит 5 таблиц, 35 рисунков, 6 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрывается актуальность темы диссертационной работы, ставится цель, формулируется научная новизна и практиче ская значимость положений, выносимых на защиту.

В первом разделе «Состояние вопроса цель и задачи исследова ния» рассматривается влияние внешних факторов на процесс обвод нения дизельного топлива, подтверждается необратимая закономер ность появления воды в баках с дизельным топливом за счет конден сации из атмосферы. На основании анализа литературных источни ков дан обзор способов очистки дизельного топлива от воды и ее влияния на работоспособность топливной аппаратуры и двигателя.

Вопросу повышения эксплуатационной надежности дизельной топливной аппаратуры в неблагоприятных условиях окружающей среды посвящены работы И.Г. Голубева, Н.И. Бахтиярова, В.П. Ля лякина, В.М. Михлина, Е.А. Пучина, А.Э. Северного, А.И. Селива нова, В.И. Черноиванова, В.В. Антипова, Б.П. Загородских, П.М.

Кривенко, П.А. Власова, И.М. Федосова, М.А. Григорьева, К.В. Ры бакова, А.П. Уханова и других авторов.

Установлено, что до настоящего времени недостаточно изучены закономерности обводнения топлива при эксплуатации тракторов и способы отделения воды.

В соответствии с проведенным анализом состояния вопроса и поставленной целью были определены задачи исследования:

• Исследовать процесс обводнения дизельного топлива в баках тракторов при эксплуатации и разработать методику определения содержания воды.

• Теоретически исследовать процесс очистки топлива с исполь зованием водоотделителя при эксплуатации тракторов.

• Теоретически и экспериментально обосновать и исследовать конструктивные параметры проточного водоотделителя.

• Провести экспериментальные исследования влияния воды в топливе на износ плунжерных пар.





• Дать технико-экономическое обоснование эффективности предложенной схемы очистки топлива с использованием проточного водоотделителя.

Во втором разделе «Теоретическое обоснование очистки топ лива от воды» обосновано действие электрических и гидродинами ческих полей на очистку дизельного топлива от воды и даны грани цы исходных параметров проточного водоотделителя.

Исходя из первого закона Ньютона, капля будет находиться в покое или двигаться прямолинейно и равномерно вместе с топлив ным потоком, если сумма внешних сил, действующих на нее, равна нулю.

Можно сказать, что при отделении воды из дизельного топлива с постоянными значениями параметров, характеризующих как дис персную среду, так и дисперсную фазу, имеем заданные скорость и время осаждения. Время коагуляции составляет от нескольких часов до нескольких суток. Для ускорения процесса осаждения частиц дисперсной фазы необходимы дополнительные внешние, искусст венно созданные силы.

Таким образом, система сил, действующих на каплю в топливе, сводится к следующему уравнению:

F1 F2 F3 F4 F5 F6 0, (1) где F1 – сила инерции, Н;

F2 – подъемная сила Архимеда, Н;

F - сила сопротивления движению капли в вязкой среде, Н;

F4 – сила тяжести, Н;

F5 – сила Кулона, Н;

F6 – пондеромоторная сила, Н.

Схема сил, действующих на каплю в потоке топлива, представ лена на рис. 1.

Спроецируем действующие на частицу силы на ось Z, направ ленную вертикально вниз (см. рис. 1). С учетом действия внешних сил получим FZ1 F2 FZ 3 F4 F5 cos F6 cos 0, (2) где FZ 1 – проекция силы инерции на ось Z, Н;

FZ 3 – проекция силы сопротивления движению частицы в жидкой среде на ось Z, Н;

– угол наклона сетчатых электродов, град.

а б Рис. 1. Схема движения капли в очистителе (а) и схема сил, действующих на каплю в электростатическом поле (б):

1 – положительный электрод;

2 – отрицательный электрод После математических преобразований получим дифференци альное уравнение движения капли в направлении оси Z:

d az z bz z jz 0, (3) dt где az, bz, jz – коэффициенты, определяемые по формулам:

aZ d i3 2, bZ 3di, jZ d i3 g 2 1 3d i 1 Q sin Ed i bh 3E d 3 N 2 z i4 0 1 2 1 grad E cos., 8r 2 2 где di – диаметр капель, м;

1 – плотность топлива, кг/м3;

2 – плот ность дисперсной фазы (воды), кг/м3;

Q – расход топлива через во доотделитель, кг/с;

в – ширина поперечного сечения водоотделителя, м;

h – высота поперечного сечения полости водоотделителя, м;

– динамическая вязкость среды, Па·с;

Е – напряженность электриче ского поля, В/м;

0 – электрическая постоянная, 0 = 8,85·10-12 Ф/м;

1 – диэлектрическая проницаемость среды (дизельного топлива);

2 – диэлектрическая проницаемость капли (воды);

r – расстояние до электрода, м.

Дифференциальное уравнение (3) имеет решение следующего вида:

1 z t С1 a z e bz j z, (4) bz где С1 – постоянная интегрирования, которая определяется как:

b С1 ln 0 Z jz. (5) a bz Теперь спроецируем действующие на каплю силы на ось Х, на правленную влево (см. рис. 1). С учетом действия внешних сил по лучим следующее уравнение:

FХ 3 FХ 1 F5 sin F6 sin 0, (6) где FХ 1 – проекция силы инерции на ось Х, Н;

FХ 3 – проекция силы сопротивления движению частицы в жидкой среде на ось Х, Н.

После преобразований получаем дифференциальное уравнение движения капли в направлении оси Х:

d Х bХ Х j Х 0, aХ (7) dt где aХ, bХ, jХ – коэффициенты, определяемые по формулам:

a Х d i3 2, bХ 3di, 3E d 3 N 2 j X 3di T cos z i4 01 2 1 grad E Еdi3 sin.

8r 2 Полученное таким образом дифференциальное уравнение имеет решение вида:

aХ t С2 1 e bХ j Х, Х (8) bХ где С2 – постоянная интегрирования.

bХ С2 ln 0 Х j Х. (9) aХ bХ С учетом (4) и (5) выражение (3) позволяет получить зависи мости мгновенной скорости частицы в межэлектродном про странстве, расстояния между электродами и приложенного к ним напряжения.

На рис. 2 приведена зависимость скорости осаждения капель во ды от их размера и напряжения, поданного на электроды очистителя.

Рис. 2. Зависимость скорости осаждения капель воды от их размера и напряжения, поданного на электроды очистителя Дифференциальное уравнение перемещения капли в вертикаль ном направлении (ось Z):

dz 1 bzz t С1 a e j z, (10) dt bz откуда:

t С az z а Z e j z t C3, bz (11) az С C3 аZ e bz (12).

Дифференциальное уравнение перемещения капли в горизон тальном направлении (ось Х):

dх 1 bХ t С2 aХ e j Х, (13) dt bХ откуда:

t С aХ х а Х e j Х t C4, bХ (14) aХ С C4 а Х e bХ. (15) Для определения времени нахождения капли в межэлектродном пространстве и длины электродов введем новую систему координат Х'ОZ', оси которой повернуты по отношению к исходной системе координат (ХОZ) на угол (рис. 3).

Рис. 3. Схема к определению геометрических параметров очистителя Применительно к новой системе координат выражения (11) и (14) принимают вид:

z t С a z аZ e bz jz t C3 cos, (16) Х t С a а Х e bХ j Х t C4 cos.

х (17) После некоторых преобразований получаем:

t1 С az hэ C3 j z t аZ e bz (18) cos После математических преобразований получаем квадратное уравнение вида:

тt12 nt1 k 0, (19) a a az а z3 bzz C1 а2 C z C1 h где т, n j z z e b, k ae bz C3 э.

e z cos 2b 2 2bz Дискриминант уравнения определяется как D n 2 4mk.

Решения данного уравнения имеют вид:

n D t1, 2.

2m Для определения необходимой длины очистителя следует полу ченное значение времени подставить в уравнение (17).

Зависимость основных геометрических параметров очистителя приведена на рис. 4.

Таким образом, приведенные формулы позволяют получить ма тематическую модель зависимости отделения воды в очистителе от его основных параметров и характеристик поступающего в него за грязненного топлива.

Проведенный вычислительный эксперимент позволил получить зависимости скорости осаждения и размеров капель воды от напря жения, представленные на рис. 2. На рис. 4 приведена зависимость основных геометрических параметров очистителя с напряжением на электродах U = 3600 В, из которой видно, что для полного осажде ния капель при размерах поперечного сечения b = 50 мм, hэ = 32 мм, длина межэлектродной области должна составлять l = 210 мм.

Длина межэлектродной области l. см Рис. 4. Зависимость основных геометрических параметров очистителя (при напряжении на электродах U = 3600 В) В третьем разделе «Программа и общая методика исследова ния» содержатся общие и частные методики исследований.

Программа работ включает:

– теоретическое обоснование процесса обводнения топлива в то пливных баках трактора при эксплуатации;

– определение обводненности топлива в процессе эксплуатации;

– разработку нового проточного водоотделителя, встроенного в систему трактора;

– ускоренные сравнительные износные испытания;

– эксплуатационные испытания тракторов, оснащенных проточ ными водоотделителями.

Для того чтобы исследовать процесс обводнения дизельного то плива в баках тракторов при эксплуатации, предложен и разработан новый способ определения содержания воды в жидком топливе, включающий подготовку проб топлива путем отбора в прозрачную мерную емкость и перемешивание с последующим замораживанием.

В процессе замораживания проводят визуальный осмотр пробы на наличие в ней воды в твердом состоянии. После окончания замора живания и при наличии льдинок проводят сбор их путем отсеивания кристаллов воды через фильтр. Размораживают кристаллики воды, измеряют ее объем, взвешивают и определяют процентное содержа ние воды в пробе (патент на изобретение 2387993).

Экспериментальный контроль данный способ прошел в испыта тельной лаборатории ФГУ «Саратовский центр стандартизации, метрологии и сертификации им. Б.А. Дубовикова».

Отбор проб топлива для определения содержания воды произво дился в разные времена года на районной нефтебазе, в нефтескладе хозяйства, передвижном заправщике, непосредственно в баках трак торов и головке топливного насоса в соответствии с ГОСТ 2517–85.

Ускоренные сравнительные износные испытания проводились по разработанной методике в лаборатории топливной аппаратуры СГАУ им. Н.И. Вавилова в соответствии с ОСТ 23.1364–81 на спе циальной установке.

Эксплуатационные испытания проводились в хозяйстве СПК им.

Чапаева Петровского района Саратовской области. Объектом иссле дований послужила система подачи топлива дизелей Д-240, Д- установленных на тракторы МТЗ. Данная техника занята в техноло гическом процессе выращивания сельскохозяйственных культур и используется в течение года. В эксплуатационных исследованиях участвовало 9 тракторов, 3 из которых оснащались разработанными водоотделителями.

При обработке полученных результатов использовали персо нальный компьютер с применением программ Statistica 6/0, SISS12, и Excel.

В четвертом разделе «Совершенствование системы подачи топлива к топливному насосу трактора» на основании теоретиче ских разработок предложено для снижения обводненности дизельно го топлива использовать проточный водоотделитель (патент на по лезную модель № 66785).

Топливный проточный водоотделитель (рис. 5) имеет корпус 1, который выполнен из стеклопластика, стоек к воздействию нефте продуктов и обладает электроизоляционными свойствами. Корпус имеет в продольном сечении трапецеидальную форму, на торце меньшего основания расположен входной штуцер 2 для подачи не очищенного топлива из бака от фильтра грубой очистки. Внутри корпуса вмонтированы сетчатые электроды 3, 7. На торце большего основания расположен верхний выходной штуцер 6 для подачи очи щенного топлива к топливному насосу. В нижней части имеется штуцер 4 для слива воды, из водосборника 5.

Рис. 5. Топливный проточный водоотделитель Для создания хаотического движения частиц воды дисперсной фазы, т. е. увеличения вероятности их столкновения и, следователь но, коалесценции, топливный поток пропускается через неоднород ное электрическое поле, созданное в системе сетчатых электродов.

Неоднородность электрического поля обусловливается тем, что сет чатый электрод представляет собой совокупность тонких проводни ков, равноотстоящих друг от друга. Расстояние между проводниками намного меньше, чем расстояние между электродами, т. е. исполь зуются эквидистантные электроды.

В «ближней области» поля вокруг каждого проводника создается потенциал, который можно рассматривать как аналогичный потен циалу системы «проводник – плоскость». В роли плоскости рассмат ривается противоположный электрод. Вблизи проводников напря женность электрического поля, которая представляет собой градиент потенциала, существенно изменяется. При удалении от сетки, со гласно принципу суперпозиций, потенциалы всех проводников скла дываются, и влияние каждого из них в отдельности на общее поле становится несущественным.

Выводы полюсов сетчатых электродов подключены к выводам умножителя напряжения. Умножитель напряжения смонтирован на четырех диодах и четырех конденсаторах, при этом параллельно ка ждой отдельно взятой паре диодов включен один конденсатор (пре образователь постоянного тока).

Умножитель напряжения, в свою очередь, соединен с обмоткой высокого напряжения повышающего трансформатора, обмотка же низкого напряжения трансформатора соединена с обмоткой статора генератора Г-306Б1, постоянное напряжение 3600 В на обмотке ге нератора поддерживается с помощью регулятора напряжения РР-362Б.

Проточный водоотделитель работает следующим образом: поток топлива через входное отверстие поступает между электродами сетками, на выводы которых подается постоянное напряжение В. Микроскопические капли воды, находящиеся в топливе, изна чально заряжаются положительно. При включении напряжения по ложительно заряженные частицы воды стремятся к отрицательному электроду, и одновременно обеспечивается коалесценция капель воды.

Далее, получив от электрода отрицательный заряд, капли оттал киваются и движутся в сторону положительного электрода, по пути сливаясь с противоположно заряженными каплями, при этом участ вуя в движении потока топлива. Двигаясь от сетки к сетке и преодо левая межэлектродное пространство, капли увеличиваются в разме рах и осаждаются на поверхности нижнего электрода и затем скаты ваются в водосборник. В конце каждой смены производится слив воды из водосборника через штуцер.

Предлагается устанавливать проточный водоотделитель незави симо от схем топливных систем, тупиковой, замкнутой или проточ ной, после фильтра грубой очистки.

В пятом разделе «Результаты экспериментальных и эксплуа тационных исследований» приводятся данные лабораторных и экс плуатационных испытаний.

Для подтверждения предположений о закономерном появле нии воды и выявления ее количественного содержания проводи лась оценка содержания механических примесей и включений воды в дизельном топливе, поставляемом к топливному насосу двигателей транспортного средства. Рассматривался путь следо вания топлива от предприятия-изготовителя: Петровская нефте база – нефтесклад СПК им. Чапаева Петровского района Сара товской области – топливный бак транспортного средства – топ ливный насос двигателя (под наблюдением находились 9 трак торов типа МТЗ).

Результаты исследований позволили составить усредненный ба ланс загрязненности и обводненности дизельного топлива, исполь зуемого сельхозпроизводителями Саратовской области, на пути сле дования его от предприятия-изготовителя до подачи топлива в топ ливный насос.

Анализируя данные, представленные на рис. 6, следует отметить:

топливо, выдаваемое с завода-изготовителя, содержит примесей не более 30 г/т, а вода практически отсутствует (отмечались в отдель ных случаях только следы). Однако в процессе транспортировки до зональных нефтебаз содержание загрязнений и наличие воды не сколько повышаются.

Из резервуаров нефтебазы топливо отпускается не сразу, а спус тя некоторое время после слива, наиболее крупные частицы загряз нений осаждаются, и загрязненность топлива снижается до 25–30 г/т, чего нельзя сказать о наличии воды. Обводненность топлива не сколько увеличивается, и среднегодовая составляет 0,05–0,1 %, что не соответствует требованиям ГОСТа.

После заполнения на нефтебазе емкости автоцистерны загряз ненность возрастает на 10 % за счет ранее отстоявшихся загрязне ний. Наличие воды доходит до 1 % из-за естественного процесса конденсации в автоцистерне. В процессе доставки топлива до неф тесклада хозяйства из-за взмучивания осадочных загрязнений и до полнительного проникновения пыли, а также естественного образо вания конденсата загрязненность топлива увеличивается до 132 г/т, а содержание воды доходит до 1,5 %.

(топливный бак) (топливный бак) Трактор Трактор Рис. 6. Баланс загрязненности и обводненности дизельного топлива на пути его следования от предприятия-изготовителя до топливного насоса транспортного средства После слива топлива в резервуар нефтесклада хозяйства проис ходит отстаивание топлива, но величина загрязненности остается достаточно высокой (96 г/т), при этом наблюдается увеличение обводненности, которая доходит до 2,5 % при 50%-м заполнении емкости хранения. Из этого следует, что топливо до заправки в бак транспортного средства должно быть очищено.

Очистка топлива от механических примесей и частично от воды в хозяйстве осуществляется за счет отстаивания (33 г/т) и фильтра ции через поверхностно-адсорбирующие фильтры ФДГ-30Г при за правке транспортного средства.

Фильтр ФДГ-30Г удаляет основное количество загрязнений, од нако в бак транспортного средства при заправке поступает топливо, где содержание загрязнений доходит до 56 г/т и наличие воды до 3 %.

Так как после рабочего дня трактор не заправляется и находится на открытой стоянке, дальнейшее содержание воды в топливном баке находится в прямой зависимости от перепада температур окру жающего воздуха, его влажности и температуры топливовоздушной среды в топливном баке, а также от степени объемного заполнения бака.

Данные, полученные в процессе наблюдений, позволяют пред ставить процентное содержание воды в дизельном топливе перед по дачей к топливному насосу трактора МТЗ по месяцам года (рис. 7).

Обводненность топлива, % Рис. 7. Обводненность топлива, поступающего в топливный насос, по месяцам года, % Эксперименты, проведенные в лабораторных условиях, показа ли, что в зависимости от количества воды в топливе использование проточного водоотделителя снижает суммарное содержание воды на 97–98 %.

Анализ производственных условий работы топливных фильтров на дизелях показывает, что фильтры подвержены воздействию тем ператур. С учетом этого проводились исследования по выявлению механизма процесса изменения водоотделения в зависимости от температуры.

Температуру топлива замеряли с помощью потенциометра КСП-4.

Замеры проводили на холостом ходу трактора и под нагрузкой при вы полнении различных сельскохозяйственных работ в условиях летней эксплуатации. Результаты замеров показали, что температура топлива, поступающего в проточный водоотделитель, изменяется в зависимости от температуры окружающего воздуха до 60 °С и что при такой темпе ратуре поступающего топлива проточный водоотделитель работает до 80 % сменного времени. Для выяснения влияния температуры фильт руемого топлива на работу водоотделителя устанавливали краны для взятия проб топлива до и после прохождения проточного водоотделите ля. Значения коэффициентов полноты водоотделения вычисляли по ГОСТ 14146–79, результаты вычислений приведены на рис. 8.

Из графика видно, что температура топлива незначительно влия ет на водоотделение. Так, при повышении температуры топлива с до 60 °С величина коэффициента полноты водоотделения оставалась на уровне 0,98–0,96.

0, ко эффициен т полноты водоотделен ия 0, 0, 0, 0, 0, 20 30 40 50 60 t, °C Рис. 8. Коэффициент полноты водотделения в зависимости от температуры поступающего топлива Проведенные сравнительные износные испытания по влиянию воды в дизельном топливе на износ плунжерных пар показали, что наличие воды в топливе отрицательно влияет на работоспособность плунжерных пар и снижает их износостойкость в 1,2–1,35 раза.

Время испытаний, ч Время испытаний, ч Рис. 9 Зависимость изменения цикловой подачи топлива от содержания воды и образива при износных испытаниях.

№ 1 – топливо, содержащее 6 % воды и абразива концентрацией 16,3 г/т;

№ 2 – топливо, содержащее лишь абразив концентрацией 16,3 г/т;

№ 3 - топливо, содержащее 3 % воды и абразива концентрацией 16,3 г/т.

Результатами эксплуатационных испытаний установлено, что обводненность дизельного топлива, поступившего в топливный на сос, при использовании проточных водоотделителей уменьшается в среднем на 95-96 % по сравнению со штатной системой питания (рис. 10–11), при этом ресурс топливных насосов увеличивается в 1,3-1,5 раза.

Статистические показатели Среднее 1, Стандартное отклонение 0, Стандартная ошибка 0, Вариация 0, Коэффициент вариации 43, Рис. 10. Обводненность топлива в условиях эксплуатации тракторов, взятых в наблюдение (без водоотделителя) Статистические показатели Среднее 0, Стандартное отклонение 0, Стандартная ошибка 0, Вариация 0, Коэффициент вариации 9, Рис. 11. Обводненность топлива в условиях эксплуатации при использовании проточного водоотделителя Годовой экономический эффект от мероприятий по совершенст вованию очистки топлива от воды в производстве складывается из уменьшения расхода фильтров, повышения наработки на отказ сис темы подачи топлива, повышения ресурса прецизионных пар топ ливной аппаратуры, снижения затрат, связанных с простоем тракто ра вследствие устранения отказа элементов топливной системы, и составляет 5110 руб/год на один трактор.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 1. Экспериментальными исследованиями, проведенными в Сара товской области, установлено, что обводненность дизельного топли ва в резервуарах нефтебаз и нефтескладов составляет от 1 до 2,5 %, а в баках тракторов при эксплуатации в зависимости от месяцев года может увеличиваться до 3 %.

2. Разработана математическая модель процесса очистки ди зельного топлива в неоднородном электрическом поле, с исполь зованием которой проведен вычислительный эксперимент, позво ливший получить зависимость скорости осаждения капель от на пряжения и определить конструктивные параметры водоотдели теля: длина –210 мм, ширина –50 мм, высота –32 мм.

3. Разработаны методика и новый способ определения содержания воды в топливе (патент на изобретение № 2387993), включающий под готовку проб топлива путем отбора в прозрачную мерную емкость и перемешивание с последующим замораживанием. При появлении кри сталликов воды проводят их сбор, затем размораживание, измерение объема и определение процентного содержания воды в пробе. Данный метод позволяет использовать его непосредственно в сельскохозяйст венных предприятиях.

4. Разработан, изготовлен и испытан проточный топливный во доотделитель (патент на полезную модель № 66785), устанавливае мый непосредственно в систему питания трактора, обеспечивающий коэффициент полноты водоотделения на уровне 0,98.

5. В соответствии с проведенными ускоренными сравни тельными износными испытаниями установлено, что в зависимости от обводненности дизельного топлива износостойкость плунжерных пар снижается в 1,2–1,35 раза.

6. В процессе исследований проточного водоотделителя при ра боте тракторов в эксплуатационных условиях установлено, что об водненность дизельного топлива, поступающего в топливный насос, уменьшается в среднем на 95-96 %, а ресурс топливных насосов уве личивается в 1,3–1,5 раза.

7. Годовая экономия от модернизации топливной системы трактора за счет установки проточного водоотделителя составля ет 5110 руб. на 1 трактор.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Кузин, П. В. Совершенствование системы фильтрации топлива дизеля / П. В. Кузин, В. А. Абрамов // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. – 2007. – № 5. – С. 42–43.

2. Епишин, Г. А. Влияние воды и механических примесей на износ прецизи онных деталей дизельной топливной аппаратуры / Г. А. Епишин, П. В. Кузин, С. В. Абрамов // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вави лова. – 2008. – № 8. –С. 58–63.

3. Загородских, Б. П. Экспресс-оценка содержания воды в дизельном топливе / Б. П. Загородских, В. А. Абрамов, П. В. Кузин // Вестник Саратовского госагро университета им. Н. И. Вавилова. – 2011. – № 7. – С. 50–52.

4. Кузин, П. В. Очистка дизельного топлива от воды в процессе эксплуата ции транспортных средств / П. В. Кузин, В. А. Абрамов // Проблемы экономич ности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания : материалы Межгосуд.

науч.-техн. семинара, Саратов, 24–25 мая 2006 г. / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». – Саратов, 2007. – Вып. 19. – С. 227–230.

5. Кузин, П. В. Оценка загрязненности и обводненности дизельного топлива, поступающего в топливный насос транспортного средства / П. В. Кузин, В. А. Абрамов // Аграрная наука в ХХI веке : проблемы и перспективы : мате риалы III Всерос. науч.-практ. конф. – Саратов : ИЦ «Наука», 2009. – С. 197–201.

6. Кузин, П. В. Теоретическое обоснование параметров проточного водоот делителя, используемого в топливной системе дизельных двигателей / П. В. Ку зин, В. А. Абрамов // Вавиловские чтения – 2008 : материалы Междунар. науч. практ. конф., посвящ. 95-летию Сарат. госагроуниверситета, 26–27 нояб.

2008 г. – Саратов : ООО Изд-во «Кубик», 2009. – С. 116–121.

7. Кузин, П. В. Техническое обеспечение высокоэффективных технологий в растениеводстве / П. В. Кузин, В. А. Абрамов // Материалы Междунар. научн. практ. конф., посвящ. 70-летию со дня рождения профессора Александра Гри горьевича Рыбалко, 11–12 июля 2006 г. / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». – Саратов, 2006.

8. Патент на полезную модель № 66785. Проточный топливный водоотде литель / П. В. Кузин [и др.]. – 2007.

9. Патент на изобретение № 2387993 Российская Федерация. Способ опре деления содержания воды в жидком топливе в бытовых условиях / П. В. Кузин [и др.] ;

патентообладатель ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграр ный университет имени Н. И. Вавилова» (RU) ;

№ 2008149678 ;

опубл.

27.04. 2010, Бюл. № 12.

Подписано в печать 12.01.12. Формат 6084 1/ Печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ

 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.