автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение эксплуатационных показателей комбайновых дизелей на холостом ходу

кандидат технических наук

Егоров,
Сергей Николаевич

город

Пенза

год

2005

специальность ВАК РФ

05.20.03

Автореферат диссертации по теме "Повышение эксплуатационных показателей комбайновых дизелей на холостом ходу"

На правах рукописи

Егоров Сергей Николаевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КОМБАЙНОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ НА ХОЛОСТОМ ХОДУ

Специальность 05.20.03 - технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пенза-2005

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» на кафедре «Тракторы, автомобили и теплоэнергетика»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Уханов Александр Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Лисунов Евгений Алексеевич

кандидат технических наук, доцент Захаров Юрий Альбертович

Ведущая организация Институт транспорта Пензенского

государственного университета

Зашита состоится «20» января 2006 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220. 053. 02 при ФГУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 440014, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30, ауд.1246.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ФГОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия»

Ученый секретарь

диссертационного совета Уханов А.П.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Одним из неэкономичных и непроизводительных режимов работы комбайнового дизеля является режим холостого хода (РХХ). Дизели зерноуборочных комбайнов значительную часть времени смены работают в этом безнагрузочном режиме: на прямой уборке 6...15%, скашивании зерновых культур в валки 5... 10%, подборе и обмолоте зерновых культур 7... 12%. Расход топлива в режиме холостого хода, например, у комбайна «ДОН-1500» (дизель СМД- 31 А) за рабочую смену составляет 6.. .20 л.

Опыт эксплуатации зерноуборочных комбайнов также показывает, что значительный процент выхода из строя дизелей связан с аварийным падением давления моторного масла в смазочной системе. Кроме того, часть отказов связана с «разносом» - превышением нормативной частоты вращения коленчатого вала (к.в.) из-за заклинивания органа управления топливоподачей. Это объясняется прежде всего тем, что аварийно-предупредительная сигнализация комбайновых дизелей в основном носит пассивный характер.

Поэтому улучшение работы дизелей на безнагрузочных режимах в составе комбайна должно быть направлено на применение новых принципов в реализации РХХ, в частности динамического режима, и разработку активных элементов защиты дизелей в аварийных ситуациях. Одним из неизученных вопросов при практическом использовании динамического РХХ является оценка уровня вибрации дизеля и взаимосвязи эксплуатационного расхода топлива с энергетическими затратами комбайна

В связи с этим актуальной и практически значимой задачей является разработка мероприятий по комплексному решению указанных проблем - повышению эксплутационных показателей комбайновых дизелей на холостом ходу и в аварийных ситуациях.

Работа выполнена по плану научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА».

Цель исследований - повышение эксплутационных показателей комбайновых дизелей на холостом ходу.

Объект исследований - процесс работы дизеля СМД-31А (6ЧН12/14) зерноуборочных комбайнов ДОН-1500 в динамическом режиме холостого хода и аварийных ситуациях.

Научную новизну работы представляют:

• комплексный способ повышения эффективности работы комбайнового дизеля на режиме холостого хода и в аварийных ситуациях;

• теоретический анализ колебаний комбайнового дизеля в динамическом режиме холостого хода;

• алгоритмы функционирования, структурные и электрические схемы, конструктивные варианты системы автоматического управления работой комбайнового дизеля в динамическом режиме холостого хода и аварийных ситуациях.

Научная новизна технического решения подтверждена патентом на полезную модель РФ № 2004109390. В ФИПС подана заявка №2005132725/17

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ I БИБЛИОТЕКА 1 С. Петербург /, I ОЭ

(036655) на изобретение "Система автоматического управления работой дизеля на холостом ходу и в аварийных ситуациях".

Практическая значимость работы. Разработанная система автоматического управления комбайновым дизелем на холостом ходу и в аварийных ситуациях обеспечивает работу дизеля в динамическом РХХ и позволяет существенно повысить эксплутационные показатели комбайновых дизелей на всех режимах: снизить суммарный расход топлива в 1,09 раза, удельные энергозатраты на 2,5 кВт/га, расход топлива на единицу выполненных работ комбайна на 0,025 кг/ц и 1 кг/га по сравнению с работой дизеля на рабочих режимах, включая и типовой РХХ.

Работа дизеля на динамическом РХХ обеспечивает снижение содержания в отработавших газах оксида углерода, углеводородов и продуктов износа в моторном масле после 50-часовой наработки соответственно в 1,2-1,4 раза и 3,3 раза по отношению к типовому РХХ.

Достоверность результатов работы подтверждается сравнительными исследованиями комбайновых дизелей в лабораторных и производственных условиях с использованием тензометрической и осциллографической аппаратуры, контрольно-измерительных приборов и разработанных средств для управления комбайновым дизелем на холостом ходу и в аварийных ситуациях. В работе применялись основные положения теории колебаний ДВС и автоматизации процессов с обработкой опытных данных на ПЭВМ.

Реализация результатов исследований. Конструктивные варианты систем автоматического управления дизелем СМД-31А зерноуборочных комбайнов «Дон-1500» на холостом ходу и в аварийных ситуациях внедрены в ЗАО "Озерки" Чердаклинского района Ульяновской области.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований доложены и одобрены на научно-технических конференциях Пензенской ГСХА (2004 г.), Ульяновской ГСХА (2004 г.), междунаро.пиом постоянно - действующем научном семинаре по проблемам улучшения эксллутаци-онных показателей двигателей Санкт-Петербургского ГАУ (2005 г.) и XXVI региональной научно-практической конференции вузов Поволжья и Предура-лья (г. Пенза, 2005 г.).

Публикации результатов исследований. По результатам исследований опубликовано 8 печатных работ, в том числе получен патент РФ на полезную модель. Без соавторов опубликовано 2 научные статьи. Общий объем публикаций составляет 1,6 п.л. из них 0,84 пл. принадлежит автору.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми разделов, общих выводов, списка использованной литературы и приложения. Работа изложена на 170 страницах, содержит 69 рисунков и 13 таблиц.

Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:

• комплексный способ повышения эксплутационных показателей комбайновых дизелей на режиме холостого хода и в аварийных ситуациях;

• теоретический анализ колебаний комбайнового дизеля на динамическом режиме холостого хода;

• расчетно-экспериментапьная оценка эксплуатационного суммарного расхода топлива и его взаимосвязь с энергетическими затратами зерноуборочного комбайна;

• система автоматического управления комбайновым дизелем на режиме холостого хода и в аварийных ситуациях для исследовательских и производственных целей, их структурные, кинематические и электрические схемы, конструктивные варианты исполнения.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, дана общая характеристика работы, изложены научные положения и результаты, выносимые на защиту.

В первом разделе "Состояние вопроса и задачи исследований" на основе анализа существующих способов повышения эксплутационных показателей транспортных дизелей и средств для их реализации показана перспективность применения комплексного способа улучшения эксплуатационных показателей комбайнового дизеля и системы автоматического управления (САУ) работой дизеля на холостом ходу и в аварийных ситуациях.

Способ заключается в переводе работы дизеля с типового РХХ на динамический режим периодически повторяющихся тактов выбега и разгона, а также в защите дизеля от аварийных ситуаций, связанных с падением давления масла в смазочной системе и с превышением нормативной частоты вращения коленчатого вала (к.в.) при «разносе».

К достоинствам САУ относится простота конструкции, возможность использования на других типах двигателей, в качестве источника информационных сигналов используются штатные датчики-сигнализаторы и фазная обмотка генератора переменного тока.

Существенный вклад в разработку динамического метода, используемого при обкатке, диагностике и эксплуатации ДВС, внесли Н.С. Ждановский, A.B. Ни-колаенко (ЛСХИ-СПбГАУ), В.М. Лившиц, И.П. Добролюбов, Д.М. Воронин (Си-6ИМЭ), А.П. У ханов, С.В. Тимохин (ПСХИ-ПГСХА), A.A. Отставное, A.B. Гребенников (СПИ-СГТУ) и другие исследователи.

Исходя из анализа литературного обзора и патентного поиска в соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:

1. Выполнить теоретический анализ колебаний комбайнового дизеля на холостом ходу и расчетно-экспериментальное обоснование взаимосвязи эксплутаци-онного расхода топлива с энергетическими затратами зерноуборочного комбайна.

2. Разработать алгоритмы функционирования, структурные, электрические и конструктивные схемы системы автоматического управления работой комбайнового дизеля в динамическом режиме холостого хода и аварийных ситуациях.

3. Провести сравнительные исследования комбайнового дизеля при работе на типовом и динамическом режимах холостого хода в лабораторных (безмоторные и моторные исследования) и эксплуатационных условиях.

4 Оценить эксплуатационные показатели дизеля комбайна и работу системы автоматического управления работой комбайнового дизеля в динамическом

режиме и аварийных ситуациях, определить экономическую эффективность по результатам производственной проверки комбайна.

Во втором разделе "Теоретический анализ колебаний комбайнового дизеля в режиме холостого хода" на основе анализа научной информации и литературных источников предложен комплексный способ повышения эксплуатационных показателей комбайнового дизеля на режиме холостого хода и в аварийных ситуациях. Способ заключается в переводе работы комбайновых дизелей на динамический РХХ (на режим периодически повторяющихся тактов выбега и разгона в определенном интервале пониженной частоты вращения к.в.) и в защите дизеля от аварийного падения давления масла в смазочной системе и от явления «разноса». Такты выбега и разгона создаются путем автоматического воздействия исполнительного механизма САУ на орган управления топливо-подачей (дозатор) при перемещении его соответственно в сторону полного отключения или включения подачи топлива, а также в прекращении подачи топлива при аварийном падении давления масла в смазочной системе путем воздействия на орган управления топливоподачей, в случае «разноса» - путем перекрытия подачи топлива на входе в ТНВД электромагнитным запорным клапаном.

Одним из неизученных вопросов при практическом использовании динамического РХХ является количественная оценка уровня вибрации дизеля. В основном у транспортного дизеля наблюдается два вида колебаний: линейные и крутильные.

Линейные колебания, вызываемые тактами выбега и разгона на динамическом РХХ комбайнового дизеля, относятся к вынужденным колебаниям, которые возникают в результате воздействия на него периодических возмущающих сил.

Уравнение линейных колебаний дизеля в частных производных имеет вид q + 2nq + r1q = hsin(pt), (1)

где q - отклонение (перемещение; дизеля от центра тяжести (масс), 10'3м; 2п - коэффициент сопротивления, отнесенный к единице массы дизеля; г - собственная частота колебаний дизеля, Гц; А-амплитуда возмущающей силы;р - число полных циклов изменения силы зг2ж секунд; t - время, с.

Общее решение уравнения (1) предстанет в виде

q + 2nq + r2q = 0. (2)

Частное решение q\ уравнения (2) при п<г определяет свободные затухающие колебания

q = е~" (С, cos г,Г + С 2 sin rt) , г, = л/г2 - и2 .

Частное решение q2 уравнения (1) находим, подбирая амплитуду вынужденных колебаний (А) и угол сдвига фаз (е)

q= A sin (pt - е), (3)

h ( 2пр ^

Общий интеграл уравнения (1) имеет вид

q = е" (С, cos г,/ + С2 sin rxt) + -7==— sin(^ - е).

i/(r - р ) +4п р

Если в начальный момент t =0, отклонение (перемещение) q = qo и скорость q — то

q=e""(^0cosA/+go+Wgo sinr|f)+^g"*(singcosr,f+

nns-pcose . . . . . ...

+-С-Sin 7/)+;4sin(/*-). (4)

Первые два слагаемых уравнения (4) соответствуют свободным колебаниям и свободным сопровождающим колебаниям, а последнее - вынужденным. С течением времени оба вида колебаний затухают, поэтому через некоторый промежуток времени ими можно пренебречь и считать, что в дальнейшем дизель совершает только вынужденные колебания, которые описываются уравнением

Ч = тп—^ л 2 ^sin(pf -«> <5>

у1(г -РУ+4nV

Из анализа уравнения (5) можно сделать следующие выводы: линейные колебания дизеля при наличии сопротивлений происходят с частотой возмущающей силы; амплитуда вынужденных линейных колебаний от начальных условий и времени не зависит; в вынужденных колебаниях с сопротивлением всегда имеет место сдвиг фазы.

Уравнение крутильных колебаний дизеля в соответствии с теоретическими положениями, изложенными В.Е. Тольским, Л.В. Корчемным и другими авторами, имеет вид

Ф = А/, sin co.t, (6)

где Л-момент инерции дизеля, Нм2; Ф - угол поворота дизеля относительно центра момента инерции, рад.; 6,-коэффициент сопротивления; ^-коэффициент жесткости амортизатора, Н/м; Ам9— амплитуда основной гармоники опрокидывающего момента, рад.; о, - круговая частота возмущения, с'1; t- время, с

Решение уравнения (6) представляется в виде <P = 90sin(a,t-a), (7) где ф01"- исходные данные (начальные условия) амплитуды и угла сдвига фаз.

Рисунок 1 - Векторная диаграмма колебаний дизеля (обозначения в тексте)

На векторной диаграмме (рис. 1) амплитуда перемещения ф0 отложена вверх, а силы упругости К%— вниз. При графическом представлении дифференцирование вектора эквивалентно умножению его длины на частоту с одновременным поворотом вектора на 90° в сторону вращения. Исходя из этого, амплитуда силы затухания <р0 ) повернута к амплитуде силы упругости (кср0) на 90°, а

амплитуда силы инерции (пив]Ф0) повернута на 90е к амплитуде силы затухания. Рассматривая сумму проекций всех векторов и приравнивая ее нулю, находим амплитуду Фо и угол сдвига фаз О :

( \ 2 L ( \

0 + г,—

\ »У

а = arctg

( > - ( Л 2' 2"

о. 1- а

У» 1 / _

(0- со.

V » у - \ * -

где Фея, ~ перемещение дизеля при статическом действии момента Л^о (амплитуда равновесия); X, - коэффициент демпфирования; - коэффициент динамичности (коэффициент усиления) колебаний вокруг оси х, равный

- ( > 2" 2 ( Л

1- а

\ * J + г.— t <М

Из формулы (9) следует, что в дорезонансной области разность фаз между возмущающей силой и смещением (отклонением) дизеля близка к нулю, а в зарезонансной близка к 180°.

Для дизеля, имеющего равномерное чередование рабочих ходов, частота суммарного опрокидывающего момента равна

/.=(ю)/60г, (11)

где п - частота вращения к.в., мин"1; i - число цилиндров; Т - тактность двигателя (для четырехтактного дизеля ? — 2).

Чаще всего дизель комбайна совершает зарезонансные колебания. При за-резонансных колебаниях слабое демпфирование почти не влияет на колебательную систему, каковой является дизель. Поэтому, когда отношение частот ш,/<оф > 1,5, в уравнении крутильных колебаний дизеля допустимо пренебречь демпфированием. Тогда уравнение (6) примет вид

ЛФ+*.V=AM.smajt . (12)

В данном случае ср=Фо sin mtt, причем амплитуда колебаний дизеля вокруг оси хравна

<Р >Aj\k,-J,m]\. (13)

Предположим, что ^-коэффициент жесткости амортизатора уравнения (12), характеризующий силу упругости подвески, равен нулю, т. е. дизель совершает колебания не имея связей с внешней средой. Тогда уравнение (12) запишется в виде

ЛФ = Mma),t. (14)

Уравнение (14) допускает решение Ф = -<Рр sin ajt, где амплитуда колебаний дизеля при отсутствии связей с внешней средой равна

%=AMtUX . (15)

Из формулы (15) следует, что чем меньше амплитуда возмущающего фактора, выше частота возмущения и больше по массе дизель, тем меньше амплитуда колебаний.

При резонансе частоты собственных колебаний дизеля совпадают с частотами вынужденных колебаний (<у =о\). Когда частота вынужденных колебаний мала, возмущающий момент находится примерно в противофазе (угол <У = 0) к силе упругости и почти совпадает с колебательным перемещением.

При резонансе (С = 90°) возмущающее воздействие направлено против силы трения в подвеске дизеля. При зарезонансных колебаниях С ~ 180° возмущение практически совпадает по фазе с силой упругости и направлено против возрастающей по величине силы инерции.

Таким образом, при дорезонансных колебаниях возмущающая сила (момент) преодолевает силу упругости подвески дизеля; при зарезонансных колебаниях - силу инерции, а при резонансе, когда силы инерции точно уравновешивают силы упругости, возмущающему воздействию противостоит только сила трения подвески. При дорезонансных колебаниях под действием сил с постоянной амплитудой, когда (У ® 0°, коэффициент динамичности близок к единице, т. е. амплитуда колебаний дизеля примерно равна статической деформации подвески. Коэффициент динамичности резко возрастает в резонансной области, когда отношение (о/тс = 0,8—1,2.

Коэффициент динамичности Dp при резонансе (t»e= wc) обратно пропорционален коэффициенту демпфирования У,, т.е.

Dp = Uy,. (16)

Следовательно, коэффициент динамичности при резонансе зависит только от трения в подвеске дизеля.

Коэффициент динамичности при резонансе определяет амплитуду установившихся резонансных колебаний. Действительная амплитуда колебаний при резонансе зависит от того, насколько быстро проходит дизель через резонанс, т.е. от темпа нарастания или убывания угловой скорости к.в. Зная частоту fc собственных колебаний, можно определить частоту вращения к.в. п двигателя, при которой наступает резонанс

fjfc = рп/60 fc; п = 60fjp, (17)

где р- порядок основной гармоники опрокидывающего момента двигателя.

Для четырехтактных рядных дизелей с равномерным чередованием рабочих ходов р = У2.

Для комбайнового дизеля СМД - 31А характерны две преобладающие частоты собственных колебаний, которые находятся в пределах /\ = 3,5...4 Гц, = 13... 14,5 Гц. Тогда резонансная частота вращения к.в. будет составлять п = 60(13,5...14,5)/3 = 270...290 мин"'. Таким образом, для динамического РХХ допустимый предел нижней частоты вращения к.в. (начало такта разгона или конца такта выбега) должен превышать пн > 290 мин"1.

Из формулы (17) следует, что при одной и той же частоте собственных колебаний дизеля резонансная частота вращения к.в. тем меньше, чем больше порядок основной гармоники опрокидывающего момента, т. е. чем больше цилиндров имеет рядный дизель.

В третьем разделе иРасчетно - экспериментальное обоснование взаимосвязи эксплуатационного расхода топлива с энергетическими затратами зерноуборочного комбайна" дана оценка взаимосвязи эксплутационного расхода топлива с энергозатратами зерноуборочного комбайна.

Механическая работа, совершаемая дизелем комбайна

Л = 4188,87Я„-17,-д,кДж, (18)

где Я,-низшая теплота сгорания дизельного топлива, (Я„ =41500-42500 кДж/кг); <2 -количество израсходованного топлива, кг; 4188,87- механический эквивалент теплоты, Нм/кДж; г\с - эффективный коэффициент полезного действия (для дизеля с наддувом г\е = 0,38 - 0,45).

Уравнение (18) можно представить в виде

А = К (), кДж, (19)

гдеК* 4188,87 42000 0,4 = 70373 103Нм/кг = со/и?, ) - эксплутационный суммарный расход топлива, кг.

В свою очередь эксплуатационный суммарный расход топлива, приходящийся на единицу наработки, зависит от расходов на различных режимах работы зерноуборочного комбайна

Q ~ С} 100%Т 100% ~К?80%Т80% +050%Т50% +Скх.Тх.х "I" Опсрег Тперег. /Тр, (20)

где 01оо% ~ расход топлива в кг на 1 ч работы комбайна с нагрузкой 100%; Т8о% - время работы с нагрузкой от 80 до 100%, ч; расход топлива в кг на 1 ч работы комбайна с нагрузкой от 50 до 80%; (250% -расход топлива в кг на 1 ч работы комбайна с нагрузкой до 50%; Т50% - время работы с нагрузкой до 50%, ч; Ох.х— расход топлива в кг за 1 ч работы комбайна на холостом ходу комбайна; Т„ х -время работы на холостом ходу, ч; Опера- ~ расход топлива в кг за 1 ч работы комбайна при перегрузках комбайна; Т^г — время работы при перегрузках, ч; Тр - время работы дизеля, ч.

Из уравнения (18) - (20) следует, что между количеством механической работы и эксплутационным расходом топлива имеется пропорциональная зависимость.

С другой стороны количество механической работы

= 2710^АД, кВт.ч, (21)

где IV, мощность дизеля на различных режимах, кВт; Г, - время работы дизеля на /-ом режиме, ч.

Приравняв правые части уравнений (19) и (21), запишем

Щ = 27 или д = (22)

Обозначим ПЛО'ЧК через А", тогда уравнение (22) примет вид

0 = кг. (23)

Из анализа уравнения (23) следует, что между расходом топлива и энерго-за фатами имеется прямолинейная зависимость.

Если правую и левую часги уравнения (23) разделить на часовую производительность, то получим зависимость погектарного расхода топлива от удельных энергозатрат комбайна

0га = N.Т,МЧ = К'Нэ, кг/га> (24)

где погектарный расход топлива, кг/га; - часовая производительность, га/ч; Нэ- удельные энергозатраты, кВт ч/га.

Уравнение (24) подтверждает прямолинейней характер связи между погектарным расходом топлива и энергозатратами.

Механическая работа, совершенная комбайном, - это величина энергозатрат, затраченная на уборку и обмолот различных с.-х. культур. Часть энергозатрат при выполнении заданного объёма работ идет на преодоление сил трения в двигателе, т.е. износ.

Износ сопряжений дизеля пропорционален пройденному пути деталей относительно друг друга в зависимости от нагрузки, времени работы и частоты вращения к.в. Величина механической работы, выполненная определенным сопряжением дизеля

А = 2л\сМ-пЖ>кД?^ (25)

где М - эффективный крутящий момент, Нм; и - частота вращения к.в., мин'1; г - время, ч; с - коэффициент согласования единиц измерения.

Для выполнения элементарной работы дА за элементарный отрезок времени Ai, необходимо затратить элементарную мощность \N,.

= .кВт.

Предел суммы ьА дастобщиеэнергозатраты

" V А = limYjvy, = \Ndt кВт.

я-»«*" J

Следовательно, уравнение энергозатрат в общем виде можно представить

А = N,t, , кВт. (26)

Связать энергозатраты комбайна с процессом выполнения им производственных функций можно, если отнести суммарные энергозатраты к выполненной работе. Такую величину профессор И.П. Полканов отнес к категории удельных. Удельные эффективные энергозатраты определяются из следующей зависимости

H^A^/F^NA/WJ^kBT/™, (27)

где Я, - удельные эффективные энергозатраты, кВт/га; А общ- общие энергозатраты, кВт; F - убранная площадь, га; W4 - часовая производительность комбайна, га/ч; 7>- время работы комбайна, ч.

Из анализа уравнения (27) следует, что для определения удельных эффективных энергозатрат комбайна необходимо знать мощность и часовую производительность.

В четвертом разделе "Система автоматического управления работой комбайнового дизеля на режиме холостого хода и в аварийных ситуациях" для повышения эксплутационных показателей комбайновых дизелей на РХХ и в аварийных ситуациях разработана система автоматического управления (САУ).

Конструктивно САУ состоит из электронного блока управления (ЭБУ), электромагнитного исполнительного механизма, воздействующего на дозатор ТНВД , электромагнитного запорного клапана, установленного на входе в ТНВД , а также штатного датчика - сигнализатора аварийного падения давления моторного масла в смазочной системе дизеля и штатного генератора переменного тока. Структурная схема САУ приведена на рисунке 2.

САУ работает следующим образом. Перед началом работы задатчиками 16 и 17 нижнего и верхнего уровней устанавливают интервал частот врашения к.в. (например, от пн=400 мин'1 до п,=800 мин"1), задатчиком 18 аварийного уровня - частоту, превышающую номинальную в 1,1-1,15 раза положением ограничителя 32, а также требуемый для тактов выбега ход органа 3 управления топли-воподачей. Выключателем 29 питания переводят САУ в режим готовности к работе, а выключателем 25 - отключают блок 8 защиты ДВС от аварийного па-

дения давления масла в смазочной системе Запускают ДВС в работу Включают блок 8 защиты.

При переходе ДВС с эксплуатационного режима на динамический РХХ, рычаг 28 управления топливоподачей устанавливают в положение, соответствующее частоте вращения к.в. на холостом ходу, который воздействует на концевой выключатель 27, в результате этого напряжение подается от блока 26 питания в блок 6 управления. При этом частота вращения к.в. снижается и ЭБУ начинает работать.

Сигнал управления (частота фазного тока), пропорциональный частоте вращения к.в. ДВС, снимаемый с одной из обмоток статора штатного генератора 5 комбайна, поступает на усилитель 9 сигнала по напряжению, после усиления - на вход регистров сдвига 10 и 11 нижнего и верхнего уровня частоты вращения к.в., которые ведут подсчет импульсов сигнала управления во временном интервале. Интервал времени задается мультивибраторами 13 и 14 с помощью задатчиков 16 и 17. При достижении заданного верхнего уровня частоты вращения к.в. на выходах регистров сдвига 10 и 11 ив логическом блоке 22 формируется высокое напряжение, необходимое для срабатывания электронного ключа 19 и электромагнитного исполнительного механизма 4, перемещающего орган 3 управления топливоподачей в положение прекращения подачи топлива. Топливо перестанет поступать в цилиндры ДВС, и начнется такт выбега Частота вращения к.в. двигателя уменьшается. При частоте вращения, превышающей заданный нижний уровень, на выходе регистра 11 сдвига верхнего уровня формируется низкое напряжение, но на выходе логического элемента 22 напряжение останется высоким, и такт выбега продолжится. При достижении нижнего значения уровня частоты вращения (и„ = 400 мин'1) появление на выходе регистра сдвига 10 низкого напряжения приводит к переключению логического блока 22 и обесточиванию исполнительного механизма 4. Под действием пружины 31 якорь 30 исполнительного механизма и орган 3 управления топливоподачей переместятся в положение, заданное ограничителем хода 32. Подача топлива в цилиндры ДВС возобновится и начнется такт разгона. Далее процесс чередования тактов разгона и выбега повторится.

Для перехода ДВС с холостого хода на рабочие режимы рычаг 28 управления топливоподачей переводится в положение, соответствующее заданному нагрузочному режиму. Выключатель 27 обесточит блок 6 управления. ДВС перейдет на рабочий режим.

При аварийной ситуации, созданной превышением нормативной частоты вращения к.в., на выходе регистра сдвига 12 формируется высокое напряже-

4 , « , < »

1 „ « « ,. : + : >

' „ 4 1-. 1

I - Р и » .. А

...-

Рисунок2 - Структурная схема

СА У (наименование позиций й тякгтя)

ние, на выходе электронного ключа 20 напряжение падает, запорный электромагнитный клапан 23 закрывается, топливо перестает подаваться в ТНВД и дизель останавливается.

При аварийной ситуации, созданной падением давления масла в смазочной системе, штатный датчик-сигнализатор 24 подает сигнал на электронный ключ 21, на выходе которого формируется высокое напряжение, достаточное для срабатывания исполнительного механизма 4. Якорь 30 перемещает орган 3 управления топливоподачей в сторону прекращения подачи топлива и дизель останавливается.

Отличительными особенностями электрической схемы от ранее предложенных в Пензенской ГСХА являются: сигнал управления (частота фазного тока) пропорционален частоте вращения к.в.; наличие новых функциональных связей и алгоритмов управления сигнала; использование логических элементов более высокого порядка. Разработанная САУ комбайновым дизелем одновременно решает три проблемы: обеспечивает работу дизеля в динамическом РХХ как наиболее эффективного по сравнению с типовым, защищает дизель от аварийного падения давления моторного масла в смазочной системе и защищает дизель от аварийного увеличения частоты вращения к.в. при «разносе».

В четвертом разделе " Программа и методика экспериментальных исследований" излагаются общая программа и частные методики исследований с описанием объектов и аппаратуры для исследований.

Программа исследований включала: контрольные испытания агрегатов дизельной топливной аппаратуры на соответствие их параметров технического состояния требованиям технических условий; эксплуатационные наблюдения за работой комбайнов при выполнении производственных функций для выявления фактического времени работы комбайнов на холостом ходу; безмоторные исследования дизельной топливной аппаратуры для оценки влияния хода дозатора ТНВД распределительного типа на цикловую подачу топлива с целью проверки возможности использования динамического метода работы дизеля СМД-31А на холостом ходу; сравнительные моторные исследования комбайнового дизеля СМД-31А при работе на типовом и динамическом режимах холостого хода по показателям топливной экономичности, экологичности, виброколебаниям и износа, а также для оценки работоспособности системы автоматического управления комбайнового дизеля в динамическом РХХ и аварийных ситуациях при выполнении ими производственных функций; сравнительные эксплутационные исследования зерноуборочных комбайнов «ДОН-1500» на типовом и динамическом режимах холостого хода при выполнении ими производственных функций.

Основной задачей экспериментальных исследований является получение результатов, подтверждающих возможность повышения эксплутационных показателей комбайновых дизелей при работе на динамическом РХХ и в аварийных ситуациях, определение комплекса оценочных показателей эффективности работы комбайнового дизеля на динамическом РХХ; проверка работоспособ-

ности разработанной САУ комбайновым дизелем в динамическом РХХ и аварийных ситуациях; доводка конструктивных параметров САУ комбайновыми дизелями при работе на динамическом РХХ и в аварийных ситуациях.

В основу исследований по определению оценочных показателей (экономичности, экологичности, виброколебаний и износа) эффективности работы комбайнового дизеля положен принцип сопоставления выбранных показателей в условиях типового и динамического режимов холостого хода на основе анализа осциллограмм давления топлива и вибрации комбайнового ДВС, анализа различных характеристик дизеля в его штатной комплектации. Исследования проводились с применением тензометрической и осциллографической аппаратуры, а также с использованием разработанной САУ с воздействием на дозатор топливного насоса НД-22/6 распределительного типа.

Безмоторные испытания ТНВД проводились на стенде КИ-22205 с комплектом рабочих форсунок и топливопроводов высокого давления.

Для оценки длительности работы дизеля СМД-31А в РХХ был проведен хронометраж рабочего времени комбайнов при выполнении ими производственных функций: на прямой уборке зерновых культур, кошении и укладке валков, подборе и обмолоте валков. Хронометраж осуществлялся при работе на комбайнах ДОН-1500 и СК-5М «НИВА» с фиксацией времени работы дизелей комбайнов на холостом ходу в протоколе хронометража.

Экспериментальная установка включала дизель СМД-31А в составе комбайна ДОН-1500 со штатными контрольно-измерительными приборами и скомплектованным измерительно-регистрирующим комплексом (ИРК). В состав ИРК входят виброкомплект К001 с осциллографом Н041УЧ2, регулятор увеличения Р001, вибродатчики И001Г, блок питания, газоанализатор-дымомер (АВТОТЕСТ СО-СН-Д), расходомер топлива, а также разработанная САУ.

За оценочные показатели работы дизеля на холостом ходу были приняты показатели, характеризующие топливную экономичность, экологичность, вибрацию и износ деталей кривошипно-шатунного механизма.

В качестве экономических показателей использовались часовой расход топлива и расход масла на угар.

В качестве экологических показателей использовалась дымность отработавших газов (ОГ), содержание в ОГ углеводородов (СНХ) и оксида углерода (СО). Замер текущих значений показателей экологичности производился газо-анализатором-дымомером.

В качестве вибрационных показателей использовалась виброскорость ) дизеля и рабочего места оператора, через которою в последующем определялись виброперемещение () и виброускорение (). При этом снимались осциллограммы вибраций, в последующем осциллограммы оцифровывались и обрабатывались с помощью ПВЭМ.

В качестве показателей, оценивающих износ деталей дизеля, использовалась концентрация продуктов износа в пробах моторного масла и качество моторного масла при работе на типовом и динамическом режимах холостого хода

после 50-часовой наработки, что соответствует сезонной наработке дизеля зерноуборочного комбайна на холостом ходу.

За контролируемый параметр продуктов износа в пробах масла принята концентрация железа (Ре).

Качество моторного масла оценивали по изменению физико-механических свойств (вязкости, температуре вспышки и др.) и по концентрации в нем цинка (п) входящего в состав присадок.

Исследования комбайнов в производственных условиях проводились в ЗАО «Озерки» Чердаклинского района Ульяновской области.

Предметом исследования являлись два комбайна ДОН-1500, один из которых (штатного исполнения) работал с использованием обычных скоростных режимов, характерных для типового РХХ; другой (экспериментального исполнения) - с использованием динамического РХХ и оснащенного элементами защиты от аварийных ситуаций. Комбайны заправлялись товарным дизельным топливом марки "Л" и моторным маслом М-10Г2

Контроль за наработкой комбайнов осуществлялся по заборной карте текущего и суммарного расходов топлива, одновременно велся учет выполненных работ по намолоту зерна и убранной площади зерновых культур.

Исследуемые комбайны при выполнении уборочных работ находились на одной загонке поля.

Оценка показателей комбайновых дизелей при работе на динамическом РХХ осуществлялась путем их сравнения с показателями, полученными в результате использования типового РХХ.

За оценочные показатели комбайнов были приняты удельные значения расхода топлива на единицу выполненных работ и удельные эффективные энергозатраты.

В шестом разделе "Результаты экспериментальных исследований" приведены результаты исследований и их анализ. Анализ длительности работы комбайнового дизеля на различных эксплутационных режимах показывает, что время на режиме холостого хода составляет 6-16% от общего времени работы комбайна.

По результатам безмоторных исследований по влиянию хода дозатора насоса на цикловую подачу топлива при различных скоростных режимах можно сделать заключение о том, что с уменьшением хода дозатора и частоты вращения кулачкового вала (пк) насоса средняя объемная цикловая подача топлива (Уц, мм3/цикл) снижается. Наиболее интенсивное снижение параметров топли-воподачи происходит при фиксированном положении дозатора ТНВД , когда обеспечивается подача топлива менее Уп < 50% от номинальной величины.

Так, например, при положении дозатора ТНВД, обеспечивающем номинальную цикловую подачу топлива Уц =100%, и частоте вращения Пу. =400 мин'1, давление топлива перед форсункой составляет 22,5 МПа, объемная скорость впрыскивания топлива - 6,3 мм3/град, а скорость нарастания давления топлива - 2,6 МПа/град.

При положении дозатора ТНВД, обеспечивающем цикловую подачу Уц =25% от номинальной величины, давление топлива перед форсункой равно

12,6 МПа, объемная скорость впрыскивания топлива - 0,86 мм3/град> а скорость нарастания давления топлива - 1,8 МПа/град.

Полученные результаты безмоторных исследований свидетельствуют о том, что при =400 мин"1 уменьшение цикловой подачи топлива на 75% приводит к снижению давления топлива перед форсункой на 9,9 МПа, объемной скорости впрыскивания топлива на 5,44 мм3/град и скорости нарастания давления топлива на 0,8 МПа/град.

Поэтому для лучшего протекания рабочего процесса дизеля на холостом ходу необходимо, чтобы цикловая подача топлива обеспечивалась не менее 50-60% от номинального значения на каждом скоростном режиме.

Для оценки уровня вибрации дизеля был выполнен частотный анализ снятых осциллограмм вибрации (рис.3).

Исследованиями установлено, что определяющие спектры вибрации дизеля имеют частоту, равную 2л/б0, т.е. Наблюдается две преобладающие частоты собственных колебаний, которые имеют значения - 3,5 .. .4 Гц, ^ = 13... 14,5 Гц.

На такте выбега динамического РХХ прослеживается резонансная кривая, которая вызывается совпадением частот собственных колебаний с частотой неуравновешенных сил инерции второго порядка. Однако длительность нахождения дизеля в резонансе составляет всего 0,0025...0,003 с.

Результаты анализа осциллограмм вибрации (рис. 3) показали, что на типовом РХХ при 800 мин'1 виброскорость составляет 0,33 мм/с, уровень виброскорости 79 дБ, максимальная амплитуда 0,4 мм, а на динамическом РХХ (при я =800 мин"') виброскорость составляет 1,1 мм/с, уровень виброскорости 82 дБ, максимальная амплитуда 0,9 мм.

Характер воздействия колебаний комбайнового дизеля на оператора оценивается как слабо ощутимый.

Из анализа полученных данных следует, что при одинаковой средней частоте вращения к.в. л = 800 мин'1 часовой расход топлива составил: на типовом РХХ - 3,64 кг/ч, на д.нн!?»«1-'Ч',<ч'лм РХХ - 3,48 кг/ч; при уменьшении средней частоты вращения к.в. на динамическом РХХ до п =600 мин"1 расход топлива уменьшился до 2,44 кг/ч. Следовательно, уменьшение средней частот вращения за счет создания динамического режима с 800 до 600 мин'1 приводит к снижению расхода топлива более чем в 1,49 раза по сравнению с типовым режимом при 800 мин'1.

Дымность отработавших газов определяли при работе дизеля на типовом РХХ, а также, на динамическом РХХ в такте разгона дизеля. Анализ результатов исследований показал, что на типовом режиме дымность отработавших газов составила 10,2 % и при этом наблюдается белый дым. На динамическом режиме на такте разгона дымность отработавших газов составила 9 % и также наблюдается белый дым. В соответствии с паспортом газоанализатора «АВТОТЕСТ СО-СН-Д» нормативное значение дымности равно 15% на типовом РХХ.

1| ' !/1 ' | I < 1!г

•й' ЧЬ'" »ч

V , , р и. -п м

о 4 > и « » »

од о! в.2 м

4 в Ц К Я И

в-о.ю -о^о

м 04 м м и

| аоз «

в * 1 12 16 20

| ш^гг^^тГ н

в 4 I 12 16 20 34

,/^.«1.......

О 4 I 12 16 30 24 2>

О -0 4 « 12 16 20 24 21

Рисунок 3 - Частотный анализ осциллограмм а) собственных колебаний ДВС; б) колебаний ДВС на типовом РХХ; в) колебаний рабочего места оператора на типовом РХХ; г) колебаний ДВС на динамическом РХХ; д) колебаний рабочего места оператора на динамическом РХХ

Таким образом результаты сравнительных моторных исследований по показателям, оценивающих уровень вибрации, топливную экономичность и содержание вредных веществ в ОГ свидетельствуют, что нижним пределом минимально-устойчивой частоты вращения к.в. на динамическом РХХ является величина, равная пн = 600 мин"'.

Износные исследования проводились по количественному и качественному содержанию продуктов износа в моторном масле после 50-часовой работы дизеля на типовом (при минимальной частоте вращения к.в. 800 мин"') и динамическом РХХ (при средней минимальной частоте вращения к.в. 600 мин"1). Одновременно определялся массовый и относительный расходы моторного масла на угар.

Количественное содержание примесей определялось методом взвешивания примесей после промывки и фильтрации проб масла. Массовая доля примесей составила на типовом режиме 0,497 %, на динамическом - 0,163 %.

Качественный анализ примесей в пробах масла проводился методом рент-генофлуоресцентной спектрометрии. Обнаружение линий элементов проводится путем нахождения длин волн пиков спектра и поиска найденных значений в базе данных рентгеновских линий. Интенсивность линий [площадь пика (имп/с) х мА] в пробах масла составила: на типовом режиме - железа (Ре) 1604 имп/с, цинка (Хп) 230122 имп/с, на динамическом - железа (Ре) 1122,5 имп/с, цинка (7.п) 200687 имп/с.

Исследования показали, что массовый и относительный расходы масла на угар составили соответственно: на типовом РХХ - 1,5 кг и 5 %, на динамическом РХХ - 1 кг и 3,5%. Содержание вредных веществ в отработавших газах составило: на типовом РХХ оксидов углерода (СОх) 0,09%, углеводородов (СНХ) 0,13%; на динамическом РХХ соответственно СОх - 0,077%, СНХ -0,079%.

В седьмом разделе "Оценка взаимосвязи эксплутационного расхода топлива с энергозатратами зерноуборочного комбайна" дана оценка результатов исследований комбайнового дизеля штатного и экспериментального исполнения при выполнении комбайном своих производственных функций: расход топлива на единицу выполненных работ комбайна экспериментального исполнения с использованием динамического РХХ составил 0,98 кг/ц, погектарный расход топлива 27 кг/га, удельные энергозатраты 33,4 кВт/га, что соответственно на 0,025 кг/ц , 1 кг/га и 2,5 кВт/га меньше, чем у комбайна штатного исполнения, работающего с использованием типового РХХ.

Исследования комбайна ДОН-1500 экспериментального исполнения свидетельствуют о технико-экономических преимуществах динамического РХХ по сравнению с типовым. За время опытно-производственных исследований комбайна экспериментального исполнения отказов и сбоев в работе САУ не отмечено, все ее элементы функционировали нормально и выполняли свои функции.

В восьмом разделе " Экономическая эффективность работы комбайна на динамическом режиме холостого хода и в аварийных ситуациях" приведен

расчет годовой экономический эффективности от внедрения комплексного способа повышения эксплуатационных показателей и устройств для его осуществления на дизеле СМД-31А комбайна Дон-1500 по сравнению с работой на типовом режиме, который составляет 1738 рублей на один комбайн. Полученный экономический эффект рассчитан только от снижения суммарного расхода топлива (без учета затрат, связанных с устранением последствий отказов дизеля при аварийных ситуациях).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Линейные и крутильные колебания, вызываемыми тактами выбега и разгона на динамическом режиме холостого хода комбайнового дизеля, возникают в результате воздействия на него периодических возмущающих сил. Колебания при наличии сопротивлений происходят с частотой возмущающей силы, амплитуда вынужденных колебаний от начальных условий и времени не зависит, в вынужденных колебаниях с сопротивлением всегда имеет место сдвиг фазы, чем больше отношение частот вынужденных и собственных колебаний и выше коэффициент демпфирования, тем меньше коэффициент динамичности и амплитуда колебаний комбайнового дизеля.

Для обеспечения малых амплитуд колебаний дизеля при низких угловых скоростях коленчатого вала отношение частоты основной гармоники опрокидывающего момента к частоте собственных колебаний дизеля (относительно оси наименьшего момента инерции) должно быть не менее двух.

При одной и той же частоте собственных колебаний дизеля резонансная частота вращения коленчатого вала тем меньше, чем больше порядок основной гармоники опрокидывающего момента.

Частотный анализа осциллограмм собственных колебаний дизеля показывает, что допустимый предел минимальной частоты вращения коленчатого вала дизеля СМД-31А на динамическом режиме холостого хода должен превышать 290 мин"1.

Расчетно-экспериментальное обоснование взаимосвязи эксплутационного расхода топлива дизеля с энергетическими затратами зерноуборочного комбайна указывает на прямолинейный характер.

2. Для исследований комбайнового дизеля в стендовых и эксплутацион-ных условиях была разработана и запатентована система автоматического управления комбайнового дизеля при работе на динамическом режиме холостого хода с воздействием исполнительного механизма на дозатор топливного насоса распределительного типа.

Разработана, изготовлена и апробирована в эксплутационных условиях система автоматического управления комбайновым дизелем на холостом ходу и в аварийных ситуациях, которая обеспечивает не только воспроизведение тактов выбега и разгона на динамическом режиме холостого хода, но и защиту дизеля от аварийных ситуаций при предельном падении давления масла в сма-

зонной системе и превышении нормативной частоты вращения коленчатого вала при «разносе».

3. Результаты сравнительных моторных исследований дизеля СМД-31А непосредственно на комбайне ДОН-1500 по показателям, оценивающим уровень вибрации, топливную экономичность и содержание вредных веществ в отработавших газах свидетельствуют, что нижним пределом минимально - устойчивой частоты вращения коленчатого вала, на динамическом режиме холостого хода является величина равная 600 мин"1.

По результатам 50-часовых износных исследований дизеля в составе комбайна при его работе на сравниваемых режимах холостого хода установлено, что суммарный прирост концентрации продуктов износа в пробах моторного масла составил: на типовом режиме (прип=800мин'1) - 0,5%, на динамическом режиме (прип=600мин"') - 0,15%. Массовая доля примесей в моторном масле составила на типовом режиме 0,497%, на динамическом режиме - 0,163%. Качественный анализ примесей показал, что интенсивность линий [площадь пика спектра (имп/с) х мА] в пробах масла составила: на типовом режиме - железа (Ре) 1603 имп/с, цинка (2п) 230122 имп/с, на динамическом режиме - железа (Ре) 1122,5 имп/с, цинка (7м) 200687 имп/с. Часовой расход топлива на динамическом режиме холостого хода снизился в 1,49 раза, массовый и относительный расходы масла на угар соответственно - на 0,5 кг и 1,5 %, содержание вредных веществ в отработавших газах СО, - на 14,5%, СН„ - на 39,2%, дымность - на 12,1% по отношению к типовому режиму.

Экспериментальная оценки уровня вибрации дизеля показала, что на типовом режиме холостого хода уровень виброскорости составляет 79 дБ, на динамическом - 82 дБ. Резонансные кривые, снятые с осциллограмм вибраций, существенного влияния на общий характер вибраций дизеля не оказывают.

4. Расход топлива на единицу выполненных работ зерноуборочного комбайна экспериментального исполнения (с использованием САУ и элементов защиты) составил 0,98 кг/ц, погектарный расход топлива - 27 кг/га, что соответственно на 0,025 кг/ц и 1 кг/га меньше, чем у комбайна штатного исполнения, работающего с применением типового режима холостого хода.

Конструктивные варианты систем автоматического управления работой комбайнового дизеля на динамическом режиме холостого хода и в аварийных ситуациях внедрены в ЗАО "Озерки" Ульяновской области.

Расчетный годовой экономический эффект от внедрения комплексного способа повышения эксплутационных показателей зерноуборочного комбайна на холостом ходу и в аварийных ситуациях, а также системы для его реализации, только от снижения расхода топлива, составляет 1738 рублей на один комбайн.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Патент на полезную модель 39411 Россия МПК 7 0 05 В 7/00. Устройство управления динамическим режимом силовой установки / С.Н.Егоров, В.И. Курдюмов; Ульяновская гос. с.-х. академия. -№2004109390; Заяв.30.03.2004; Опубл 27.082004, Бюл. №26.

2. Егоров С.Н. Устройство для снижения эксплутационного расхода топлива и ос-

тановки дизельного двигателя в аварийных ситуациях // Региональные проблемы народного хозяйства: Материалы Всероссийской НПК молодых ученых. Часть П- Ульяновск: УГСХА, 2004. - С. 261- 264.

3. Уханов А.П., Егоров С.Н. Система для воспроизведения динамического режима холостого хода на транспортном дизеле // Актуальные инженерные проблемы АПК в XXI веке: Сб. статей междун. науч.-техн. конф. - Самара: СГСХА, 2004. - С. 44-46.

4. Егоров С.Н. Результаты исследований вибрации комбайнового дизеля на динамическом режиме холостого хода // Современное развитие АПК: региональный опыт, проблемы, перспективы: Материалы Всероссийской НПК. Часть III. Инженерно-техническое обеспечение АПК - Ульяновск: УГСХА, 2005. - С. 226- 227.

5. Уханов А.П., Уханов Д.А., Егоров С.Н. Система автоматического управления для комбайновым дизелей // Роль науки в АПК: Сборник материалов НПК Инженерного факультета Пензенской ГСХА. - Пенза: РИО ПГСХА. - 2005. - С. 97 - 100.

6. Егоров С.Н. Теоретический анализ колебаний комбайнового дизеля при работе в режиме холостого хода // Повышение эффективности использования автотракторной и сельскохозяйственной техники: Межвузовский сборник научных трудов XXVI региональной НПК вузов Поволжья и Предуралья: РИО ПГСХА. - 2005. - С. 93 - 96.

7. Уханов А.П., Уханов Д.А., Егоров С.Н. Результаты исследований и обработки колебаний комбайнового дизеля и рабочего места оператора на динамическом режиме холостого хода // Повышение эффективности использования автотракторной и сельскохозяйственной техники: Межвузовский сборник научных трудов XXVI региональной НПК вузов Поволжья и Предуралья: РИО ПГСХА. - 2005. - С. 37 - 40.

8. Уханов А.П., Егоров С.Н. Результаты сравнительных износных исследований комбайнового дизеля на типовом и динамическом режимах холостого хода // Повышение эффективности использования автотракторной и сельскохозяйственной техники: Межвузовский сборник научных трудов XXVI региональной научно - практической конференции вузов Поволжья и Предуралья: РИО ПГСХА. - 205. - С. 40 - 42.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии «Komi-Riso» ИП Попова М.Г. г. Пенза, ул. Московская, 74 15.12.2005 г., тираж 100 экз. 1,0 усл. печ. л., заказ 451

Оглавление автор диссертации — кандидат технических наук Егоров, Сергей Николаевич

Перечень сокращений и терминов

Введение

1 Состояние вопроса и задачи исследования

1.1 Особенности работы дизелей автотракторной и сельскохозяйственной техники в режиме холостого хода

1.2 Способы улучшения технико-экономических и экологических показателей комбайновых дизелей на режиме холостого хода

1.3 Обоснование темы и задачи исследования

2 Теоретический анализ колебаний комбайнового дизеля в режиме холостого хода

2.1 Подвеска дизеля СМД-31А и особенности работы в составе комбайна

2.2 Математическое описание колебаний комбайнового дизеля на динамическом режиме холостого хода

2.3 Обоснование параметров колебаний дизеля на динамическом режиме холостого хода

3 Теоретическая оценка эксплутационного расхода топлива и его взаимосвязь с энергетическими затратами зерноуборочного комбайна

4 Система автоматического управления работой комбайнового дизеля в режиме холостого хода и аварийных ситуациях

4.1 Алгоритмы функционирования, структурные и электрические схемы, конструктивные варианты исполнения системы автоматического управления

4.2 Система автоматического управления работой комбайнового дизеля для моторных и эксплутационных исследований

5 Программа и методика экспериментальных исследований

5.1 Программа и объекты исследований

5.2 Методика проведения эксплуатационных наблюдений за работой комбайнов в режиме холостого хода

5.3 Методика безмоторных исследований по оценке влияния хода дозатора топливного насоса распределительного типа на цикловую подачу топлива

5.4 Методика сравнительной оценки показателей экономичности, экологичности, износостойкости и виброколебаний комбайновых дизелей при его работе в типовом и динамическом режимах холостого хода

5.4.1 Объект исследований и аппаратура для испытаний 83 5.4.2. Методика экспериментальной оценки показателей работы дизеля на динамическом режиме холостого хода

5.5 Методика экспериментальных исследований зерноуборочных комбайнов ДОН - 1500 в производственных условиях 93 5.5.1. Объекты исследования и аппаратура для испытаний

5.5.2 Методика экспериментальных исследований зерноуборочных комбайнов ДОН-1500 в производственных условиях

5.6 Методика оценки погрешностей величин измерения 94 ВЫВОДЫ

6 Результаты экспериментальных исследований

6.1 Определение действительного времени работы комбайнового дизеля в режиме холостого хода

6.2 Экспериментальная оценка влияния хода дозатора топливного насоса на цикловую подачу топлива

6.3 Экспериментальная оценка уровня вибрации комбайнового дизеля и рабочего места оператора на типовом и динамическом режиме холостого хода

6.4 Результаты сравнительных исследований дизеля зерноуборочного комбайна на типовом и динамическом режимах холостого хода 110 ВЫВОДЫ

7 Оценка взаимосвязи эксплутационного расхода топлива с энергозатратами зерноуборочного комбайна

8 Экономическая эффективность работы комбайна на динамическом режиме холостого хода

Введение 2005 год, диссертация по процессам и машинам агроинженерных систем, Егоров, Сергей Николаевич

Известно, что одним из самых неблагоприятных режимов работы комбайнового дизеля является режим холостого хода (РХХ). Режим холостого хода характеризуется нестабильной подачей топлива, неустойчивой частотой вращения коленчатого вала, неполнотой процесса сгорания рабочей смеси и непроизводительным (полезная работа не выполняется) расходом топлива, повышенной скоростью закок-совывания распылителей форсунок и значительным содержанием вредных веществ в отработавших газах [15, 18,33,59, 64, 67, 73,77, 80, 83, 89,93, 113, 117, 119].

Двигатели зерноуборочных комба