Совершенствование системы предпусковой тепловой подготовки двигателя землеройной машины : На примере двигателя экскаватора ЭО-4121А

• Автор: Конев, Виталий Валерьевич
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 171 с. : ил

Содержание
Введение

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1 .Особенности эксплуатации землеройных машин в условиях Севера

1.2. Характеристики климата и грунтов Западной Сибири

1.2.1 Характеристика климата

1.2.2 Характеристика грунтов

1.3. Предпосылки к выбору показателей времени и расчетной нагруженности двигателя экскаватора

1.4. Способы и средства для облегчения пуска двигателя

Выводы по главе 1. Постановка задач исследования

Глава 2. Теплотехнические расчеты теплоаккумулятора (ТА)
2.1. Существующие типы ТА и их теплоэнергетические характеристики
2.2. Возможности и необходимость применения ТА для землеройных машин
2.3. Тепловые режимы работы ТА-сї С
2.4. Обоснование размеров, формы ТА и толщины его теплоизоляции
2.5. Моделирование закономерности работы ТА в режиме сохранения теплоты
Выводы по главе 2
Глава 3. Математическое описание работы системы предпусковой тепловой подготовки (СПТП) двигателя экскаватора ЭО-4121А
3.1. Работа СПТП в период предпусковой тепловой подготовки двигателя,
в период рабочей смены и во время межсменной стоянки экскаватора
3.1.1. Общее представление о СПТП двигателя 7
3.1.2. Работа СПТП в период предпусковой подготовки двигателя 7
3.1.3. Работа СПТП двигателя в период рабочей смены и во время межсменной стоянки экскаватора
3.2 Моделирование процессов теплопереноса в теплоаккумулирующих

устройствах
3.3. Моделирование процессов теплопереноса в двигателе при его предпусковом прогреве
3.4. Моделирование замкнутых контуров СПТП в режимах прогрева двигателя
3.5. Расчет параметров теплопереноса от отработавших газов двигателя А-01М к антифризу (зарядка теплоаккумуляторов)
Выводы по главе 3
Глава 4. Экспериментальные исследования
4.1. Общая методика экспериментальных исследований
4.2. Эксперименты по охлаждению ТА в стадии хранения тепла
4.2.1 Планирование эксперимента
4.2.2 Описание экспериментальной установки
4.2.3 Результаты эксперимента, методика их обработки и оценка результатов
4.3. Эксперименты по прогреву двигателя А-01М от ПЖД-44 и разработанной СПТП
4.3.1 Описание экспериментальной установки
4.3.2 Результаты эксперимента их обработка и оценка
4.4. Приборы и оборудование
Выводы по главе 4
Глава 5. Технико-экономическое и экологическое обоснование эффективности применения разработанной СПТП двигателя экскаватора ЭО-4121А
5.1.Экономический эффект от внедрения СПТП двигателя
5.2.Экологический эффект от внедрения
Выводы по главе 5
Выводы
Литература
Приложения

Введение
Практика эксплуатации землеройных машин (ЗМ) показывает, что их потенциал по производительности, безотказности, удобству обслуживания и другим показателям реализуется далеко не полностью. Объясняется это тем, что условия их эксплуатации отличаются, причем в ряде случаев очень существенно, от тех, на которые они рассчитаны. На огромных территориях Западной Сибири работает большой парк ЗМ. В северном исполнении выпускаются (до 5 %) от их общего количества, и эта техника в недостаточной степени снабжается зимними сортами топлива (до 50%), охлаждающей жидкостью (ОЖ), моторными маслами [8,29,82].
В этих условиях среди основных проблем эффективной эксплуатации ЗМ особое место занимает задача предпусковой тепловой подготовки двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Проблема усугубляется удаленностью объектов строительства от баз механизации, населенных пунктов и линий электропередач. Это затрудняет или полностью исключает возможность применения традиционных способов и средств предпусковой подготовки.
Обеспечение надежного пуска ДВС ЗМ, эксплуатируемых при низких температурах, характерных для Западной Сибири, сопряжено с большими трудностями. Однако решение этой задачи абсолютно необходимо, поскольку без надежно работающей ЗМ невозможно возводить и эксплуатировать строительные объекты разного назначения. Обеспечение надежной работы гидропривода является самостоятельной задачей и в данной работе не рассматривается.
Также остро стоит проблема рационального использования топливно-энергетических ресурсов и снижения выбросов отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Необходимо отметить, что в условиях низких температур предпусковой прогрев ДВС занимает много времени, это снижает сменную производительность ЗМ. В периоды стоянки ЗМ двигатель не глушат, что приводит к перерасходу топлива и снижению ресурса ДВС.

Рис. 1.9. Система предпускового разогрева ДВС по [142]
В систему предпускового разогрева ДВС 1 входят ТАФП 2 с заливной трубой 3, сливным трубопроводом 4 и кранами 5 и б; теплоизолированный газовый трубопровод 7 с заслонкой 8; выхлопная труба 9 с заслонкой 10; нагреватель масла 11; расширительный бак 12 с воздушным краном 13; трубопроводы подвода 14 и отвода 15, 16 теплоносителя; запорные краны 17, 18 и спускной кран 19.
При работе ДВС ОГ при открытой заслонке 8 и закрытой заслонке 10 проходят газовый теплообменник и нагревают ТАМ до 200-300°С, расплавляя его при температуре 133°С. Время зарядки ТА при температуре воздуха -40°С составляет 5-6 ч.
После остановки ДВС ОЖ из рубашки охлаждения сливается в емкость 20 ТА через заливную трубу 3. Благодаря теплоизоляции продолжительность меж-сменной стоянки при -40°С может достигать 24-36 ч без кристаллизации ТАМа.
Перед запуском ДВС открываются запорные заслонки 17, 18 и воздушный кран 13 и закрывается спускной кран 19. При открытии крана 6 ОЖ самотеком поступает в нижний жидкостной бачок и из него в жидкостные трубки термоаккумулирующего ядра ТА, где отбирает теплоту от ТАМа, нагревается, превращаясь в пароводяную смесь, и поступает в рубашку охлаждения ДВС через нагреватель масла. При температуре воздуха -40°С время разогрева ДВС со-