Подогрев механической коробки передач грузовых автомобилей в условиях низких температур при работе двигателя в режиме холостого хода : на примере автомобиля КАМАЗ

• Автор: Курносов, Антон Федорович
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 144 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Особенности использования грузовых автомобилей в условиях низких температур

1.2 Эффективность эксплуатации трансмиссии в условиях низких температур

1.2.1 Тепловой режим агрегатов трансмиссии

1.2.2 Влияние температуры масла на качественные показатели механической трансмиссии

1.3 Способы снижения потерь мощности в агрегатах трансмиссии

1.4 Системы утилизации теплоты отработавших газов автотракторных ДВС

1.5 Выводы по главе, цель и задачи исследования

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ ПРИ РАБОТЕ БЕЗ ПЕРЕДАЧИ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА
2.1 Анализ теплового состояния коробки передач грузовых автомобилей в условиях низких температур при работе двигателя в режиме холостого хода
2.2 Анализ теплового состояния системы теплоснабжения коробки передач грузовых автомобилей
2.3 Обоснование параметров системы теплоснабжения коробки передач грузовых автомобилей при работе двигателя в режиме холостого хода
2.4 Определение температуры масла в коробке передач при работе без передачи крутящего момента совместно с системой теплоснабжения
2.5 Выводы по главе
3 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Программа экспериментальных исследований
3.2 Методика измерения скорости движения и температуры отработавших газов
3.3 Методика измерения температуры масла в коробке передач
3.4 Методика измерения потерь мощности в коробке передач
3.5 Методика исследования теплового состояния коробки передач при работе совместно с системой теплоснабжения
3.5.1 Выбор отклика, числа факторов и уровней варьирования
3.5.2 Методика измерения температуры масла в коробке передач грузовых автомобилей при работе без передачи крутящего момента совместно с системой теплоснабжения
3.5.3 Методика измерения скорости движения промежуточного теплоносителя в системе теплоснабжения
3.6 Измерительная аппаратура и оборудование
3.7 Погрешность измерений и обработка экспериментальных данных
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Результаты исследования теплового состояния коробки передач при работе без передачи крутящего момента
4.2 Результаты исследования теплового состояния системы теплоснабжения при работе двигателя в режиме холостого хода
4.3 Результаты исследования теплового состояния коробки передач при работе совместно с системой теплоснабжения
4.4 Практическое использование результатов исследования
4.5 Выводы по главе
5 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Основная доля грузооборота в сельскохозяйственном производстве и более 65 % перевозок грузов, осуществляемых на территории России, приходятся на автомобильный транспорт. Стоит отметить, что выполнение данного объема работ происходит в течение всего года, а эксплуатация неподготовленных автомобилей в условиях низких температур, значения которых даже в средней полосе России в зимние месяцы достигают минус 30°С и ниже, сопровождается существенным снижением теплового режима работы трансмиссии, двигателя, ходовой части, механизмов рулевого управления и других агрегатов и систем вследствие интенсивного теплообмена с окружающей средой.
Недостача тепловой энергии влечет за собой изменение физических свойств применяемых в механизмах автомобиля современных технических жидкостей и смазочных материалов [19], обусловливающих существенный рост непроизводительных затрат энергии [4, 84, 111-115].
Наибольшее влияние на снижение технико-экономических показателей работы грузовых автомобилей в условиях низких температур оказывает трансмиссия, особенно коробка передач (КП). Большинство современных трансмиссионных масел обеспечивают необходимую вязкость для работы КП без существенных потерь мощности и износа уже при температуре 273 К (О °С). Исследования показали, что при движении автомобиля в условиях низких температур, когда осуществляется передача крутящего момента через КП, температура масла в ней достигает указанного значения, однако период ее разогрева сопровождается значительными потерями мощности на прокручивание, повышенным износом деталей и, как следствие, числом отказов. При работе двигателя в режиме холостого хода, когда практически исключается износ деталей КП, и температуре окружающей среды 243 К (минус 30 °С), продолжительность ее саморазогрева в значительной степени превышает максимально допустимое время работы двигателя без нагрузки. Сокращение

время стоянки автомобиля на открытой местности при работе двигателя в режиме холостого хода позволит решить указанную проблему.
На основании вышеизложенного можно выдвинуть РАБОЧУЮ ГИПОТЕЗУ : повышения температуры масла механической коробки передач можно достичь за счет использования теплоты отработавших газов двигателя.
Таким образом, ЦЕЛЬЮ ИССЛЕДОВАНИЯ является сокращение времени нагрева масла механической КП грузовых автомобилей при работе без передачи крутящего момента в условиях низких температур за счет использования теплоты отработавших газов двигателя.
В соответствии с поставленной целью исследования и состоянием изучаемого вопроса необходимо решение следующих задач:
1. Разработать математическую модель процесса теплообмена механической коробки передач при работе без передачи крутящего момента, дополнительного источника теплоты и окружающей среды.
2. Разработать способ и обосновать параметры средства подогрева механической КП на основе использования теплоты отработавших газов двигателя.
3. Провести сравнительные испытания и дать экономическую оценку результатов исследования.