Улучшение характеристик тракторов, оснащенных газобаллонным оборудованием, путем снижения неравномерности подачи газа

• Автор: Осовин, Николай Валерьевич
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Оглавление
Введение

1. состояние вопроса, цель и задачи исследования

1.1. Использование газомоторного топлива в сельскохозяйственных тракторах

1.2. Анализ систем питания газодизелей

1.3. Влияние неравномерности распределения топлива по цилиндрам дизеля

1.4. Влияние установки дополнительного газобаллонного оборудования на уплотнение почвы

1.5. Цель и задачи исследования

2. Теоретическое обоснование снижения неравномерности подачи газа в цилиндры двигателя при работе по газодизельному циклу

3. Методика экспериментальных исследований

3.1. Исследование неравномерности подачи газообразного топлива
3.2. Определение плотности и влажности почвы
3.3. Определение твердости почвы
3.4. Определение глубины следа
3.5. Определение макроагрегатного состава почвы
4. Результаты экспериментальных исследований
и их анализ
4.1. Устройство для снижения неравномерности подачи газообразного топлива. Выбор основных параметров газового коллектора
4.2. Устройство и работа газового коллектора
4.3. Результаты исследования неравномерности подачи газообразного топлива по цилиндрам двигателя
4.3. Изменение плотности почвы после прохода трактора К-700А с газобаллонным оборудованием
4.4. Изменение твердости почвы после прохода трактора К-700А с газовым оборудованием
4.5. Изменение глубины следа почвы после прохода трактора К-700А с газовым оборудованием
4.6. Изменение макроагрегатного состава почвы после прохода трактора К-700А с
газовым оборудованием
5. Технико-экономическое обоснование
Общие выводы
Литература
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. На сегодняшний день одним из основных потребителей дизельного топлива является сельскохозяйственная техника различного назначения - тракторы, комбайны и др. (более 40 % общего расхода дизельного топлива). Вследствие постоянно изменяющейся цены на нефть и нефтепродукты возникает все более острая необходимость использования альтернативных источников энергии.
Одним из перспективных энергоносителей на территории России является природный газ, который дешевле дизельного топлива и имеет лучшие экологические показатели. Поэтому совершенствование системы подачи газа для работы двигателя по газодизельному циклу является актуальной задачей.
Актуальность предлагаемых разработок подтверждена поручением Президента Российской Федерации от 18 октября 2004 г. № Пр 1686 ГС «Комплексная программа по стимулированию перевода сельскохозяйственной техники на газомоторное топливо», поручением Правительства РФ от 19 августа 2011 г. №ВЗ-П11-5884 «Проект предложений о техническом перевооружении сельскохозяйственной техники в части перехода на использование газомоторного топлива».
Степень разработанности темы. Работа дизелей по газодизельному режиму наиболее приемлема для сельскохозяйственных тракторов, так как не требует значительных изменений конструкции двигателя; при этом сохраняется штатная топливная аппаратура и возможность работать как в дизельном, так в газодизельном режиме. В России газовые системы для применения природного газа в качестве топлива для дизельных двигателей разрабатывают такие организации, как ОАО «КамАЗ», ЗАО «Газомотор», НПФ «САГА», ООО «ППП Дизельавтоматика», ЗАО «Автосистема» и др.
Разработанные системы изготовлены и проверены в эксплуатации, но не лишены недостатков. Одним из них является недостаточная равномерность
распределения газообразного топлива по цилиндрам двигателя, существенно влияющая на его работу, вызывая уменьшение мощности, ухудшение топливной экономичности и сокращение ресурса деталей двигателя и т.д.
Использование газодизельного цикла предполагает установку на тракторы газового оборудования, в частности баллонов для хранения газа. При этом дополнительная нагрузка увеличивает эксплуатационную массу трактора. Данное обстоятельство негативно отражается на воздействии движителей трактора на агротехнические свойства и состояние почвы.
Предлагаемая работа направлена на исследование и уменьшение влияния указанных недостатков.
Цель работы - улучшение эксплуатационных характеристик тракторов, оснащенных газобаллонным оборудованием и работающих по газодизельному циклу, путем снижения неравномерности подачи газа и уплотнения почвы.
Задачи исследования:
1) установить основные факторы, влияющие на эксплуатационные характеристики тракторов с газобаллонным оборудованием;
2) теоретически обосновать пути снижения неравномерности подачи газа по цилиндрам двигателя при работе по газодизельному циклу;
3) разработать, обосновать конструктивные параметры и экспериментально исследовать устройство, обеспечивающее снижение неравномерности подачи газообразного топлива;
4) исследовать влияние ходовой системы трактора К-700А с установленным газобаллонным оборудованием на плотность почвы;
5) провести технико-экономическую оценку результатов исследования.
Объект исследования - тракторы К-700А, оснащенные газобаллонным
оборудованием и работающие по газодизельному циклу.
Предмет исследования - процесс подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, работающего по газодизельному циклу; процесс изменения плотности почвы после прохода движителей трактора, оснащенного газобаллонным оборудованием.

В Саратовском госагроуниверситетс им. Н.И. Вавилова проводятся исследования влияния ходовых систем мобильной техники на урожайность сельскохозяйственных растений [84, 77, 78, 5, 2]. Из наблюдений известно, что урожайность зерновых после прохода тракторов типа К-700 снижается на 30 %. При многократных воздействиях движителей этого трактора наблюдается превышение верхнего предела плотности почвы на глубине до 10 см, который для большинства культур составляет 1,3 г/см3 [86, 3].
Сложность оценки влияния движителей машин на почву состоит в том, что оптимальная плотность для разных видов растений и разновидностей почв по механическому составу различна [86, 100, 101].
Помимо плодородия содержание гумуса оказывает на уплотняемость почвы под воздействием внешней нагрузки. Установлено, что воздействие одной и той же нагрузки при содержании гумуса до 3,7 % доводит плотность почвы до 1,33...1,62 г/см3, при содержании гумуса более 3,7 % значения плотности составляют 1,16...1,29 г/см3 [88].
Можно выделить три основных направления для снижения негативного воздействия движителей энергонасыщенных сельскохозяйственных тракторов: уменьшение воздействия движителей на почву; повышение сцепных качеств и полная загрузка двигателя (рисунок 17) [76, 86, 54, 98].
Чтобы наиболее полно использовать мощность двигателя трактора, можно увеличить скорость агрегата, ширину захвата сельхозорудия, а также использовать комбинированные агрегаты [62, 76, 86].
Однако, изменение установленной агротехническими требованиями скорости МТА может отрицательно сказаться на технологии возделывания. Увеличенная ширина захвата отражается на маневренности агрегата [86, 79, 102].
Увеличение тягово-сцепных свойств трактора осуществляется увеличением поверхности контакта движителя и равномерным распределением массы трактора по осям [86, 59].