Сельское хозяйство/2. Механизация сельского хозяйства

К.т.н. Рылякин Е.Г.

Пензенская государственная сельскохозяйственная академия, Россия

Повышение топливной экономичности
терморегулированием гидросистемы

Реализация приоритетного национального проекта «Развитие АПК» во многом зависит от эффективности использования нефтепродуктов в сельском хозяйстве. Основная часть потребления топлива в этой отрасли приходится на мобильные энергетические средства. При эксплуатации которых, помимо положительной составляющей, наблюдается и негативный момент – ущерб, наносимый окружающей среде за счет вредных выбросов и неоправданных потерь топлива во время его заправки, транспортировки и хранения. Кроме того, в настоящее время доля затрат на приобретение топлива в агропромышленных предприятиях превышает 30% [1], а экономических рычагов, необходимых для регулирования цен на топливо пока не существует. Поэтому применение эффективных, низкозатратных, ресурсосберегающих технологий направленных на экономию топлива является жизненно важной задачей для всей аграрной отрасли экономики.

На кафедре «Ремонт машин» ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» разработана система терморегулирования рабочей жидкости гидросистемы трактора [2], обеспечивающая разогрев масла гидросистемы за счет тепловой энергии моторного масла двигателя [3].

С целью определения влияния разработанной системы терморегулирования на топливную экономичность трактора, она была смонтирована на тракторах Т-150К/ХТЗ-150К-09 в одном из хозяйств Пензенской области.

В результате проведенных исследований был установлен характер изменения величины подачи и объемного КПД гидронасоса в зависимости от температуры рабочей жидкости гидросистемы [4].

С учетом полученных данных выявили зависимость объемного КПД (η_об) от температуры рабочей жидкости (t_м)

, (1)

Рисунок 1 – Изменение объемного КПД гидронасоса	Рисунок 2 – Мощность на преодоление сопротивлений в гидросистеме от температуры рабочей жидкости
Рисунок 3 – Зависимость часового расхода топлива двигателем ЯМЗ-236 при neн = 2100 мин^-1 от температуры рабочей жидкости гидросистемы

на основании которой была построена графическая зависимость (рисунок 1).

Часовой расход топлива находится по известной формуле [5]

, (2)

где – часовой расход топлива, кг/ч; g_eн – удельный эффективный расход топлива при номинальной мощности двигателя, г/кВт∙ч; N_ei – эффективная мощность двигателя на скоростном режиме, кВт.

, (3)

где N_тр – мощность, затрачиваемая на преодоление механических потерь в трансмиссии, кВт; N_δi – мощность, затрачиваемая на преодоление буксования ведущих движителей, кВт; N_fi – мощность, затрачиваемая на самопередвижение (качение) трактора, кВт; N_гп – мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивлений в гидросистеме, кВт.

В выражении (3) можно заметить, что входящая в правую часть уравнения N_гп, в зависимости от температуры окружающей среды, непосредственно влияющей на физико-механические свойства рабочей жидкости, будет изменяться в соответствии с температурными условиями работы.

Воспользуемся уравнением для определения мощности, потребляемой гидросистемой, имеющим вид [6]

, (4)

где Р_н – номинальное давление, развиваемое насосом, Па; Q_н – номинальная подача насоса, л/мин;

Таким образом, мощность, потребляемая гидросистемой

. (5)

По полученным расчетным данным была построена графическая зависимость мощности, потерянной на преодоление сопротивлений в гидросистеме, от температуры рабочей жидкости (рисунок 2) .

Рассчитав выражение (1) с учетом потери мощности на привод гидронасоса в зависимости от температуры рабочей жидкости, и проведя математические преобразования, получили зависимость изменения часового расхода топлива от температуры рабочей жидкости гидросистемы (рисунок 3).

Согласно полученным зависимостям, значение снижения часового расхода топлива взятого при температуре 45^оС G_ч45 и часового расхода топлива при температуре 5^оС G_ч5 составляют − G_ч45 / G_ч5 = 0,03

Таким образом, применение разработанной системы терморегулирования позволяет снизить часовой расход топлива трактора на 3% при работе двигателя на номинальном скоростном режиме. При работе на режимах, отличающихся от номинального и при температуре рабочей жидкости ниже исследованного предела, часовой расход топлива будет возрастать.

Разработанная система терморегулирования рекомендуется для раздельно-агрегатных гидросистем сельскохозяйственных, промышленных тракторов и дорожно-строительной техники, работающих в тяжелых климатических условиях при больших перепадах температуры окружающего воздуха.

Литература:

1. Нагорнов, С.А Эффективное использование нефтепродуктов в сельском хозяйстве / С.А., Нагорнов, С.В. Романцова, А.Н. Зазуля, И.Г. Голубев. – М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2006. – 192 с.

2. Власов, П.А. Терморегулирование жидкостей гидросистемы / П.А. Власов, Е.Г. Рылякин // Сельский механизатор. – 2007. – № 6, С.36

3. Пат. 2236615 РФ, МКИ⁵ F15B21/04. Система регулирования температуры рабочей жидкости / П.А. Власов, Е.Г. Рылякин (РФ). – № 2003118925, Заявлено 23.06.2003; Опубл. 20.09.2004, Бюл. №26.

4. Рылякин, Е.Г. Повышение работоспособности гидросистемы трактора терморегулированием рабочей жидкости: Дис. … канд. техн. наук / Е.Г. Рылякин. – Пенза, 2007. – 150 с.

5. Колчин, А.И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: Учеб. пособие для вузов. / А.И. Колчин, В.П. Демидов. – М.: Высш. шк., 2002. – 496 с.

6. Полякова, Л.Е. Гидравлический расчет объемного гидропривода. Учебное пособие по дисциплине «Механика жидкости и газа, гидро-пневмопривод» для специальности 150200 «Автомобили и автомобильное хозяйство» / Л.Е. Полякова, С.С. Ямпилов, В.Г. Блекус, Г.Ж. Ухеев, М.В. Ильина. – Улан-Удэ: Вост.-Сиб. ГТУ, 2002. – 20 с.