Статья: Теоретические и экспериментальные исследования влияния электрического ленточного подогревателя на эксплуатационные параметры гидравлического механизма подъёма кузова самосвального автомобиля

Дальневосточный государственный аграрный университет

Теоретические и экспериментальные исследования влияния электрического ленточного подогревателя на эксплуатационные параметры гидравлического механизма подъёма кузова самосвального автомобиля

Кузнецов Е.Е., Самуйло В.В.,

Худовец В.И., Гончарук А.И.,

Дрёмина С.Л., Кучер А.В., Канунников А.В.

Аннотация

Как известно, одним из важных условий эффективного использования грузовых автомобилей в холодное время года, в частности, при эксплуатации в природно-климатической зоне Амурской области, является обеспечение нормального функционирования агрегатов трансмиссии и систем транспортного средства, так как их тепловой режим при низкой температуре окружающего воздуха не достигает оптимальных рабочих значений, что ведет к дополнительным потерям мощности, снижению работоспособности и технического ресурса, ускоренному износу деталей, узлов и агрегатов.

В статье предлагается способ снижения влияния природных условий на нормальную эксплуатацию транспортного средства за счёт установки электрического ленточного подогревателя. Приведены результаты экспериментальных исследований гидравлического механизма подъёма кузова самосвального автомобиля с подогревающим устройством в условиях Амурской области, даны рекомендации по использованию и данные по внедрению подогревающего устройства в технологию производства сельскохозяйственных организаций.

Ключевые слова: автомобиль, эксплуатация, температурный режим, технический ресурс, ленточный подогреватель

Амурская область расположена на юго-востоке азиатской части Дальнего Востока Российской Федерации, занимая 11,7% его территории, и является самой континентальной из областей и краёв Дальнего Востока. Ландшафты здесь - переходные от Сибири к Приморью. Сибирь даёт о себе знать своими трескучими морозами, многолетней мерзлотой, Приморье - проливными дождями и летним буйством рек. Климатические контрасты - очень холодная малоснежная зима и тёплое, а на юге жаркое лето. Зимние холода велики, значительны как годовые, так и суточные амплитудные перепады температур воздуха (рис. 1, 2). Средняя годовая амплитуда температур воздуха превышает 44°.

Рис. 1. Среднемесячная температура воздуха в период сентябрь-апрель за 2017-2018 г.г.

Рис. 2. Среднемесячная температура в период сентябрь-апрель за 2017-2018 г.г.

Продукция растениеводства, в связи с принимаемыми Правительством Амурской области и Правительством Российской Федерации мерами по достижению продовольственной безопасности, имеет ярко выраженную тенденцию к увеличению (рис. 3).

Рис. 3. Валовой сбор основных сельскохозяйственных культур в Амурской области в период 2013-2017 г.г.

В связи с этим повышаются и объёмы грузоперевозок, осуществляемых в холодный период года. Следовательно, сельское хозяйство, как никакая другая отрасль экономики Амурской области, нуждается во всесезонных, максимально адаптированных к климатическим условиям энергетических средствах с высокими тяговыми и эксплуатационными характеристиками, а техническому и инженерному персоналу предприятий, осуществляющих сельскохозяйственное производство, приходится проводить мероприятия по адаптации существующих серийных моделей грузовой техники к низкотемпературным режимам и условиям эксплуатации [1, 2].

Адаптация узлов и агрегатов к эксплуатации транспортных средств в холодных и очень холодных природно-климатических условиях, характерных не только для Амурской области, но и основной части Дальнего Востока Российской Федерации, является важной задачей, актуальность и насущность которой в современный период обосновывается производственной необходимостью, требующей новых методологических подходов и конструкторских решений [3, 4].

Запуск холодной силовой установки при низких температурах окружающей среды, движение тяжелонагруженных колёсных энергетических средств при непрогретых узлах и агрегатах трансмиссии или дополнительно установленного оборудования влекут увеличение сил трения в силовых контурах вследствие наличия достигших предела текучести смазывающих материалов, а, следовательно, усиленное изнашивание трущихся, движущихся и вращающихся поверхностей, а высокие температурные перепады в течение суток ускоряют коррозионные проявления, ведущие к ослаблению конструкции и изменению первоначальной геометрии несущих рам, кабин и кузовов автомобилей. При этом снижение общего технического ресурса автомобиля в результате потерь на ускоренное изнашивание может достигать 15% и более [5-8].

В отношении подъёмного оборудования отмечено, что в период низких температур воздействие загущенных температурой рабочих жидкостей на замерзшие уплотнительные манжеты [3] и внутренние устройства гидроцилиндра является основной причиной снижения работоспособности, отказов, поломок и ускоренного износа деталей системы поднятия кузова самосвальных автомобилей [9].

Снижения этих факторов, а также поддержания оптимальной рабочей температуры внутренних устройств и резинотехнических изделий гидроцилиндра поднятия кузова самосвальных автомобилей в движении, улучшения показателей эксплуатации самосвальных транспортных средств и технологических машин [8, 10, 11], повышения надежности, долговечности и работоспособности гидроцилиндров поднятия кузова можно достичь применением дополнительных обогревающих устройств [12-16]. Предложенное устройство, электрический ленточный подогреватель гидроцилиндра поднятия кузова самосвальных автомобилей [16], было изготовлено и экспериментально проверено в реальных условиях эксплуатации (рис. 4, 5).

Рис. 4. Автомобиль КамАЗ с ленточным подогревателем гидроцилиндра

Рис. 5. Автомобиль КамАЗ с ленточным подогревателем гидроцилиндра

В ходе эксперимента для фиксации изменяемых параметров использовались лазерный пирометр (прибор для измерения температуры на расстоянии) (рис. 6, 7) и инфракрасная видеокамера (рис. 8).

Рис. 6. Измерение температуры гидроцилиндра и распределяющих элементов системы поднятия кузова до нагрева

Рис. 7. Измерение температуры гидроцилиндра и распределяющих элементов системы поднятия кузова в процессе нагрева

Рис. 8. Рабочие моменты эксперимента (замеры распространения теплового пятна инфракрасной видеокамерой)

Полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований сведены в таблицы 1, 2 и представлены в виде графиков на рис. 9-11.

Таблица 1. Результаты теоретических исследований температурных параметров рабочей жидкости и гидроцилиндра поднятия кузова с подогревающим устройством

Таблица 2. Результаты экспериментальных исследований температурных параметров рабочей жидкости и гидроцилиндра поднятия кузова с подогревающим устройством

Рис. 9. Зависимость температуры гидравлической жидкости от влажности и внешней температуры воздуха

Рис. 10. График нагрева рабочей жидкости гидроцилиндра поднятия кузова и подводящих элементов в период проведения эксперимента

Рис. 11. График остывания рабочей жидкости гидроцилиндра поднятия кузова и подводящих элементов в период проведения эксперимента

Как видно из представленных результатов, включение подогревателя в работу позволяет поднять температуру гидравлической жидкости с -39,8?С до 32?С за 18 мин. Охлаждение же гидравлической жидкости до температуры -18?С происходит за 152 минуты при температуре окружающего воздуха -18?С. Следовательно, кратковременное включение подогревателя в работу в зимний период 3 раза за рабочую смену позволит использовать гидравлическую систему поднятия кузова автомобиля в комфортных для работоспособности условиях, что увеличит надёжность и долговечность силового гидроцилиндра, подводящих, перекачивающих элементов и даст возможность получить экономию материальных средств при обслуживании и эксплуатации грузовых автомобилей при низкотемпературных режимах эксплуатации.

Данные теоретических и экспериментальных исследований доложены, обсуждены, получили одобрение на научно-практических конференциях и в ходе научно-исследовательских семинаров на кафедре эксплуатации и ремонта транспортно-технологических машин и комплексов факультета механизации Дальневосточного государственного аграрного университета, а также использованы на предприятиях агропромышленного комплекса Амурской области: ООО "Красная Звезда" и КФХ "Заречное". Экономический эффект от внедрения результатов исследований составил: в ООО "Красная Звезда" на автомобиль КамАЗ-65115 - 20148 руб., в КФХ "Заречное" на автомобиль ЗИЛ-4331 - 12814 руб. в расчёте на одну транспортную единицу.

Список использованных источников

грузовой трансмиссия гидравлический температура

1. Кузнецов Е.Е., Гончарук А.И., Ковалевский В.Н., Лысенко А.В. Методологическое обоснование системы адаптации грузовых автомобилей к условиям эксплуатации в агропромышленном комплексе Амурской области // АгроЭкоИнфо. - 2017, №1. http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2017/1/st_109.doc.

2. Shchitov S.V., Krivuca Z.F., Kurkov Yu.B., Burmaga A.V., Kuznetsov E.E., Mitrokhina O.P., Popova E.V. Increasing the Efficiency of Transport and Technological Complexes Used in Crop Harvesting // Journal of Engineering and Applied Sciences. - 2018, vol. 13, Issue 16. DOI: 10.3923/jeasci.2018.6512.65. URL: http://docsdrive.com/pdfs/medwelljournals/jeasci/2018/6850-6854.pdf. Дата обращения: 5.11.2018.

3. Кузнецов Е.Е., Вавилов А.И. Способы адаптации грузовых автомобилей к условиям эксплуатации в Амурской области // Агропромышленный комплекс: проблемы и перспективы развития: материалы межд. науч. - практ. конф. посвящённой году экологии в России (г. Благовещенск, 5 апреля 2017 года) / Изд-во Дальневосточный ГАУ. - Благовещенск. - 2017. - С. 253-258.

4. Кузнецов Е.Е., Вавилов А.И., Рекрут К.Р. Влияние коэффициента адаптации на технический ресурс и среднецикловой пробег автомобилей // Проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса России.: материалы науч. практ. конф.: - Благовещенск: Изд-во Дальневосточного ГАУ. - 2017, т. 4. - С. 5-7.

5. Великанов Д.П. Соответствие конструкций автомобилей климатическим условиям эксплуатации // Автомобильный транспорт. - 1955, №1. - С. 25.

6. Резник Л.Г. Адаптация автомобилей к суровым климатическим условиям. - Тюмень, Тюменский государственный университет. - 1978. - 71 с.

7. Семенов Н.В. Эксплуатация автомобилей в условиях низких температур. - М.: Транспорт. - 1993. - 190 с.

8. Селиванов Н.И. Повышение эффективности работы тракторных агрегатов в зимних условиях АПК восточной Сибири: дисс...докт. техн. наук: 05.20.01: защищена 16.06.06: утв. 13.10.06. - Красноярск. - 2006. - 344 с.