Организация и метрологическое обеспечение испытаний радиаторов ДВС
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. Проектирование современных сельскохозяйственных тракторов сопровождается применением инновационных конструкций и альтернативных конструкционных материалов для охлаждающей сердцевины радиаторов. При эксплуатации энергонасыщенных сельскохозяйственных тракторов существенновозрастают тепловые нагрузки системы охлаждения, в частности радиатора. Обеспечение организации отвода в окружающую среду излишков теплоты должно сопровождаться на весь период эксплуатации, так как нарушение должного теплового режима в отдельном элементе препятствует реализации потенциальных эксплуатационных свойств всей машины, вплоть до отказа [29]. В то же время, в тяжелых условиях эксплуатации сельскохозяйственных тракторов сопровождается изменением в широком диапазоне факторов рабочей среды, особенно почвенногопокрытия и природно-климатических условий, тем самым обуславливая в теоретическом аспекте проблему обеспечения требуемого теплового режима машино-тракторного агрегата.
Дл
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИИССЛЕДОВАНИЙ 10
1.1. Современное состояние развития радиаторов систем охлаждения на тягово-транспортных средствах 10
1.2 Методы определения процесса теплоотдачи охлаждающих поверхностей радиаторов системы охлаждения 17
1.3. Типы и конструкции радиаторов, классификация 22
1.4. Анализ конструкций лабораторных установок для исследования температурно-динамических характеристик тракторов и автомобилей 25
1.4.1 Проведение теплоаэродинамических испытаний 25
1.4.2 Анализ лабораторий 30
1.5. Выводы по главе и постановка задач исследования 31
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ И ТЕМПЕРАТУРНО-ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ТРАКТОРА МТЗ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛИМЕРНОГО РАДИАТОРА 32
2.1. Разработка алгоритма для определения теплоотдачи полимерного радиатора трактора МТЗ-82 32
2.2. Математическая модель расчета критериев температурно-динамических характеристик охлаждающей системы трактора МТЗ-82 44
2.3 Выводы по главе 48
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ 50
3.1. Сравнительный анализ радиаторов системы охлаждения двигателя МТЗ-82 50
3.2. Экспериментальная установка 52
3.3. Методика испытаний исследуемых радиаторов системы охлаждения двигателя МТЗ-82 61
3.4. Рекомендации по использованию результатов испытаний 63
3.3. Методика обработки и сопоставления результатов экспериментальных данных 72
3.4. Обработка результатов испытаний 76
3.5. Аппаратная часть комплекса 80
3.5.1. Информационная часть комплекса 82
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РАДИАТОРОВ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ТРАКТОРА МТЗ-82 87
4.1. Результаты теплотехнических и температурно-динамических исследований полимерного водяного радиатора трактора МТЗ-82 87
4.2. Результаты теплотехнических и температурно-динамических исследований алюминиевых водяных радиаторов тракторов кл. 14 кН из ребристых пластин 98
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 112
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 113
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. А.И. Якубович, Г.М. Кухаренок, В.Е. Тарасенко. Сиcтемы охлаждения двигателей тракторов и автомобилей. Исследования, параметры и показатели. – Минск : БНТУ, 2019. – 300 с. ISBN 978-985-550-458-1.
2. А.И. Якубович, Г.М. Кухаренок, В.Е. Тарасенко. Сиcтемы охлаждения тракторных и автомобильных двигателей. Конструкция, теория, проектирование. – Минск : Новое знание; М. : ИНФРА-М, 2019. – 427 с. : ил. – (Высшее образование: Магистратура).
3. Алексин В.А. Метод пристеночных условий для исследования течений и теплообмена с высокой интенсивностью турбулентности [Текст] / В.А. Алексин // Изв. РАН. МЖГ. – 2015. – № 3. – С. 114 – 133.
4. Алушкин, Т.Е. Повышение эффективности использования тракторного парка Томской области // Достижения науки – агропромышленному производству: материалы LIV международной научно-технической конференции. – Челябинск: ЧГАА, 2019. – Ч. III. – С. 186-190.
5. Асадов Д.Г.О., Иванов С.А., Гузалов А.С., Большаков Н.А. Теория проектирования транспортных средств с комбинированными энергоустановками. Москва, 2019.
6. Афанасьев А.С., Хакимов Р.Т., Печурин А.А. Методика испытания кабин автотранспортной техники в лабораторных условиях. В сборнике: Транспорт России: проблемы и перспективы - 2018 Материалы международной-научно-практической конференции. 2018. С. 99-105.
7. Афанасьев А.С., Хакимов Р.Т., Печурин А.А. Температурно-динамические испытания систем кондиционирования кабин автотранспортной техники. В сборнике: Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы. Обеспечение комплексной безопасности жизнедеятельности населения материалы IX Всероссийской научно-практической конференции. Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС России. 2019. С. 266-271.
8. Байгалиев Б.Е. Исследование среднеинтегральной эффективности пористого охлаждения [Текст] / Б.Е. Байгалиев, А.Г. Тумаков, А.В. Самойленко, Д.В. Кошелев // Труды Шестой Российской национальной конференции по теплообмену. Т.2.– М.: Издательский дом МЭИ. – 2019. – С. 241 – 242.
9. Балабин В.Н. Комплексная система мониторинга дизельных двигателей / В.Н. Балабин, В.З. Какоткин, И.И. Лобанов // Железнодорожный транспорт. - М., 2018. - №12. С. 50-51.
10. Гавриш В., Шатохин М., Грубань В. Утилизация тепла двигателей мобильных энергетических установок. MOTROL. Commission of Motorization and Energetics in Agriculture – 2018. Vol.17. No.2. 53-62
11. Гайдар С.М. Планирование и анализ эксперимента: учебник. – М.: изд-во ФГБНУ «Росинформагротех», 2019. – 548 с.
12. ГОСТ 12.2.019-86 [СТ СЭВ 5605-86]. Тракторы и машины само¬ходные сельскохозяйственные. Общие требования безопасности. - М.: Издательство стандартов, 1989.
13. ГОСТ 16504-81. Методика испытаний, метод, средства, условия, алгоритм выполнения. - М.: Издательство стандартов. 1982.
14. ГОСТ 25836-83. Виды и программа испытаний. - М. : Издательство стандартов, 1983.
15. ГОСТ 26025-83. Машины и тракторы. Сельскохозяйственные и лесные. Методы измерения конструктивных параметров. - М. : Из-дательство стандартов, 1984.
16. ГОСТ 7057-81 [СТ СЭВ 4767-84]. Тракторы сельскохозяйственные. Методы испытаний. - М. : Издательство стандартов, 1985.
17. Гузалов А.С., Дидманидзе Р.Н. / Инновационное развитие инженерно-технической систем
Существует множество моделей радиаторов, при этом в качестве материалов используются не только традиционные медь или алюминий, но и принципиально новые. Анализ существующих отечественных и зарубежных производителей теплообменных аппаратов показал, что в основном все производители используют технологию сборки составных элементов радиаторов – «Nokolok» и «CuproBraze». Основной материал оребренных пластин всех типов автотракторных радиаторов это алюминиевый и медный сплавы, хотя ведутся исследования альтернативных конструкционных материалов для охлаждающей сердцевины радиаторов, таких как композитные, полимерные и порошковые (пористые) [8].
Цветные металлы из которых изготавливают практически все современные радиаторы являются достаточно дорогостоящими и ценными материалами. Для обеспечения снижения их расхода при изготовлении некоторых деталей радиаторов стали применять полиамидные материалы. Например, именно из таких материалов в 1980 году стали производить верхний и нижний бачки теплообменных аппаратов, устанавливаемых на трактор «Беларус». Стоимость полиамидных материалов гораздо ниже чем стоимость цветных металлов. Конструктивная прочность данных материалов, при этом, не уступает цветным металлам. Также полиамидный материал является достаточно термостойким, чтобы выдерживать рабочие температуры систем охлаждения автотракторных радиаторов. К достоинствам полиамидных материалов также стоит отнести хорошую пластичность при литье и возможность принимать достаточно сложные литейные формы.
В частности, работы по созданию полимерных радиаторов PHFHE (Polymerichollow-fibersheatexchanger) проводятся