Подогрев механической коробки передач транспортных средств селькохозяйственного назначения в условиях Сибири тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.03, кандидат наук Курносов Антон Федорович

• Курносов Антон Федорович
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Курносов Антон Федорович

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Особенности использования грузовых автомобилей в условиях отрицательных температур

1.2 Эффективность эксплуатации трансмиссии в условиях отрицательных 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 отрицательных 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 диссертации (часть автореферата) на тему «Подогрев механической коробки передач транспортных средств селькохозяйственного назначения в условиях Сибири»

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 отрицательных 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 [19,41], обусловливающих существенный рост непроизводительных затрат энергии [4, 96, 124-128].

Наибольшее влияние на снижение технико-экономических показателей работы грузовых автомобилей в условиях отрицательных 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 (0 °С). Исследования показали, что при движении автомобиля в условиях отрицательных 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 на-

грузки. Сокращение времени прогрева трансмиссионного масла в КП за счет подвода дополнительного количества тепловой энергии во время стоянки автомобиля на открытой местности при работе двигателя в режиме холостого хода позволит решить указанную проблему.

В качестве источника тепловой энергии предлагается использовать теплоту отработавших газов (ОГ), на долю которой приходится до 35 % теплоты сгоревшего в двигателе топлива [63, 24]. При этом, как показал анализ литературы, если кинетическая энергия ОГ находит широкое применение, в частности для улучшения газообмена в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания, то тепловая практически не используется.

Принимая во внимание тот факт, что в сельскохозяйственном производстве используется грузовой автомобильный транспорт в основном отечественных марок с механической КП, становится актуальной и практически значимой разработка способа и средства ее подогрева как наиболее энергоемкого агрегата на основе использования теплоты ОГ.

При анализе существующих способов и средств подогрева агрегатов трансмиссии прослеживается тенденция к использованию теплоты, преобразованной из энергии внешних источников. Средства подогрева не являются автономными, зачастую малоэффективны. При этом отсутствуют способы и устройства, использующие тепловую энергию ОГ двигателя без изменения геометрических параметров выпускного тракта. Для КП более актуальной является возможность применения автономного средства подогрева, которое обеспечит нагрев масла в первые минуты работы агрегата без передачи крутящего момента независимо от внешних условий.

Цель работы - повышение эффективности подогрева масла механической КП транспортных средств сельскохозяйственного назначения при работе без передачи крутящего момента в условиях Сибири за счет использования теплоты отработавших газов двигателя.

Объект исследования - процессы теплообмена механической КП при работе без передачи крутящего момента, дополнительного источника теплоты и окружающей среды.

Предмет исследования - закономерности изменения теплового режима механической КП при работе без передачи крутящего момента совместно с дополнительным источником теплоты.

Научная новизна диссертации:

- математическая модель процесса теплообмена механической КП при работе без передачи крутящего момента, дополнительного источника теплоты и окружающей среды, позволяющая определить температуру трансмиссионного масла в зависимости от условий окружающей среды и количества дополнительно введенной тепловой энергии.

- аналитические зависимости, описывающие совокупные процессы теплообмена механической КП, разработанной системы теплоснабжения и окружающей среды, позволяющие определить температуру трансмиссионного масла в зависимости от условий окружающей среды, количества рекуперированной теплоты и суммарных потерь теплоты в системе теплоснабжения.

- повышение эффективности подогрева масла механической коробки передач за счет рекуперации теплоты отработавших газов двигателя.

На защиту выносятся:

- математическая модель процесса теплообмена механической КП при работе без передачи крутящего момента, дополнительного источника теплоты и окружающей среды;

- аналитическое выражение, описывающее совокупные процессы теплообмена механической КП, системы теплоснабжения и окружающей среды;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию конструктивных и режимных параметров системы теплоснаб-

жения, позволяющей ускорить процесс нагрева трансмиссионного масла механической КП в условиях отрицательных температур за счет использования теплоты ОГ.

Практическая значимость работы:

1. Новые средства подогрева механической КП грузовых автомобилей, техническая новизна которых защищена двумя патентами Российской Федерации (ВД № 119086 Ш; RU № 130058 Ш).

2. Рекомендации по проектированию системы теплоснабжения механической КП грузовых автомобилей за счет использования теплоты ОГ.

3. Сокращение времени нагрева масла в КП с 243 (минус 30 °С) до 273 К (0 °С) на 20 мин и более.

Достоверность исследований подтверждается:

- корректностью применения апробированного математического аппарата термодинамики и теплообмена;

- количеством экспериментов, проведенных с использованием поверенных приборов и оборудования по признанной методике;

- согласованностью результатов теоретических расчетов с экспериментальными данными.

Реализация работы. Результаты исследований внедрены в автомобильных парках ООО «Новосибирскпрофстрой» г. Новосибирска и ЗАО имени Ленина Купинского района Новосибирской области, а также используются в учебном и научно-исследовательском процессах ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный аграрный университет».

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на региональной конференции «Студенческая наука - взгляд в будущее», проходившей в КрасГАУ (г. Красноярск) в 2010 г.; на региональной научно-практической конференции студентов и аспирантов «Состояние и инновации технического сервиса машин и оборудования», проходившей в НГАУ (г. Новосибирск) в 2012-2013 гг.; на научно-техническом совете Министерства сельского хозяйства Новосибирской области, проходившем в ФБГНУ Си-

бИМЭ (г. Новосибирск) в 2012 г.; на Всероссийском молодежном научном форуме «Наука, инновации и бизнес в АПК», проходившей в НГАУ в 2013 г.; на III этапе Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых аграрных вузов России, проходившем в Саратовском ГАУ (г. Саратов) в 2013-2014 гг.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 12 печатных работ, в том числе 4 публикации в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 2 патента РФ на полезную модель.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографического списка из 136 наименований, в том числе 7 на иностранном языке. Она изложена на 148 страницах машинописного текста, включает 8 таблиц, 39 рисунков, 10 приложений.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом НИР ФГБОУ ВО Новосибирского ГАУ в рамках государственной темы № 01201155823 «Энергосберегающее использование транспортных машин в суровых климатических условиях».

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Особенности использования грузовых автомобилей в условиях отрицательных температур

Оценку влияния условий эксплуатации на работоспособность машин принято рассматривать из нескольких составляющих: дорожные условия, природно-климатические условия, режим использования и др. [42, 75, 76, 77, 93, 94, 99, 100 и др.]. Применительно к агрегатам трансмиссии наибольшее влияние на эффективность их использования оказывают природно-климатические условия [25, 52, 91 и др.].

Воздействие климата на тепловое состояние агрегатов и систем транспортных средств при работе на открытом воздухе проявляется путем теплообмена с окружающей средой, которая в разные времена года на территории Сибири имеет различные теплофизические свойства. Интенсивность теплообмена агрегатов автомобилей, работающих на дорогах с твердым покрытием без учета теплообмена со снежным покровом, зависит от температуры, влажности и скорости ветра, а в большей степени от их сочетания. Определяющим тепловое состояние работы агрегатов фактором является температура окружающей среды, оказывающая непосредственное влияние на физико-химические свойства применяемых в них горюче-смазочных материалов [21, 25, 41, 53, 89 и др.]. Скорость ветра и влажность воздуха оказывают влияние на интенсивность теплообмена между окружающей средой и агрегатами, их повышение влечет за собой снижение температурного режима работы последних.

Влажность воздуха влияет также на работу системы питания бензиновых двигателей, при этом максимальное воздействие влаги в воздухе ощущается при температуре минус 5 °С и максимальном ее содержании в воздухе [103]. В условиях пониженных температур окружающего воздуха максимальное количество влаги, которое может содержаться в воздухе, приближается к значению, мало влияющему на работу техники (см. рисунок 1.1) [11,

69, 117], что позволяет пренебречь данным показателем. В качестве весомого влияющего фактора на работу техники в условиях отрицательных температур влажность воздуха исключили из своих исследований и многие другие авторы [29, 35, 93-96, 116, 119, 124-128 и др.].

Максимальная абсолютная 50 влажность,

г/м3

40

30

20

10

243 253 263 273 283 293 303 313

Температура воздуха, К

Рисунок 1.1 - Зависимость максимальной абсолютной влажности воздуха от

температуры

Более того, установлено, что скорость и направление воздуха в диапазоне 0-10 м/с при движении автомобиля со скоростью 30-50 км/ч имеют второстепенное значение и определяются в основном скоростью движения автомобиля, при этом среднее значение скорости обдувающего потока воздуха отличается от среднего значения скорости автомобиля лишь на 10-15% [124], что позволяет в некоторых случаях отказаться от учета скорости ветра при определении теплового режима работы агрегатов и систем с определенной долей погрешности.

Понижение температуры окружающего воздуха в совокупности со скоростью ветра влечет за собой повышение теплоотдачи работающими агрегатами и системами автомобиля, что снижает их тепловой режим. В первую

очередь это относится к двигателю и трансмиссии автомобилей. Но в то же время при температуре окружающего воздуха минус 40 °С наибольшее влияние на расход топлива (до 50 - 74 % от общего дополнительного расхода) оказывают потери энергии в шинах автомобилей, т.к. температура масла в картере двигателей и коробок передач находится в таких пределах, при которых вязкость изменяется незначительно и не оказывает существенного влияния на увеличение дополнительного расхода топлива. Этот вопрос широко изучен в работе Л.Г. Резника [96].

Работа двигателя в низкотемпературных условиях сопровождается понижением температуры охлаждающей жидкости и масла, что приводит к нарушению процесса сгорания топлива в цилиндрах, понижению КПД агрегата. Большую трудность при эксплуатации двигателей в холодных условиях вызывает их предпусковой подогрев при безгаражном хранении автомобилей. Этому вопросу посвящено много работ и предложено большое количество мер по предварительному подогреву двигателя, в том числе [110, 111] значительно снижающих актуальность исследований в данном направлении.

1.2 Эффективность эксплуатации трансмиссии в условиях отрицательных температур

1.2.1 Тепловой режим агрегатов трансмиссии

Использование автомобилей в условиях отрицательных температур влечет за собой дополнительные трудности по тепловой подготовке не только двигателя, но и агрегатов трансмиссии, что связано с высокой вязкостью трансмиссионного масла, при которой начать движение на автомобиле крайне затруднительно. Проблеме эффективной эксплуатации трансмиссии посвятили свои труды многие ученые. Рассматривались как автомобильные механические трансмиссии [46, 91, 96, 122 и др.], так и тракторные механические [4, 17, 65, 90, 107, 122 и др.], с переключением без разрыва потока мощности [21, 53, 99-102 и др.].

Исследования ряда авторов [42, 43, 121, 122] показали, что температурный режим тракторных механических трансмиссий в условиях отрицательных температур не достигает оптимальных значений на разных нагрузочно-скоростных режимах даже при стабилизации температуры после 3,5 ч работы.

Согласно исследованиям [18, 21, 28, 47, 70, 96, 105 и др.], потери мощности в трансмиссии напрямую зависят от ее температурного режима работы, т.к. вязкость трансмиссионного масла увеличивается с понижением температуры. Современные масла обладают различными как эксплуатационными, так и вязкостно-температурными свойствами. В соответствии с результатами исследований А.А. Долгушина и других авторов [25], вязкость минерального трансмиссионного масла маркировки 80W-90 существенно изменяется уже при температуре ниже плюс 10 °C, при температуре минус 25 - 30 °C оно и вовсе застывает. Масла на синтетической основе имеют более пологую вязкостно-температурную характеристику, существенное изменение которой происходит при температуре минус 20 - 30 °C и ниже. На основании вышесказанного можно сделать вывод, что тепловой режим трансмиссии и сорт применяемых масел имеют существенное значение при рассмотрении ее работы в условиях отрицательных температур.

При исследовании тепловых режимов работы агрегатов трансмиссии автомобиля ГАЗ-66 с нагрузочным режимом как функции полного веса и коэффициента сопротивления качению при эксплуатации в условиях отрицательных температур было установлено, что на величину средней температуры масла агрегатов значительное влияние оказывает режим работы автомобиля, а скорость и направление воздуха, обдувающего автомобиль в диапазоне скоростей 0-70 км/ч, в основном определяются скоростью движения автомобиля и мало зависят от скорости и направления ветра. При работе автомобиля с остановками, суммарная продолжительность которых равна общему времени движения, понижение температуры обдувающего воздуха от 20 до минус 40 °C вызывает понижение средней температуры в коробке передач

на 39 °С, в раздаточной коробке на 28 в переднем мосту на 30 ^ и в заднем мосту на 27 ^ [124]. По представленным исследованиям автор делает вывод, что при понижении температуры окружающего воздуха в зимний период эксплуатации вследствие уменьшения средней температуры масла его вязкость в агрегатах значительно выше оптимальных значений, что обусловливает повышенный износ шестерен.

Исследования ряда авторов [8, 28, 29, 60, 120 и др.] показывают, что температурный режим агрегатов трансмиссии автомобилей является одним из основных факторов, влияющих как на потери мощности, так и на интенсивность изнашивания. Обеспечение оптимального теплового режима агрегатов трансмиссии позволит снизить дополнительный расход топлива до 7 % и интенсивность изнашивания до 10 раз.

К тому же исследования М. М. Разяпова [91] указывают, что в месяцы с низкой температурой наблюдается увеличение отказов коробки передач фирмы ZF KAMA, связанных с недостаточным поступлением масла к точкам трения, например, количество выходов из строя переднего подшипника вторичного вала увеличивается на 33%, заднего опорного подшипника - на 20%, а число отказов остальных деталей КП увеличивается на 12%. Таким образом, число отказов коробки передач автомобиля КАМАЗ указанной марки в общем случае увеличивается на 65%. Здесь же выявлено, что число отказов агрегатов трансмиссии автомобилей КАМАЗ в месяцы с низкой температурой повышается на 11 %, а по отдельным узлам до 31 %.

Исследования приспособленности автомобилей ПАЗ-672, ГАЗ-66, ГАЗ-24, М-412 ЗИЛ-130 и др. по тепловому режиму агрегатов показали, что при температуре окружающего воздуха минус 40 °С температура масла в картере коробок передач имеет высокие значения (от 18 до 33 °С), а температура задних мостов составляет от 2 до 43 °С (меньшие значения относятся к грузовым автомобилям, большие - к легковым). При этом темп прогрева для коро-

3 1

бок передач на стоянке при работающем двигателе равен (18 - 70)-10- мин- , причем минимальные значения относятся к грузовым автомобилям, а макси-

мальные - к легковым. При движении темп прогрева коробок передач увели-

3 1

чивается до (27 - 99)-10" мин- . Для задних мостов грузовых автомобилей

3 1

темп прогрева составляет (23 - 63) ■ 10" мин" , а для легковых он равен (131 -

-5 1

138)-10" мин" , т.е. выше примерно в 4 раза [96].

Динамическая

Рисунок 1.2 - Зависимость динамической вязкости трансмиссионных

масел от температуры

Оптимальный тепловой режим работы агрегатов механической трансмиссии грузовых автомобилей заводом"изготовителем не устанавливается в жестких рамках. Определяющим фактором является работоспособность масла при определенных условиях. Так, например, установленная максимальная температура масла ТСП"15К в агрегатах трансмиссии автомобилей КАМАЗ не должна превышать 120 °С [64]. Минимальное ограничение задается вязко-стно"температурной характеристикой применяемого масла (не ниже минус 30 °С). По данным А.И. Покровского и других авторов [89], нормальная температура масла в картере КП автомобиля ЗИЛ"130 составляет 30-50 °С. Л.Г. Резник [96] при изучении температурного режима КП различных видов автомобилей приходит к выводу, что при температуре масла плюс 18-33 °С до-

полнительного увеличения расхода топлива не происходит вследствие того, что вязкость масла имеет минимальное значение.

Проведенные исследования вязкостно-температурных характеристик современных трансмиссионных масел (см. рисунок 1.2) показали, что максимально допустимую рабочую вязкость 2 Пас, при которой обеспечивается гарантированное смазывание деталей агрегатов трансмиссии и не происходит существенных потерь мощности [19], масла с индексом вязкости 80'^90, 75'^90 полусинтетическое и 75'^90 синтетическое имеют при температурах 273, 269 и 265 К соответственно, при этом предельно допустимая вязкость 150 Пас (допускающая свободное трогание автомобилей без ущерба для зубчатых зацеплений и подшипников) рассмотренных масел соответствует температуре 247, 238 и 231 К соответственно. На основании приведенных данных можно сделать вывод, что современные масла с различными вязкостно-температурными характеристиками не обеспечивают работу по передаче крутящего момента трансмиссии без потерь мощности при отрицательных температурах, а минимально необходимый температурный режим КП, работающих на масле с индексом вязкости 80W-90, составляет 273 К (0°С).

1.2.2 Влияние температуры масла на качественные показатели

механической трансмиссии

Основным показателем эффективности работы трансмиссии является коэффициент полезного действия (п), который определяется как отношение мощности Ы2, передаваемой к колесам автомобиля, к мощности Ы1, подводимой к первичному валу КП. Величина отклонения данных значений есть поляки

тери мощности N , которые подразделяются на механические и гидравлические. Механические потери в трансмиссии в первую очередь возникают в зацеплении зубчатых передач, подшипниках и манжетах. Для мобильных машин, оборудованных коробками передач с переключением без разрыва потока мощности или с принудительной подачей масла к трущимся парам, к

известным потерям добавляются еще ряд дополнительных, обусловленных конструктивными особенностями этих КП. Повышенные механические потери, как правило, вызваны повышенным износом трущихся поверхностей. Исследованиями [127] установлено, что интенсивность изнашивания шестерен физической модели агрегатов трансмиссии увеличивается при понижении температуры масла ?м, скорости скольжения 0Х и увеличении удельного давления q. Наибольшее влияние на величину интенсивности изнашивания оказывает температура масла. При понижении температуры масла с 80 до 0 °С интенсивность изнашивания шестерен коробки передач увеличивается в 10,2 раза, заднего моста - в 8,7 раза независимо от нагрузочного и скоростного режимов. Возрастание удельного давления с 5100 до 16400 кг/см вызывает увеличение интенсивности изнашивания в коробке передач в 5 раз и в заднем мосту в 4,4 раза. Наименьшее влияние на величину интенсивности изнашивания оказывает скорость скольжения. При ее увеличении с 0,625 до 2,5 м/с интенсивность изнашивания шестерен коробки передач снижается в 3,2 раза, заднего моста - в 2,4 раза.

КПД передачи 1

0,99 0,98 0,97 0,96 0,95 0,94 0,93

/

0 20 40 60 80 100 120 140 160 Динамическая вязкость трансмиссионного масла, Пас

- КПД цилиндрической передачи

---КПД конической передачи

Рисунок 1.3 - Влияние вязкости трансмиссионного масла на КПД зубчатой передачи ведущего моста автогрейдера ДЗ-98

- КПД цилиндрической передачи

---КПД конической передачи

Рисунок 1.4 - Влияние вязкости трансмиссионного масла на гидравлические потери (барботаж) в ведущем мосту автогрейдера ДЗ-98

Гидравлические потери возникают вследствие внутренних сил сопротивления при перемешивании трансмиссионного масла (барботаж). Совокупность составляющих потерь мощности называют суммарными потерями холостого хода, которые зависят от различных факторов, в первую очередь от температуры трансмиссионного масла и, как следствие, от вязкости масла. Так, например, при повышении вязкости трансмиссионного масла КПД цилиндрической и конической передач ведущего моста автогрейдера ДЗ-98 возрастают [18], что объясняется уменьшением потерь на механическое трение (см. рисунок 1.3), тем временем повышение динамической вязкости масла ведет к повышению гидравлических потерь в ведущем мосту на перемешивание и разбрызгивание вязкого масла (см. рисунок 1.4). Суммарные потери на трение в агрегате находятся в пределах 10-25%, а потери на барботаж масла снижают КПД трансмиссии с 0,92 до 0,53 [18]. Излишне вязкое масло

создает дополнительное сопротивление на преодоление внутренних сил трения, не успевая проникать в межзубовое пространство [57].

Потери мощности, кВт

20 16 12 8 4

253 273 293 313 333 353 373

Температура масла, К

Рисунок 1.5 - Влияние температуры масла на потери в КП автомобиля

КАМАЗ

При исследовании влияния вязкостно-температурных свойств масла на механические потери в трансмиссии автомобилей КАМАЗ (рисунки 1.5 и 1.6) установлено, что затраты мощности на привод агрегатов растут по мере понижения температуры масла [104]. Этот рост особенно заметен с температур 330 - 313 К и ниже.

Здесь же установлено, что наибольшие потери мощности в механической трансмиссии наблюдаются в коробке передач за счет вязкостно-температурных свойств масла, в основном при пуске и прогреве двигателя в условиях отрицательных температур. При этом меньшие потери наблюдаются при использовании масел с пологой вязкостно-температурной характеристикой. Потери в редукторах ведущих мостов, так же как и в коробке передач, при использовании различных масел неодинаковы и резко возрастают при температуре ниже 323 - 333 К. Затраты мощности в агрегатах трансмис-

сии практически не зависят от сорта применяемого масла при его температуре выше 330 - 340 К.

Потери мощности, кВт

12 10

8

6

2

253 273 293 313 333 353

Температура масла, К

Рисунок 1.6 - Влияние температуры масла на потери в редукторах ведущих мостов автомобиля КАМАЗ

Таким образом, проблема эффективной эксплуатации трансмиссии машин, в частности грузовых автомобилей, в низкотемпературных условиях является достаточно актуальной, ее решение требует в первую очередь анализа существующих способов снижения потерь мощности в агрегатах трансмиссии в низкотемпературных условиях.

1.3 Способы снижения потерь мощности в агрегатах трансмиссии

В современном производстве проблему повышения эффективности использования транспортных машин в условиях эксплуатации решают как повышением приспособленности агрегатов и систем к суровым условиям [15, 17, 18, 20, 21, 43-45 и др.], так и увеличением использования ресурса отдельных агрегатов и узлов [72-74 и др.]. Применительно к линейной эксплуатации автомобилей большинство авторов склоняется к разработке средств и способов по их адаптации к условиям эксплуатации.

; '1 ; 1 - ТАп-15В;

■ * ■ 2 ! . 2 - ТСп-15К;. .

3 3 - ТСп-10;

.....г - - - : - , 4 - ТМ5-12В. .

На основании анализа литературы систематизированы способы снижения потерь мощности в агрегатах трансмиссии машин (см. рисунок 1.7).

Известно, что одним из способов снижения вязкости масла является его нагрев. Согласно ряду исследований [20, 28, 42 и др.], повышение температуры масла зависит от нагрузочно-скоростного режима работы агрегата трансмиссии и его взаимодействия с окружающей средой. Максимальная загрузка трансмиссии современных грузовых автомобилей в первые часы работы происходит достаточно редко, к тому же, по мнению В.В. Соколова [104], для температуры масла в агрегатах трансмиссии загрузка автомобиля имеет второстепенное значение. Так, при движении автомобиля без нагрузки и с полной нагрузкой со скоростью 40 - 45 км/ч различие в температуре масла в ведущих мостах составило не более 5 К. Следовательно, большее влияние на температурное состояние агрегатов трансмиссии будет оказывать скоростной режим работы, а не нагрузочный [10, 55, 65].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Курносов Антон Федорович, 2016 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. А. с. 1586923 СССР, МКИ В 60 Н 1/18. Отопительное устройство для транспортного средства / А.В. Кирейцев, Б.П. Потапенко. - № 4474398/25-11; заявл. 15.08.88; опубл. 23.08.90, Бюл. № 31.

2. А. с. 1588673 СССР, МКИ В 60 Н 1/18. Устройство для отопления кабины транспортного средства / В.П. Хохряков, В.В. Кузнецов. - № 4377505/27-11; заявл. 15.02.88; опубл. 30.08.90, Бюл. № 32.

3. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. - М.: Наука, 1976. -280 с.

4. Акопян Г.А. Исследование потерь в механических трансмиссиях и зубчатых парах тракторов: автореф. дис. ... канд. техн. Наук / Г.А. Акопян -М., 1969. - 21с.

5. Алексеев Г.Н. Общая теплотехника: учеб. пособие / Г.Н. Алексеев -М.: Высш. шк., 1980. - 552 с.

6. Андрукович П.Ф. Новые идеи в планировании эксперимента / П.Ф. Андрукович, Т.И. Голикова, С.Г. Костина. - М.: Наука, 1969. - С. 140-153.

7. Анискин Л.Г. Зимняя эксплуатация автомобилей / Л. Г. Аниськин. -Челябинск, 1976. - С. 50-58.

8. Бакуревич Ю.А. Эксплуатация автомобиля на Севере / Ю.А. Баку-ревич, С.С. Толкачев, Ф.Н. Шевелев. - М.: Транспорт, 1973. - 180 с.

9. Баскаков А.П. Теплотехника: учеб. для вузов / А.П. Баскаков, Б.В. Берг, О.К. Витт [и др.]; под ред. А.П. Баскакова. - 2-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 224 с.

10. Бережнов Н.Г. Основы эксплуатации машинно-тракторного парка в зимних условиях / Н.Г. Бережнов. - Барнаул: Алт. СХИ, 1975. - 210 с.

11. Берлинер М.А. Измерения влажности / М.А. Берлинер. - 20-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1973. - 400 с.

12. Блох А.Г. Основы теплообмена излучением / А.Г. Блох. - М.: Гос-энергоиздат, 1962. - С. 19-25.

13. Богатырев А.В. Автомобили / А.В. Богатырев, Ю.К. Есенов-ский-Лашков, М.Л. Насоновский, В.А. Чернышев; под ред. А.В. Богатырева. - М.: КолосС, 2004. - 496 с.

14. Болтинский В.Н. Теория, конструкция и расчет тракторных и автомобильных двигателей / В.Н. Болтинский - М.: Сельсхозиздат, 1962. - 391с.

15. Бондаренко В.А. Исследование эксплуатационных режимов возду-хообогрева автомобильных двигателей. Дис. ... канд. техн. наук. / В.А. Бондаренко. - М., 1971. - 168 с.

16. Бродский В.З. Таблицы планов эксперимента для факторных и полиномиальных моделей / В.З. Бродский, Л.И. Бродский, Т.И. Голикова. - М.: Металлургия, 1982. - 752 с.

17. Бугаков Ю.С. Исследование влияния низких температур на эксплуатационные режимы смазки агрегатов силовой передачи гусеничного трактора класса 3 т: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Ю.С. Бугаков. - М., 1970. - 27 с.

18. Буравкин Р.В. Совершенствование процесса передачи мощности трансмиссией дорожно-строительных машин в условиях холодного климата (на примере автогрейдера ДЗ-98): автореф. дис. ... канд. техн. наук / Р.В. Буравкин. - Омск, 2011. - 18 с.

19. Васильева Л.С. Автомобильные эксплуатационные материалы / Л.С. Васильева. - М.: Транспорт, 1986. - 279 с.

20. Виноградов В.В. Эксплуатация дизельных тракторов в зимних условиях: автореф. дис. ... канд. техн. наук / В.В. Виноградов. - Челябинск, 1960. - С. 8-11.

21. Госман А.И. Снижение потерь мощности в коробке передач энергонасыщенного трактора при эксплуатации в зимних условиях: дис. ... канд. техн. наук / А.И. Госман. - Новосибирск, 1986.

22. Груданов В.Я. Глушители с утилизацией теплоты отработавших газов / В. Я. Груданов, В.Н. Цап, Л.Т. Ткачева // Автомобил. пром-сть. - 1987. -№ 5. - С. 11-12.

23. Груданов В.Я. Утилизаторы тепла отработавших газов / В. Я. Груданов, А. Н. Рубанов, К.Н. Тупальский // Автомобил. пром-сть. - 1986. - № 7. - С. 11-12.

24. Гуревич А.М. Тракторы и автомобили / А.М. Гуревич - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1983. - 336 с.

25. Долгушин А.А. Выбор трансмиссионных масел для зимней эксплуатации автомобилей / А.А. Долгушин, С.П. Шведов [и др.] // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. - 2011. - № 2. - С. 10-12.

26. Долгушин А.А. Обоснование мощности СВЧ-нагревателя для КПП автомобиля КАМАЗ / А.А. Долгушин, В.Г. Ляпин, С.П. Шведов // Вестн. Но-восиб. гос. аграр. ун-та. - 2011. - № 1 (22). - С. 112-118.

27. Долгушин А.А. Исследование теплообразования в коробке перемены передач автомобиля / А.А. Долгушин // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. - 2010. - №2. - С. 25 - 27.

28. Евтеев В.К. Исследование работы некоторых элементов трансмиссии сельскохозяйственных тракторов при их эксплуатации в условиях низких температур (на примере тракторов класса 30 кН): автореф. дис. ... канд. техн. наук / В.К. Евтеев - Рязань, 1978. - 19 с.

29. Евтеев В.К. Об износе зубчатых передач тракторов при низких температурах масла / В.К. Евтеев // Материалы второй науч.-техн. конф. «Участие научной и технической молодежи в повышении производительности труда в народном хозяйстве Иркутской области». - Иркутск: Вост.-Сиб. кн. изд-во, 1977.

30. Емельянов В.В. Совершенствование показателей работы дизеля на основе термохимической регенерации теплоты отработавших газов: автореф. дис. ... канд. техн. наук / В.В. Емельянов. - М., 2004. - 18 с.

31. Зайченко E.H. Электроподогреватели: конструкции и эффективность / E.H. Зайченко, И.П. Стекачев, А.Б. Стефаневский // Автомобил. пром-сть. - 1990. - № 3. - 24 с.

32. Иванченко В. К. Теплопередача / В.К. Иванченко - М.: Энергия, 1962. - С. 26-30.

33. Иофинов С.А. Эксплуатация тракторов и автомобилей на транспортных работах в сельском хозяйстве / С.А. Иофинов, А.А. Цирин. - Л.: Колос, 1975. - С. 5-13.

34. Исследовательские испытания. Планирование эксперимента. Термины и определения: ГОСТ 24026-80. - М.: Изд-во стандартов, 1980 - 16 с.

35. Карнаухов В. Н. Сбережение топливно-экономических ресурсов при эксплуатации автомобильного транспорта в низкотемпературных условиях: автореф. дис. ... д-ра техн. наук /В.Н. Карнаухов - Тюмень, 2000. - 41 с.

36. Карпов П. М. Повышение топливной экономичности сельскохозяйственных тракторов в зимних условиях путем улучшения режимов смазки трансмиссий (на примере трактора ДТ-75М): автореф. дис. ... канд. техн. наук / П.М. Карпов. - Ульяновск, 1988. - 25 с.

37. Картошкин А. П. Особенности эксплуатации тракторов в условиях Северо-Западного региона / А.П. Картошкин, С.В. Любимов // Вестн. Моск. гос. аграр. ун-та им. В.П. Горячкина. - 2010. №1. - С. 17-19.

38. Картошкин А.П. Предпусковой разогрев двигателей внутреннего сгорания в условиях отрицательных температур окружающего воздуха путем использования тепловой энергии двигателя. / А.П. Картошкин, И.А. Косен-ков // Извест. СПб. гос. аграр. ун-та. - 2010. - №21. - С. 268-275.

39. Картошкин А.П. Результаты экспериментальных исследований системы предпусковой подготовки бензиновых двигателей с тепловым аккумулятором фазового перехода / А.П. Картошкин, Д.С. Агапов, И.А. Косенков // Сб. научн. трудов Междунар. н.-техн. конф. «Улучшение эксплуатационных показателей автомобилей, тракторов и двигателей». - СПб, 2011. - С. 302310.

40. Картошкин А.П. Эксплуатационные испытания системы предпусковой тепловой подготовки дизелей с использованием аккумулированной энергии / А.П. Картошкин, И.В. Белинская // Извест. Междунар. акад. аграр. образ. - 2013. - № 19. - С. 54-58.

41. Картошкин А.П. Смазочные материалы для автотракторной техники: Учебное пособие / А.П. Картошкин. - М.: Академия, 2012. - 245 с.

42. Кисленко А. К. Исследование влияния температурных режимов смазки на эксплуатационные параметры ступенчатых трансмиссии гусеничных тракторов класса 4 тонны в условиях зимней эксплуатации: автореф. дис. ... канд. техн. наук / А.К. Кисленко. - Омск, 1973. - 33 с.

43. Кисленко А. К. К вопросу исследования теплового режима трансмиссий и энергетических потерь трактора Т-4А / А. К. Кисленко, Н.Г. Береж-нов [и др.] // Материалы Всесоюз. координац. совещ. по вопр. эксплуатации машинно-тракторного парка в холодное время года /А.К. Кисленко. Целин. фил. ГОСНИТИ. - Целиноград, 1970.

44. Коваленко Ю. Ф. Повышение эффективности двигателей внутреннего сгорания за счет утилизации теплоты их отработавших газов: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Ю.Ф. Коваленко. - Барнаул, 2003. - 17 с.

45. Козлов В.Е. Электронагревательные устройства автомобилей и тракторов / В.Е. Козлов, В.В. Козлов, Г.Р. Миндин, В.И. Судаченко. - Л.: Машиностроение, 1984. - 127 с.

46. Копотилов В.И. Определение средних эксплуатационных температур масла в агрегатах трансмиссии автомобилей / В.И. Копотилов, А.И. Яговкин // Тр. Тюмен. индустриал. ин-та. - 1974. - № 15.

47. Корнеев С. В. Выбор трансмиссионных масел для использования в условиях холодного климата / С. В. Корнеев, Р. В. Буравкин // Строит. и до-рож. машины. - 2008. - № 10. - С. 29-31.

48. Корчагин Ю. С. Автоматическая установка воздухообогрева автомобилей / Ю. С. Корчагин // Автомобил. транспорт. - 1970. -№ 7. -С. 24-25.

49. Кошик А. П. Обоснование режимов предпускового разогрева тракторов сельскохозяйственного назначения газовым подогревателем: автореф. дис. ... канд. техн. наук / А.П. Кошик - М., 1984. - 19 с.

50. Краснов А. М. Повышение эффективности стационарных дизель-энергетических установок за счет использования теплоты отработавших газов для обеспечения дизелей топливом: автореф. дис. ... канд. техн. наук / А.М. Краснов - Челябинск, 2004. - 19 с.

51. Крейт Ф. Основы теплопередачи: пер. с англ. / Ф. Крейт, У. Блэк. -М.: Мир, 1983. - 512 с.

52. Крохта Г. М. Вторичное использование теплоты отработанных газов в стационарных дизель-электрических установках и самоходных машинах / Г. М. Крохта, А. Б. Иванников, Ю. Н. Блынский // Вестн. Новосиб. гос. аграр. ун-та. - 2012. - № 1 (22). - С. 112-118.

53. Крохта Г.М. Повышение эффективности эксплуатации энергонасыщенных тракторов в условиях Западной Сибири: Дис. ... д-ра техн. наук. -Новосибирск, 1995.

54. Круг Г.К. Планирование эксперимента в задаче идентификации и экстраполяции / Г.К. Круг, В.А. Сосулин. - М.: Машиностроение, 1968. -535с.

55. Крюков А.Д. Тепловой расчет трансмиссий транспортных машин / А.Д. Крюков. - М.: Машгиз, 1961. - 140с.

56. Кувшинов Я.И. Эксплуатация тракторов и автомобилей в зимних условиях / Я.И. Кувшинов, С.А. Чернов. - М.: Изд-во МСХ РСФСР, 1963. -80с.

57. Кудряков Б. А. Основные пути повышения надежности и долговечности уплотнительных устройств / Б. А. Кудряков, Н. А. Кузина [и др.]. // Тр. НАТИ. - М., 1974. - С. 21-24.

58. Куликовский К.Л. Методы и средства измерений / К.Л. Куликовский, В.Я. Купер. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 448 с.

59. Курносов А. Ф. Изменение теплового режима коробки перемены передач грузовых автомобилей / А. Ф. Курносов, А. А. Долгушин, С. П. Шведов // Механизация и электрификация сель. хоз-ва. - 2011. - № 2. - С. 14-15.

60. Кутлин А.А. Исследование влияния режима движения автомобилей на температуру их основных агрегатов и расход топлива в зимних условиях эксплуатации: автореф. дис. ... канд. техн. наук / А.А. Кутлин. - Киев, 1981. -20 с.

61. Лобан М. В. Повышение эффективности тепловых двигателей утилизацией тепла отработавших газов с применением теплонасосной установки: автореф. дис. ... канд. техн. наук / М.В. Лобан. - М., 2004. - 17 с.

62. Луканин В. Н. Теплотехника: учеб. для вузов/ В. Н. Луканин, М. Г. Шатров, Г.М. Камфер [и др.]; Под ред. В. Н. Луканина. - 2-е изд., перераб. -М.: Высш. шк., 2000. - 671 с.

63. Луканин В.Н. Двигатели внутреннего сгорания: в 3 кн. Кн. 1: Теория рабочих процессов: учеб. для вузов / В.Н. Луканин, К.А. Морозов, А.С. Хачиян [и др.]; под ред. В.Н. Луканина. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2005. - 479 с.

64. Масла трансмиссионные. Технические условия: ГОСТ 23652-79. -М.: Изд-во стандартов, 1988. - 21 с.

65. Матвеев В.В. Исследование работы тракторной коробки передач при различных системах смазки: автореф. дис. ... канд. техн. наук / В.В. Матвеев. - Л., 1961. - С. 8-12.

66. Мельников С.В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / С.В. Мельников, В.Р. Алешкин, П.М. Рощин. - Л.: Колос, 1980. - 168 с.

67. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. - М.: ВНИЭСХ, 1998. - Ч. 1. 219 с.

68. Митков А.Л. Статистические методы в сельхозмашиностроении / А.Л. Митков, С.В. Кардашевский. - М.: Машиностроение, 1978. - 360 с.

69. Модель влажности воздуха в северном полушарии: ГОСТ 26352-84. - М. 1984. - 14 с.

70. Москвин В. В. Потери в трансмиссии автомобиля и мероприятия по их снижению / В.В. Москвин, М.С. Высоцкий [и др.] // Автомобил. пром-сть, 1983. - № 4. - С. 12-15.

71. Обрубов В.С. Исследование влияния способов смазки трансмиссии трактора ДТ-75 на энергетические показатели и долговечность применительно к природно-климатическим условиям Таджикистана: автореф. дис. ... канд. техн. наук / В.С. Обрубов. - Л. - Пушкин, 1972. - С. 7-12.

72. Озорнин С.П. Совершенствование организации мониторинга изменений технического состояния машин в эксплуатации / С.П. Озорнин, И.Е. Бердников // Вестник ЗабГУ, 2014. - №8. - С. 64-69.

73. Совершенствование диагностирования технического состояния машин, эксплуатируемых в условиях Забайкальского края / С.П. Озорнин, И.Е. Бердников // Автомобиль для Сибири и Крайнего Севера. Конструкция, эксплуатация, экономика: мат-лы 90-й междунар. научно-техн. конф. Ассоциации автомобильных инженеров (Иркутск, 9 - 10 апреля 2015 г.) / под общ. ред. А.И. Федотова. - Иркутск: изд-во ИрНИТУ, 2015. - С. 37 - 48.

74. Озорнин С.П. Методика формирования динамических информационных полей состояния узлов и агрегатов мобильных машин в эксплуатации / С.П. Озорнин, А.В. Новопольцев // Материалы Междунар. науч.-практ. конф. / Сиб. физ.-техн. ин-т. аграр. пробл. - Новосибирск, 2006. - С. 207-212.

75. Озорнин С.П. Оценка жесткости условий эксплуатации строительных машин / С.П. Озорнин, И.Е. Бердников // Новая наука: теоретический и практический взгляд: Междунар. науч. периодич. изд. по итогам Междунар. науч.-практ. конф. (14 ноября 2015 г., г. Стерлитамак). / в 3 ч. Ч.2 - Стерли-тамак: РИЦ АМИ, 2015. - С. 181 - 186..

76. Озорнин С.П. Оценка жесткости условий эксплуатации машин / С.П. Озорнин, И.Е. Бердников // Материалы XV Междунар. науч.-практ. конф. / Заб. гос. ун-т. - Чита, 2015. - С. 156-160.

77. Озорнин С.П. Анализ условий эксплуатации грузовых автомобилей в Забайкальском крае с целью совершенствования их сервиса / С.П. Озорнин, И.А. Тарасов / Материалы 6-ой Междунар. науч.-практ. конференции «Агро-инфо-2015». - Новосибирск, 2015. - С. 366-373.

78. Официальный сайт ОАО «КАМАЗ» [Электронн. ресурс]. - Режим доступа: http://kamaz.net/.

79. Павленко В.Г. Математические методы обработки экспериментальных данных / В.Г. Павленко, О.И. Гордеев. - Новосибирск: Новосиб. ин-т инж. вод. трансп., 1972. - 138 с.

80. Пат. № 120714 РФ, МПК Б 01 М5/02. Система управления тепловым режимом агрегатов транспортных средств / А. А. Долгушин, А. Ф. Кур-носов, С. П. Шведов. - № 2012102535; заявл. 25.01.2012; опубл. 27.09.2012, Бюл. № 27.

81. Пат. № 2048304 РФ, МПК6 В 60 Н1/00, Б 02 N17/02 . Устройство для тепловой подготовки автомобиля / Л.Г. Анискин. - № 4932398; заявл. 15.02.1991; опубл. 20.11.1995.

82. Пат. № 2128118 РФ, МПК6 В 60 Н1/18. Отопитель салона транспортного средства / М.А. Прокунцев, Д.А. Прокунцев, А.Ф. Прокунцев. - № 97109884; заявл. 11.06.1997; опубл. 27.03.1999.

83. Пат. № 2402183 РФ, МПК Н 05 В6/64. Устройство для СВЧ-нагрева жидкости / А.А. Долгушин, С.Ю. Параев. - № 200111693; заявл. 30.03.2009; опубл. 20.10.2010, Бюл. № 29.

84. Пат. № 2480617 РФ, МПК Б 02 N29/02. Устройство для тепловой подготовки агрегатов автомобиля / И.И. Габитов, А.В. Неговора, М.М. Разя-пов, Д.А. Гусев. - № 2011114915; заявл. 15.04.2011; опубл. 27.04.2013, Бюл. № 12.

85. Пат. № 2394994 РФ, МПК Б 01 Р7/00. Объединенная система охлаждения двигателя внутреннего сгорания и гидрообъемной трансмиссии / Н.И. Селиванов, А.В. Кузнецов, Н.В. Кузьмин. - № 2009112907; заявл. 06.04.2009; опубл. 20.07.2010, Бюл. № 20.

86. Пат. № 2488015 РФ, МПК F 02 N19/00. Система поддержания оптимального теплового режима двигателя внутреннего сгорания / Н.И. Селиванов, А.В. Кузнецов, С.А. Зыков, А.М. Шестов. - № 2012111633/06; заявл. 26.03.2012; опубл. 20.07.2013, Бюл. № 20.

87. Подогрев двигателей и шасси автомобилей в зимнее время при безгаражном их содержании // Транспортное обслуживание колхозов и совхозов: Реф. сб. - М., 1974. - № 12. - С. 10-13.

88. Подогреватели предпусковые дизельные (Diesel engine preheaters) 14ТС-10, 14ТС-10-12. - Самара, 2013.

89. Покровский А.И. Эксплуатация автомобилей с карбюраторными двигателями в условиях низких температур / А.И. Покровский, А.А. Букин, Д.Ф. Гаврилов. - М.: Автотрансиздат, 1961. - 173 с.

90. Пустозеров Ю.И. Исследование эксплуатационных режимов работы трансмиссии трактора ДТ-75 в условиях низких температур: автореф. дис. ... канд. техн. наук /Ю.И. Пустозеров - Новосибирск, 1973. - 23с.

91. Разяпов М.М. Повышение работоспособности агрегатов трансмиссии автотракторной техники в условиях низких температур: автореф. дис. ... канд. техн. наук / М.М. Разяпов. - Уфа, 2013. - 16 с.

92. Райшев Д.В. Создание системы утилизации тепла с термоэлектрическим генератором и обоснование ее рабочих процессов для строительной машины, эксплуатируемой в условиях Западной Сибири (на примере бульдозера Б-10М): автореф. дис. ... канд. техн. наук / Д.В. Райшев. - Тюмень, 2004. - 19 с.

93. Резник Л.Г. Индекс суровости условий эксплуатации машин / Л. Г. Резник // Изв. вузов. Нефть и газ. - 2000. - №1. - С. 112-115.

94. Резник Л.Г. Изменение показателей топливной экономичности автомобилей под влиянием режимов движения и низких температур окружающего воздуха / Л.Г. Резник, Г.С. Федорова, А.Н. Чистяков // Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно-технической техники. - Тюмень: Феликс, 2006. - С. 179 - 187.

95. Резник Л.Г. Методология оценки суровости условий эксплуатации автомобилей / Л.Г. Резник // Вестн. Урал. межрегион. отд. Акад. транспорта. - 1999. - № 2. - С. 28-29.

96. Резник Л.Г. Научные основы приспособленности автомобилей к условиям эксплуатации: автореф. дис. ... д-ра техн. наук / Л.Г. Резник - Тюмень, 1981.

97. Родичев В. А. Тракторы и автомобили / В. А. Родичев, Г. И. Роди-чева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1987. - 351 с.

98. Рыбаков Т. Н. Методика определения температуры масла в коробке передач с переключением на ходу сельскохозяйственных тракторов / Т. Н. Рыбаков // Науч. тр. ОНТИ, НАТИ. - М., 1976. - С. 3-6.

99. Селиванов Н.И. Повышение эффективности работы тракторных агрегатов в зимних условиях АПК Восточной Сибири: автореф. дис. ... д-ра техн. наук / Н.И. Селиванов. - Красноярск, 2006.

100. Селиванов Н.И. Рациональное использование тракторов в зимних условиях / Н.И. Селиванов; КрасГАУ. - Красноярск, 2006. - 338 с.

101. Селиванов Н.И. Эффективное использование тракторов в зимних условиях Восточной Сибири: рекомендации / Н.И. Селиванов; КрасГАУ. -Красноярск, 2006. - 52 с.

102. Селиванов Н.И. Потери мощности в коробке передач трактора К-701 / Н.И. Селиванов [и др.] // Сб. науч. тр. КрасГАУ. - Красноярск, 2000. -Ч.1. С. 23-27.

103. Семенов Н.В. Эксплуатация автомобилей в условиях низких температур / Н.В. Семенов - М., 1993. - 190 с.

104. Соколов В. В. Влияние вязкостно-температурных свойств масла на механические потери в трансмиссии автомобиля/ В.В. Соколов, А.В. Гра-молин, Л.П. Баранова // Автомобил. пром-сть. - 1984. - №3. - С. 20-21.

105. Соловьев А. И. Исследование КПД автомобильных КП // Автомобил. и трактор. пром-сть. - 1956. - № 2. - С. 15-18.

106. Статистические методы обработки эмпирических данных: Рекомендации. - М.: Изд-во стандартов, 1978. - 232 с.

107. Стенчук С. А. Исследование эксплуатационных параметров трансмиссий тракторов типа «Беларусь» при пониженных тепловых режимах: автореф. дис. ... канд. техн. наук / С.А. Стенчук. - Барнаул, 1968. - С. 89.

108. Сырбаков А.П. Обеспечение работоспособности топливоподаю-щей системы дизельных тракторов в условиях отрицательных температур: автореф. дис. ... канд. техн. наук / А.П. Сырбков - Юрга, 2004. - 18 с.

109. Сырбаков А.П. Экспериментальные исследования качества работы топливоподающей системы сельскохозяйственных тракторов в период зимней эксплуатации // Вестн. Иркутской гос. с.-х. академии. - 2003. - №23.

- С.50-52.

110. Сырбаков А.П. Предпусковой жидкостный подогреватель дизельных двигателей на базе пускового двигателя ПД-10У / М.А. Корчуганова, А.П. Сырбаков // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - №1.

- С. 164-165.

111. Сырбаков А.П. Совершенствование системы предпусковой тепловой подготовки моторной установки трактора МТЗ-80 путем аккумулирования тепловой энергии ДВС / А.П. Сырбаков, М.А. Корчуганова // Материалы XII междунар. науч.-практ. конф. / Кемеров. гос. с.-х. ин-т. - Кемерово, 2013. - С. 37-42.

112. Теплогенератор ВО-67 для комплексной тепловой подготовки автомобилей при безгаражном содержании. - М., 1977. - 2 с.

113. Терехов А. С. Исследование и оптимизация теплонаряженности редукторов автомобильных трансмиссий: автореф. дис. ... канд. техн. наук / А.С. Терехов - Курган, 1978. - С. 29-35.

114. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки: ГОСТ 23728-88-ГОСТ 23730-88. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 26 с.

115. Транспорт и связь в России. 2012: стат.сб. / Росстат. - М., 2012. -

317 с.

116. Тюлькин В. А. Оценка приспособленности автомобилей к зимним условиям эксплуатации по темпу охлаждения двигателей: автореф. дис. ... канд. техн. наук / В.А. Тюлькин. - Тюмень, 2000. - 17 с.

117. Усольцев В.А. Измерение влажности воздуха / В.А. Усольцев. -Л.: Гидрометеоиздат, 1959.

118. Успенский И.А. Повышение эффективности эксплуатации автотранспорта и мобильной сельскохозяйственной техники при внутрихозяйственных перевозках / И.А. Успенский, Н.В. Бышов, С.Н. Борычев и др. // Науч. журнал КубГАУ. - 2013. - №88(04). - С. 1-11.

119. Федорова Г. С. Приспособленность автомобилей по расходу топлива к повышенным скоростям движения при низких температурах окружающего воздуха: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Г.С. Федорова. - Тюмень, 2006. - 23 с.

120. Чарков С.Т. Исследование изнашивания агрегатов трансмиссии автомобилей в зимних условиях эксплуатации: автореф. дис. ... канд. техн. наук / С.Т. Чарков. - Киев, 1980. - 17 с.

121. Чешуин Л. В. Исследование эксплуатационных режимов работы ступенчатых трансмиссий тракторов типа Беларусь в условиях зимней эксплуатации: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Л.В. Чешуин. - Киев, 1979. - 17 с.

122. Чешуин Л.В. Особенности эксплуатационных свойств тракторной трансмиссии в зимних условиях / Л.В. Чешуин // Тр. Алт. с.-х. ин-та. - Барнаул, 1968. - № 15. - С. 41-48.

123. Шейпак А.А. Утилизационные паровые турбины автотракторных ДВС / А.А. Шейпак, В.П. Балдин // Автомобил. пр-сть. - 1985. - № 12. - С. 12-14.

124. Яговкин А.И. Исследование температурных режимов и интенсивности изнашивания агрегатов трансмиссии автомобилей в зимних условиях: автореф. дис. ... канд. техн. наук / А.И. Яговкин. - М., 1973. - 23 с.

125. Яговкин А.И. Влияние отдельных климатических факторов на температурный режим агрегатов трансмиссии автомобиля ГАЗ-66 в зимних условиях / А.И. Яговкин, Л.Г. Резник //Тр. Тюмен. индустриал. ин-та. - 1973. - № 15.

126. Яговкин А.И. Влияние суровости климата на температурный режим агрегатов трансмиссии автомобиля / А.И. Яговкин, Л.Г. Резник // Тр. Тюмен. индустриал. ин-та. - 1973. - № 15. - С. 22-25.

127. Яговкин А.И. Исследование влияний тепловыделений двигателя на температурный режим агрегатов трансмиссии автомобиля ГАЗ-66 при эксплуатации в зимних условиях / Яговкин А.И. Л.Г. Резник // Тр. Тюмен. индустриал. ин-та. - 1969. - № 8. - С. 35-37.

128. Яркин А. В. Повышение эффективности строительных мобильных машин путем утилизации тепла отработавших газов: автореф. дис. ... канд. техн. наук / А.В. Яркин. - Тюмень, 2005. - 19 с.

129. Новосибирский ЦГМС-РСМЦ. Климат Новосибирска [Электрон. ресурс]. - Режим доступа: http://www.meteo-nso.ru/.

130. Bals R. Direkte Abgaswärmenutzung am Ottomotor / R. Bals, E. Pfeifer, P. Lewe. - Wärmemanagement des Kraftfahrzeugs VI, 2008.

131. Bogdanic, M. Simulation von Autoabgasanlagen. - Doktorarbeit, Technischem Universität Berlin, 2007.

132. Eberspächer. Жидкостные и воздушные отопители [Электрон. ресурс]. - Режим доступа: http://www.eberspaecher.ru/.

133. Georg H. Direkte Nutzung von Abgasenthalpie zur Effizienzsteigerung von Kraftfahrzeugen / H. Georg. - TUM, 2010.

134. Holzer H. Das Kraftfahrzeug im Warmlauf / H. Holzer P. Lenz. -Wärmemanagement des Kraftfahrzeugs II, 2000.

135. Salentine C.G. Long-Term, Heavy-Duty Field Test Comparison of Four GL-5 Gear Lubricants / C.G. Salentine. - SAE Technical Paper Ser. 1990, №900811. - p. 1-20.

136. Stütz W. Der thermoelektrische Generator von BMW macht Abwärme nutzbar / W. Stütz, B. Mazar, M. Linde, [et al.] - ATZ, 2009.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А Номограмма для определения числа повторностей опытов

Значения отклика в каждой из повторностей

№ п/п Номе' повторности Среднее значение

1 2 3

1 258 259,7 256,6 258,1

2 275,4 274,9 278,9 276,4

3 273,2 277,1 276,5 275,6

4 290,9 287,4 289,5 289,3

5 257,4 258,4 256,1 257,3

6 271,4 274,2 272,8 272,8

7 272,6 275,6 273,8 274

8 284,4 286,8 288 286,4

9 264,1 265,4 267,9 265,8

10 281,8 279,8 283,2 281,6

11 267,6 268 270,5 268,7

12 281,7 284,7 281,7 282,7

13 277,6 274,2 278,3 276,7

14 276,2 273,7 272,4 274,1

Численные значения теплового потока, переданного трансмиссионному маслу в зависимости от разности температур теплоносителей и площади поверх-

ности теплопотребителя (РПТ=0,075 кг/с)

А Т Площадь поверхности теплопотребителя, м2

среды 0,025 0,05 0,075 0,1 0,125 0,15 0,175 0,2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 25 49 74 99 123 148 173 197

2 49 99 148 197 247 296 346 395

3 74 148 222 296 370 444 518 592

4 99 197 296 395 494 592 691 790

5 123 247 370 494 617 740 864 987

6 148 296 444 592 740 889 1037 1185

7 173 346 518 691 864 1037 1209 1382

8 197 395 592 790 987 1185 1382 1580

9 222 444 666 889 1111 1333 1555 1777

10 247 494 740 987 1234 1481 1728 1975

11 271 543 814 1086 1357 1629 1900 2172

12 296 592 889 1185 1481 1777 2073 2369

13 321 642 963 1283 1604 1925 2246 2567

14 346 691 1037 1382 1728 2073 2419 2764

15 370 740 1111 1481 1851 2221 2592 2962

Методика обоснования параметров элементов системы теплоснабжения

Элемент системы

Параметры элемента системы теплоснабжения

Расчетные формулы

Общие результаты расчетов

Рекуператор

Внутренний радиус внутренней стенки, м: R = 0,045 ; Внешний радиус внутренней стенки, м: Д = 0,047; Внутренний радиус внешней стенки, м: 0,063; Внешний радиус внешней стенки, м: 0,065; Толщина стенок рекуператора, м: 0,002; Теплопроводность металла, Вт/(мК): Х=74.

п п

у £)КП + Qш + Qcт + у Dcт

у Diд ^ Qд. ПОВ ^ °ШВ ^ у Я1

£Р =

г=1

1=1

2ятст ^ (ТГ — Тш )

п

у= (Тшт-т ).(т с + тшсш)•

у Diд (ТМ ТМС) (тМСМ Т т1Д С1Д ) ;

Г. (Т- т ) •

1 (Т М т мс );

1д V-LМ ^МС^ Г'ЧМ'М ' '"Щ ^1Д

1=1

оКП

зСд. ПОВ

Г)СТ = И-СТ . ^уС^ . /7СТ . ГСТ _ т \.

°ПОВ = ^ з ' ^ ' ГПОВ ' ^ ' (Т ПТ Т ВП ) ;

з А 1 ПОВ

п ^^ ____СП СП ___

у D■l = тПТСПТ (ТПТ — ТВП ) + т1Д С1Д (ТПТ — ТВП ) ■

1=1

Длина рекуператора, м: IР = 0,45;

Площадь соприкосновения рекуператора с трубой выпускной системы, м2: БР=0,12;

Минимально необходимое количество теплоты, МДж: 1,15;

Рекуперированное количество теплоты, МДж: 3,744; Потери с поверхности СТ, кДж: 141,45;

Потери теплоты на изменение внутренней тепловой энергии СТ, МДж: 1,408.

Теплопотре-битель

Внутренний радиус трубы, м: Я™ = 0,016; Внешний радиус трубы, м: Я™ = 0,018; Теплопроводность металла, Вт/(мК): ЯТП = 280.

у ЯП + о,

IТП = ■=1

КП , /^КП

д. ПОВ

2птс а тП (тпт — ТМ )

Длина цилиндрической поверхности теплопотребителя, м: £ТП = 3;

Площадь поверхности теп-лопотребителя, м2: БТП=0,15; Количество переданной теплоты, МДж: 2,2._

п

«УТВЕРЖДАЮ» Проректор по научной работе «»^ФГБОУ ВПО НГАУ

«УТВЕРЖДАЮ» Главный инженер ООО «Новосибирскпрофстрой»

АКТ

внедрения результатов научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ

/Щ^' /: - \ Вакуленко М.В. (/¿^ «уб» 2015 года

|'НОВОСИБИРСК'* А ~

ЛРСМШ)*- ; |

Комиссия в составе председателя Вакуленко Максима Васильевича, главного инженера ООО «Новосибирскпрофстрой», и членов Скворцова Андрея Анатольевича, заместителя директора по эксплуатации ООО «Новосибирскпрофстрой», Быкова Сергея Григорьевича, главного механика ООО «Новосибирскпрофстрой», Долгушина Алексея Александровича, зав. кафедрой эксплуатации машинно-тракторного парка ФГБОУ ВПО НГАУ, Курносова Антона Федоровича, ст. преподавателя кафедры эксплуатации машинно-тракторного парка ФГБОУ ВПО НГАУ, составила настоящий акт о том, что в период с ноября 2014 г по март 2015 г в результате проведения научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ по теме «Подогрев механической коробки передач грузовых автомобилей в условиях низких температур при работе двигателя в режиме холостого хода (на примере автомобиля КАМАЗ)» на ООО «Новосибирскпрофстрой» изготовлен и апробирован опытный образец системы теплоснабжения для подогрева механической коробки передач марки 142 автомобиля КАМАЗ.

В результате внедрения получен следующий совокупный технико-экономических эффект: сокращение времени нагрева масла при температуре окружающей среды минус 30 °С и частоте вращения коленчатого вала 900 мин"1 составляет 20 минут, ожидаемый годовой экономический эффект 26000 рублей на один автомобиль.

Представители НГАУ: Представители

ООО «Новосибирскпрофстрой»:

Прор£К"Ш£.по научной работе

Утверждаю

Утверждаю Директор ЗАО имени Ленина

_В.Н. Котов

ня_ 2014 года

АКТ

внедрения результатов научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ

Мы, нижеподписавшиеся, представители Новосибирского

государственного аграрного университета (НГАУ) к.т.н., доцент Долгушин A.A., аспирант Курносов А.Ф. с одной стороны, и представители ЗАО имени Ленина Купинского района Новосибирской области гл. инженер Панин Ю.Н., зав. автопарком Навицкий А.П. с другой стороны, составили настоящий акт о том, что в 2014 году приняты к внедрению отдельные результаты исследований по теме «Интенсификация прогрева механической коробки передач грузовых автомобилей в условиях низких температур».

Представители НГАУ Представители

ЗАО имени Ленина

УТВЕРЖДАЮ^ Министр сельбкого^сфшства I-1 о и о с и б и р с к о й'-о б л ас т щ председатель

научно-техн.

.э.н. взщепко 12 г.

ПРОТОКОЛ № 39 заседания секции механизации, энергетики и транспорта научно-технического совета Министерства сельского хозяйства Новосибирской области

р. п. Краснообск

29 ноября 2012 г.

На заседании секции научно-технического совета присутствовали члены совета:

Новгородов В.И.- начальник отдела технического обеспечения МСХ Новосибирской области; Иванов Н.М.- директор ГНУ СибИМЭ РАСХН, д.т.н.; Блынский Ю.Н. - директор Инженерного института ФГБОУ ВПО НГАУ, д.т.н., профессор; Корниенко И.О.- заведующий инновационным отделом ГНУ СибИМЭ; Антоненко В.А. - заместитель генерального директора ОАО «Агроснабтехсервис»; Баталов С.А. - первый заместитель генерального директора ОАО з-д «Сибсельмаш-Спецтехника»; Докин Б.Д. - заведующий лабораторией машинно- использования ГНУ СибИМЭ, д.т.н., профес-сор;Делягин В.Н. - заведующий лабораторией энергетики и электрификации ГНУ СибИМЭ; Субочев С.В. - начальник инспекции гостехнадзора НСО; Калтыгин A.B. - руководитель сервисной службы ООО ТФК «Агросоюз»; Нюшков Н.В.- зам. директора ГНУ СибНИИЖ РАСХН, к.т.н.; Савченко О.Ф.- заместитель директора ГНУ СибФТИ, к.т.н.; Яковлев Н.С. - заместитель генерального директора ОАО САД ; Чепурин Г.Е. - заместитель директора ГНУ СибИМЭ, чл.-кор. РАСХН; Немцев А,Е,- заместитель директора ГНУ СибИМЭ, д.т.н.; Хрянин В.Н. - заведующий кафедрой «Надёжность и ремонт машин» ФГБОУ ВПО «НГАУ», к.т.н., представители производства и сервисных служб, научно-исследовательских и учебных заведений, всего 35 человек.

ПОВЕСТКА ДНЯ ЗАСЕДАНИЯ «Система подогрева механической трансмиссии и подвески транспортного средства; Инженерный институт ФГБОУ ВПО НГАУ.

Докладчик: Долгушин Алексей Александрович - доцент кафедры ЭМТП Инженерного института ФГБОУ НГАУ, к.т.н.

Оппонент: Юр Г.С. - заведующий кафедрой судовых ДВС ФГБОУ ВПО НГАВТ, д.т.н., профессор.

Выс тупили: Блынский Ю.Н. — директор инженерного института ФГБОУ НГАУ, д.т.н., профессор; Чепурин Г.Е. - зам. директора ГНУ СибИМЭ, член-корр. РАСХН, Новгородов В.И,- начальник отдела технического обеспечения МСХ НСО.

Окончание приложения И

Констатирующая часть:

Значительная часть транспортных средств эксплуатируется в регионах с суровыми климатическими условиях. Эксплуатация трансмиссии и подвески в зимних условиях приводит к негативным воздействиям отрицательных температур окружающей среды которое усиливается при совокупном воздействии обдуваемого потока и влажности воздуха. В результате снижается коэффициент полезного действия (КПД) трансмиссионных редукторов, увеличивается расход топлива и существенно ресурс трансмиссий и ходовой части транспортных средств.

Детальный анализ конструкций трансмиссии и ходовой части и их характеристик показал, что современные автомобили все также плохо приспособлены к эксплуатации в суровых климатических условиях. Существующие способы и средства поддержания только режима трансмиссий и элементов ходовой части не нашли широкого применения по причине низкой эффективности, сложности конструкции и в некоторых случаях невозможности использования в процессе движения.

Предлагаемое устройство позволяет обеспечивать тепловой режим работы КПП и амортизаторов при эксплуатации в зимних условиях за счёт использования теплоты отработавших газов двигателя.

Постановляющая часть:

1. Одобрить разработанные исходные требования на систему подогрева механической трансмиссии и подвески транспортного средства;

2. Поручить кафедре ЭМТП ФГБОУ ВПО «НГАУ» продолжить НИОКР по данной теме и провести производственную проверку разработанной системы;

3. Рекомендовать «Систему подогрева механической трансмиссии и подвески транспортного средства» к применению в сельскохозяйственных предприятиях Новосибирской области.

Председатель секции НТС

В.И. Новгородов

Секретарь секции

И.О. Корниенко

УТВЕРЖДАЮ проректор по учебной работе ФГБОУ ВО Новосибирский ГАУ к.т.н., доцещ^БашщВ.Н.

«№» щс/и 2015 г.

АКТ

о внедрении результатов научно-исследовательской работы в учебный

процесс

Аспирант кафедры эксплуатации машинно-тракторного парка Новосибирского ГАУ Курносов А.Ф. в 2012-2014 гг. исследовал процесс воздействия условий окружающей среды на тепловое состояние коробки передач (КП) автомобиля КАМАЗ, в частности влияние температуры и скорости обдувающего потока воздуха на температуру масла в КП.

Разработал методику и систему подогрева исследуемого агрегата за счет утилизации части теплоты отработавших газов двигателя при его работе в режиме холостого хода.

Результаты экспериментальных исследований и методика подогрева внедрены в учебный процесс и преподаются на кафедре эксплуатации машинно-тракторного парка в рамках дисциплины «Техническая эксплуатация автомобилей».

Результаты научных исследований также используются при выполнении выпускных квалификационных работ по направлению подготовки 23.03.03 - Эксплуатация транспортно-технологич^ комплексов. подпи

Зав. кафедрой эксплуатации ^

машинно-тракторного парка к.т.н., доцент