РОЗДІЛ 2
Теоретичні дослідження МАШИННО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА
Метою теоретичних досліджень є пошук раціональних параметрів
машинно-тракторного агрегату та встановлення оптимальних співвідношень між ними
для підвищення ефективності функціонування. При теоретичних дослідженнях
використані апріорні дані, результати власних досліджень з залученням положень
теорії трактора, теорії автотракторних двигунів, теорії автоматичного
регулювання, теоретичних основ використання сільськогосподарських МТА.
Об’єктами теоретичних досліджень були: процеси роботи сільськогосподарських МТА
з ГДЕЗ та функціонування системи регулювання потужності ГДЕЗ.
2.1. Робота тракторного двигуна при його конвертуванні в газодизель
Експлуатаційні властивості МТА в значній мірі визначаються показниками роботи
двигуна, які при конвертуванні в газодизель можуть змінюватися в певних межах,
що може бути предметом оптимізації по критерію ефективності застосування ГДЕЗ.
Тому дослідження та оптимізацію роботи машинно-тракторних агрегатів на базі
ГДЕЗ необхідно починати з ретельного вибору параметрів газодизеля та його
системи регулювання потужності, від роботи якої будуть залежати характеристики
не тільки двигуна, але і всього комплексу машин і механізмів, які входять до
складу МТА.
Слід розрізняти два типи газодизелів: конвертовані двигуни із збереженням
двопаливності та газодизелі зі зниженою ступінню стиску, які доцільно
експлуатувати лише в режимах газодизеля.
Перший тип газодизелів потребує мінімальних затрат на конвертування і дозволяє
повноцінно працювати як у режимі газодизеля, так і в режимі дизеля, що в умовах
сільськогосподарського виробництва з обмеженістю інфраструктури по
газозабезпеченню має дуже важливе значення. Як правило, газодизелі
тягово-транспортних машин є конвертованими дизелями, в яких зберігаються
основні показники базового двигуна (ступінь стиску, розмірність паливної
апаратури і т.д.), і які при цьому додатково набувають важливої експлуатаційної
якості – двопаливності.
До другого типу слід віднести переобладнані двигуни, у яких здійснено зміну
ступені стиску, використовуються зменшені до мінімуму запальні дози рідкого
палива (3...5%), встановлена малорозмірна паливна апаратура, яка забезпечує
розподіл рідкого палива по циліндрах двигуна при незначних його подачах.
Можливе застосування спеціальних сортів рідкого палива. Такі двигуни можуть
створюватися як самостійні варіанти дизелів; їх використання, як конвертованих,
недоцільне з причин високої вартості і технологічної складності переобладнання
та втрати двопаливності.
Робочий процес газодизеля. Робочий процес газодизелів досить добре вивчено, але
для вибору оптимальних параметрів та формування необхідної характеристики
тракторного газодизеля слід проаналізувати особливості протікання робочого
процесу при конвертуванні дизеля на газ.
В курсі теорії поршневих двигунів [2, 94] процес горіння в дизелі ділять на
чотири основні фази:
1 – період затримки спалахування (індукційний період), який триває з моменту
подачі палива в камеру згоряння до початку інтенсивного тепловиділення.
2 – фаза швидкого горіння, яка характеризується різким підвищенням тиску в
камері згоряння і обумовлена одночасним згорянням всього палива, що
накопичилося в факелі за час індукційного періоду. Ця фаза визначає жорсткість
роботи двигуна dр/dб – швидкість зростання тиску в камері згоряння.
3 – основний період горіння, який проходить по мірі подачі палива до камери
згоряння і характеризується помірним зростанням тиску. У автотракторних дизелів
при номінальній потужності основний період горіння закінчується на лінії
розширення при майже постійному тиску. Це погіршує економічність, але дозволяє
знизити максимальне значення тиску та навантаженість деталей
циліндрово-поршневої групи. При переході до режимів часткових навантажень
скорочуються тривалість паливоподачі та основний період горіння. Фаза горіння
при постійному тиску може бути відсутня.
4 – фаза догоряння, яка проходить в процесі розширення, при зниженні тиску в
циліндрі вже після припинення подачі палива і супроводжується деяким
тепловиділенням.
Робочий процес газодизеля з якісним регулюванням потужності має деякі
особливості горіння, які залежать від навантаження. Загалом він
характеризується більшою жорсткістю роботи, більшою тепловою напруженістю
деталей камери згоряння, особливо при збагаченні газово-повітряної суміші та
зменшенні запальної дози рідкого палива.
На холостому ходу та при малих навантаженнях кількість поданого до циліндра
газу незначна, утворена газово-повітряна суміш бідна і виходить за межі
займання. Через це горіння газу відбувається лише в об’ємі факела рідкого
палива, якого також подається невелика кількість. Індикаторна діаграма
газодизельного процесу при малих навантаженнях мало відрізняється від
відповідної діаграми дизеля. Незначна частина газу, що не приймає участі у
горінні, викидається з відпрацьованими газами в атмосферу. При зменшенні
запальної дози рідкого палива зменшується і об’єм факела, у межах якого
відбувається горіння газу, погіршується економічність, у відпрацьованих газах
збільшується вміст метану, спостерігається погіршення стійкості підтримання
частоти обертання [12]. Це робить бажаним при переході до малих навантажень та
холостого ходу збільшення запальної дози рідкого палива та перехід на дизельний
процес.
При середніх навантаженнях подача газу збільшується, газово-повітряна суміш
збагачується. Горіння відбувається як у межах факела запальної дози, так і по
всьому об’єму камери згоряння. Фаза шв
- Київ+380960830922