автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Конструкция и основы расчета системы предпусковой тепловой подготовки привода землеройной машины

На прапах рукописи

Крамской Владимир Федорович

КОНСТРУКЦИЯ И ОСНОВЫ РАСЧЕТА СИСТЕМЫ ПРЕДПУСКОВОЙ ТЕПЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ ПРИВОДА ЗЕМЛЕРОЙНОЙ МАШИНЫ (на примере бульдозера-рыхлителя ДЗ-117А)

Специальность: 05.05.04 - Дорожные и строительные маыины

Автореферат диссертации нц соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж 1996 год

Работа выполнена на кафедре «Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины и оборудование» Тюменского государственного нефтегазового университета

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Н.Н.Карнаухов

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор В.А.Кузьмичев Санкт-Петербургский технический университет - кандидат технических наук, доцент Ю.Ф.Устинов

Ведущая организация - АО «Снбнефтепровод», г. Тюмень

ЗаСцита состоится 5 декабря 1996г. в 14 часов на заседании диссертационного Совета К.063.79.01 в Воронежской государственной архитектурно-строительной академии по адресу: 394680, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, д. 84.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Воронежской государственной архитектурно-строительной академии.

Автореферат разослан 4 ноября 1996 г.

Ученый секретарь

диссертационного Совета кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тены. Диссертационная работа посвящена решению задачи повышения эффективности землеройной техники, эксплуатируемо», в сезон низких темпер? ?ур на объектах строительства и эксплуатации нефтегазопроводов севера Тюменской области. Здесь на огромны* территориях Западной Сибири работает большой парк машин, в тон число зем-. леройных, которые, как правило, не специализированы и в недостаточной степени снабжаются зимними сортами топлива, р'абочей жидкости гидр о*, систем, охлаждающей .жидкости, трансмиссионных насел. Это приводит к снижению производительности и безотказности, осложняет труд машиниста. В этих условиях среди других проблем эффективной эксплуатации землеройной и другой подобной техники особое место занимает задача предпусковой тепловой подготовки привода. Проблема усугубляется удаленностью объектов строительства нефте- и газопроводов от баз механнза-' ции, населенных пунктов и линий электроперед,■ ч. Это затрудняет или полностью исключает возможность применения традиционных способов и, ■ средств предпусковой подготовки.

Проблема предпусковой тепловой подготовки мобильной техники не является новой. Над ее решением работают многие исследователи уже де-. сятки лет. При этом достигнуты весьма ощутимые результаты, особенно после создания и освоения подогревателей типа НЖБ.и ПЖД. Они автономны, не сложны в эксплуатации, позволяют вести тепловую подготовку при температурах воздуха -40°С и даже ниже. Однако применение подогревателей типа ПЖБ и ПЖД требует дополнительных затрат топлива, времени и труда. , ;

Коллектив сотрудников Тюменского государственного нефтегазового университета во главе с профессором Н.Н.Карнауховым многие годы трудится при моем участии над созданием систем предпусковой тепловой подготовки приводов землеройных машин. При этом псе поиски строятся на преодолении известного противоречия, заключающегося в необходимости получения и расходования большого количества тепловой энергии на этапе предпусковой подготовки н в се неэффективном расходовании при работе.

Цель работы. Повысить эффективность землеройной техники (на примере бульдозера-рыхлителя ДЗ-117А): поднять выработку, облегчить труд машиниста, снизить расход топлива и прочее, оснастив ее систем«/! предпусковой тепловой подготовки (СУТ) с тепловым аккумулятором tyiv лоемкостного типа (TAT), конструкция которого выполнена на уровне изобретения, а расчет параметров Научно обоснован и методически обеспечен разработками диссертации.

Научная новизна.

1. Разработана и предложена к использованию конструкция СУТ с TAT, выполненная на уровне изобретения.

2. Исследованы условия эксплуатации землеройной техники в сезон низких температур на обьектах трубопроводного строительства на с-^ер-ных территориях Тюменской области (организация, технология, климат, грунты), сведения о которых статистически обработаны с использованием разработанного автором программного обеспечения. В результате предложены температурные, временные и нагрузочный показатели расчетной ситуации для конструирования и выбора параметров СУТ с ТЛТ.

3. Разработаны -и исследованы конструктивная и функциональные схемы СУТ с TAT, где функции теплоаккумушлирующего материала (ТАМа) выполняет теплоноситель системы охлаждения дизеля Д-160 - охлаждающая жидкость типа антифриз 65 или Тосол А-65А. Определено по технико-экономическим оценкам оптимальное количество секций TAT и предложена методика его поиска.

4. Описаны и исследованы процессы теплопереноса в СУТ с TAT оптимального типа (ТАТ-3) на разных этапах ее функционирования и на этой основе разработана методика конструирования СУТ и расчет ее параметров.

Практическая значимость. Исследования выполнены применительно к реальной землеройной машине оснащенной опытной СУТ с ТАТ-3. Структура, конструкция и порядок функционирования на разных этапах расчетного суточного цикла, предложенные автором диссертации, прошли опытную проверку на математических моделях и физических макетах.

Внедрение результатов работы. Методика конструирования и расчета параметров СУТ использована СКБ "Газстроймаш;. ia" (Тюменский филиал) при разработке опытного образца, при конструировании и расчете параметров макета СУТ, прошедшего проверку в условиях прогрева дизеля Д-160 в камере холода.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на республиканских научно-технических конференциях "Повышение эффективности землеройных машин" (Воронеж, 1994 г), "строительные и дорожные машины и их использование в современных условиях" (Санкт-Петербург. 1995 г.). В полном объеме диссертация докладывалась на кафедре "Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины" Тюменского государственного нефтегазового университета (Тюмень, 1995 и 1996 гг), на кафедре строительных и дорожных машин Воронежской государственной архитектурно-строительной академии (Воронеж, 1996 г).

Публикации. По результатам исследований диссертации опубликовано 7 печатных работ и 3 отчета по НИ13.

Структура и объем работы. Дисссртациг состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литераторы из 123 наименовании и приложений. Работа включает 105 страниц основного текста, 26 рисунков, 15 таблиц.

На защиту выносятся:

1. Конструкция СУТ тепловых аккумуляторов теплоемкостного типа, выполненная на уровне изобретения.

2. Условия и параметры расчетной ситуации для проектирования СУТ TAT.

3. Методика и результат поиска оптимального числа секций TAT.

4. Схемы и результаты исследования теплопереноса от отработавших газов к антифризу, включая выбор типа конструкции радиатора.

5. Результаты экспериментальных исследовании прогрева дизеля Д-160 от имитатора ТАТ-3.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность, определена цель исследований, дана общая характеристика работы, сформулированы научные задачи и основные положения, выносимые на защиту.

ПЕРВАЯ ГЛАВА. Анализируются организационные, технологические, климатические и грунтовые условия эксплуатации землеройной техники, в период низких температур на газо- и нефтедобывающих территориях Западной Сибири, где расположены основные запасы нефти и газа России. Отмечается, что это огромные территории страны с существенно разными грунтами и суровым климатом. Подробно анализируются особенности работы землеройной техники при низких температурах воздуха, способы и средства предпусковой тепловой подготовки двигателя и гидросистем. В обзоре отмечается, что усилиями Т.В.Алексеевой, В.А.Васильченко, С.Д.Гулина, Н.Г.Гаркави, В.Я.Груданова, С.В.Каверзина, H.H.Карнаухова, Л.А.Николаева, А.И.Хороша и многих других накоплен большой опит конструирования и эксплуатации систем предпусковой тепловой подготовки машин, эксплуатируемых на севере, в том числе с применением систем утилизации тепла. Описана и проанализирована СУТ с ТАФП, разработанная п ТГНГУ. Отмечены положительные качества теплового аккумулятора на фазовых переходах (ТАФП). В данном случае материалом, накапливающим тепло, является полиэтилен высокой плотности (ПЭВП). Подобный ТАФП компактен при огромном тепловом потенциале, обеспечиваемом скрытой теплотой фазового перехода (плавления) ПЭВП. Однако, возможности подобного ТАФП ограничены из-за трудностей, возникающих при теплосъеме с ПЭВП антифризом во время прогрева дизеля я гидрСЗа

ка. Для этого требуется сложная и весьма развитая поверхность тепло-съема, что конструктивно выполнить очень трудно. Представлена идея создания СУТ с ГАТ нового типа, в которой трудности теплосъема отсутствуют, так как функции ТАМа и теплоносителя выполняет один и тот же материал - антифриз 65 (Тосол А-65 Л). В то же Бремя новая, предложенная нами СУТ с TAT, выгодно отличается от традиционной, за счет много-секцнониости емкости, где в антифризе накапливается тепло.

Для достижения сформулированной выше цели диссертации поставлены следующие задачи:

1. Разработать и представить конструкцию СУТ с TAT нового типа.

2. Изучить особенности организации и технологии производства работ на объектах строительства и эксплуатации нефте- и газопроводов Тюменского Севера, природно-климатические и грунтовые условия, систематизировать полученные сведения, обеспечить сжатие полученной информации до приемлемых в инженерном приложении форм, автоматизировать расчеты параметров и на этой основе разработать представления о расчетных ситуациях и дать численные оценки их характеристик и параметров.

3. Предложить конструктивную и функциональную схемы СУТ теп-лоемкостного типа, в которой функцию ТАМа выполняет теплоноситель системы охлаждения дизеля Д-160 - антифриз А65, а сгма СУТ с системой Ьхдаясдения дизеля образует единый комплекс. Отыскать предпочтительные по технико-экономическим оценкам построения оригинальны;: элементов конструкции СУТ с TAT, предложить методику подобного поиска.

. 4. Описать процессы теплолерепоса в СУТ на разных этапах ее функционирования математическими моделями и на этой основе построить методику ее конструирования и расчета основных параметров.

5. Провести лабораторный эксперимент с макетом СУТ, обосновав корректность математических моделей теплоперепсса в ее средах и между ними, работоспособность конструкции на разных этапах функционирования.

.,' . ВТОРАЯ ГЛАВА. Посвящена исследованию условий работы и режимов нагружения бульдозеров-рыхлителей, эксплуатируемых в разных ситуациях на объектах строительства нефтегазопроводов Тюменского Севера. Большая площадь региона, разнообразие условий и технологических особенностей производства работ потребовали сжатия и статистической обработки обширной информации о них, содержащейся в известных научных публикациях. Для определения коэффициента загрузки двигателя разработана программа вычислений, реализованная согласно следующей схемы {рис. 1). Схема алгоритма, определения расчетной температуры пред-■йтавлана на.рис. 2, а соответствующее программное обсс. гчение дано и приложении к диссертации.

Рис.1. Схема алгоритма определения расчетной температуры

Вводимый объем /V моделируемой выборки различных режимов работы бульдозера-рыхлителя рекомендуется принимать не менее 2000. Этим обеспечивается высокая точность определения среднего коэффициента загрузки двигателя как характеристики расчетной ситуации.

В результате установлено, что расчетная ситуация СУТ предложенного нами типа характеризуется следующими значениями параметроо:

- температуры (Тв=233 К; Т2=383 К; Т2к=373 К);

- загруженности двигателя (Кд=0.7);

- времени (^,=3 часа; 16 часов; 1пр<45 мин).

Рис.2

ТРЕТЬЯ ГЛАВА. Глава связана с технико-экономическим обоснованием выбора числа секций TAT. В общей постановке вопроса приводится принятая в машиностроении универсальная .ценка эффективности принимаемых решений - приведенные удельные затраты на производство и эксплуатацию изделия Zy. Зависимость известна, но ее реализация на стадии проектирования затруднена из-за многосвязностн. Проблема упрощается, когда поиск лучшего решения ведется в рамках некоторого предположительного множества вариантов, отличающихся между собой только чис >м секций при прочих равных условиях. В диссертации показано, что при таком подходе в безразмерных координатах получаем :

ZyjsKjsCj,

где Zj=Zyj/Zyi и Kj=Kj/Ki ; Cj ~Cj/С( ¡Zy^K^Cj j приведенные удельные затраты (руб/кДж), капитальные вложения на создание TAT (руб) и затраты на производство соответственно в случае, когда последний изготовлен в виде только одной секции.

Анализируя типовые решения, удалось показать, что затраты на ма- -териалы TAT (антифриз, металл, пенополиуретан), комплектующие изделия, заработную плату и прочие затраты удается привести к числу секций TAT (п) и общей массе антифриза в них гпа. При этом получены выражения для Cj(n,rna):

Cj=7920f(n,ma)+A+Bn, . (1)

где f(n,ma)=ma+0.25(l+0.25n)ma°67+5.25-l0"3 ma034+2.2-IOma>-67,

А=17-103, В=143-103 руб. . -

Функция двух параметров (ша и п) сложна для оптимизации, что определило потребность исключения из целевой функции одного из них. Была построена математическая модель теплопереноса в СУТ, состоящей из неограниченного числа секций СУТ (п). Расчетная схема СУТ с многосекционным TAT представлена на рис. 3. Здесь TAT изображен в виде конструкции с неограниченным числом секций п, имитатор дизеля в виде емкости с антифризом. Работа соответствующей секции TAT при прогреве имитатора дизеля обеспечивается переключателем П. Направление движения потока антифриза при "разрядке" TAT показано на рисунке стрелками.

Исследования проводятся на основе совместного решения двух дифференциальных уравнений теплового равновесия в СУТ. При этом, уравнение теплового равновесия для j-ой секции TAT имеет вид:

xiT'u+T.pTjj, • т

где xi=maj/Ga> с; та, - масса антифриза в j-ой секции TAT, кг; T(j и Т2, -текущие значения температуры антифриза соответственно в j-ой секиии TAT и в имитаторе дизеля; G3 - массовый расход потока ччткфриза, кг/с

та(1) та(3) та(4) '"Wi) та(п)

TAT

Рис. 3

Тепловое равновесие имитатора дизеля в этой ситуации имеет вид:

X2T'2j+T2rTij • (3)

где Х2=т\/с ; rnaj - масса имитатора дизеля. В нашем случае хг£429, с.

Совместное решение уравнений (2) и (3) дает выражение для Tjj и Tjj. При этом:

Tlj = T2j +ß„ е-«» , (4)

T2j = Tyj +ß2j e-°> . o (5)

В формулах (4) и (5)

T --iloLiJoi. n _T01 - T0? _..TQI ~t02

Ограничив величину ß^ +ß2j =10 К и полагая, что конечная температура Т,^ =333 К, получаем для случая равных масс антифриза в секциях TAT {тл~ n-m£j):

Tqi -То2у/п ^

Toi-W

откуда

maj =

Toi ~ Tq2 Toi ~ TK2

l/n

m„

(6)

. Если учесть, что для дизеля Д-160 mg=102,6, a ma= n maj , имеем

шд= 102,6 п(3,5>/4) . (7)

После подстановки ша из (6) в (1), получаем i(n)=5.56(l + 1.025)Z°67+102.6Z+2.6Z1-34+ü.5Z1-67+18.05n+2.15, (8) где Z= п(3,5'/п-1)

На рис. 4 представлен график функции f(n), из рассмотрения которой

видно, что ее минимум располагается на участке З'гп^2. Поскольку в нашем случае п может быть только целым числом, то следует принять для рассмотрения случаи, когда п=2 или п=3. Однако Г(п) при п=3 меньше чем f(n) при п=2. Поэтому по технико-экономическому критерию -минимуму приведенных затрат на производство и эксплуатацию TAT следует рекомендовать случай, когда п=3. В соответствии с этим последующие исследования были посвящены СУТ с ТАТ-3.

' Гп Рис. 4.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ представлены результаты конструктивных разработок диссертации. Приведена общая конструктивная схема СУТ с ТАТ-3 (рис. 5). Из ге рассмотрения видно как циркулирует антт'фриз между основными элементами СУТ па разных этапах работы машины. При этом, непосредственно во время работы машины, антифризом "снимается" тепло с отработавших газов дизеля, которое затем переносится в емкости ТАТ-3, где оно накапливается. После длительной стоянки на мороза ТАТ-3 "разряжается", отдавая накопленное тепло потребителям - дизелю и гидробаку.

Процессы стационарного теплопереноса в СУТ описаны подробно ранее. На их основе удаетря показать как о конкретной реализации СУТ

1

происходит нагрев до требуемой температуры дизеля (Тк2=333 К) и гидробака (Ткб=273 К). Для этого в расчетной ситуации (Тв=233 К) требуется затратить соответственно 21 и 15 минух.

Если стационарный теплоперенос в СУТ при "разрядке" ТАТ-3 описывается линейными уравнениями*" и поддается непосредственному анализу, то процессы т.еплосъема с отработа-зщих газов нуждаются ь численных исследованиях. В диссертации был спланирован и. поставлен численных эксперимент с разными конструктивными исполнениями теплосъемных устройств (рис. 6). В результате получены основные конструктивные параметры теплосъемных устройств каждого из рассмотренных типов. Показано, что с помощью любого из них может быть решена поставленная задача теплосъема.' Однако, предпочтение было отдано конструкт ¡, где жидкостный радиатор выполнен в виде пучка труб.

а. "Змеевик"

Антифриз

Антифриз

б. "Пучок" труб

Газ

Антифриз в. Жидкостная "рубашка"

Антифриз

Газ

I

Антифриз

Рис.6.

Газ

- ^ Антифриз

ПЯТАЯ ГЛАВА. В этой части работы отражены результаты экспериментальных исследований, когда осуществляется прогрев дизеля, находящегося в камере холода, от имитатора ТАТ-3 Конструктивная схема испытательной установки изображена на рис.7. Макетная установка включает два одинаковых калориметрических бака "1" (полезной емкостью 60 литров каждый), дизель Д-!С0 "2" в агрегатном исполнении, теилопередатще?

устройство "3", выполненное в виде тpvб чатого радиатора, который размещен в картере дизеля, насосный агрегат "4" от системы ПЖД-44, систему дополнительных трубопроводов с вентилями, соединяющими калориметрические баки со штатной системой жидкостного теплообмена дизеля в единый контур циркуляции, комплект измерительной аппаратуры, состоящий из первичных преобразователей (датчиков), преобразователей электрических сигналов и средств записи и регистрации измеряемых параметров.

При испытаниях дизель размещался на специальной тележке в камере холода вместе с частью дополнительных трубопроводов и насосной станцией. Остальная часть опытной установки (калориметрические баки, оставшаяся часть трубопроводов, вентили) находилась в теплом помещении. Благодаря такому размещению оборудования опытной установки удалось'условия их проведения максимально'приблизить к натурным и исключить нерациональное расходование тепла калориметрических баков.

Согласно плану было проведено 3 серии опытов при температуре воздуха в камере холода и начальной температуре дизеля соответственно 233 К, 243 К и 253 К. ¿о всех случаях начальная температура антифриза в калориметрических баках оставляла 373 К, а массовая производительность насоса - Оа = 0,25 кг/с. Графические изображения функции Т^ наносились на бумагу самописца потенциометра и одновременно фиксировались визуально оператором через каждые 30 с. В последующем сведения срав-

писались и табулировались и в виде соответствующих таблиц вносились л память ЭВМ.

Методика обработки результатов опытов основывалась на статистическом подходе к массиву полученной информации.

На рн'с. 8 в виде графиков представлены результаты прогрева дизеля при Тв = 233 К. Из анализа графиков кривых Ti(t) и ТоО) видно, что качественно процессы теплопереноса при прогреве дизеля полностью соответствуют расчетным данным, что свидетельствует о ¡рзвилыгости теоретнчз-скпх посылок представления этих процессов. Однако имеющиеся количественные расхождения показывают, что теплоперенос от антифриза к пассиву корпусных деталей дизеля протекает интенсивнее, чей это происходит на имитационной модели дизеля в зидс емкости с антифризом массой 102,6 кг. Это свидетельствует о высокой эффективности теплопередачи от рабочей жидкости к дизелю п,,и ее протекании в подрубашечиом пространстве и неточностях модели. Однако по конечному результату неточности модели не приводят к ощутимым ошибкам при определении температуры дизеля (Тд) п масла (Тн) в его картере на конечных участках временных отрезков каждого из трех этапов прогрева (не более 1,..3%). Однако в середине этапов эти погрешности достигали 10...15%, что лишний раз подтверждали условность принятой модели процесса теплоперегсса. Четко просматривается инерционность процесса теплопереноса при прогреве дизеля и неравномерность его протекания в разных частях корпуса (на примере головок блока цилиндров основного двигателя). Получены количественные оценки интенсивности' теплопереноса, меняющейся в пределах работы всех трех секций ТАТ-3. Установлено также, что п результате специфичности протекания процессов теплопереноса в дизеле вырапннва-ние тепловых полей в нем идет интенсивнее, чем это происходит при применении СУТ с ТАФП. Помеле завершения прогрева дизеля, когда температура антифриза в области головок блока достигла 333 К, а температура масла в картере стала положительной, дизель запускался с первой попытки и затем устойчиво работал на холостом ходу в течение 15 минут.

Картина, аналогичная описанной выше", наблюдалась при прегрег," дизеля в камере холода, где поддерживалась температура 2*12 К и 253 1С соответственно. гтесколько снизилась интенсивность теплопереноса даже в начальные периоды всех трех этапов, но так же снизилась общая потребность в тепле из-за повышения температуры воздуха соответственно на 10 и 25 градусов.

I этап (420£ ^0)

II этап (г1^ 420)

\

ч т. т,( -233 0)-27 К з к

Т, -—

2

£ г т> М /

Г-" / /

30 &0 60 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 4^0 I, с

о 30 65 и 120 150 160 210 240 2*0 300 330 360 390 420 I, с

т,.к

Ш этап (1260^/^840)

о за и «о |го 1м но гю на т зоо зза зи ззо «о 1-е

"_" -. опытные данные; "....." - результаты расчета

температура антифриза: Т\ - в соответствующей "екции ТАТ-3; Т^ - на выходе из дизеля;

Тц\.....- в подрубашечном пространстве гольвок блоков у соотв ~ст-

иующего цилиндра.

Рис.8.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате критического анализа состояния вопроса показано, что среди существующих средств тепловой подготовки приводов землеройных машин наиболее перспективными являются системы утилизации тепла (СУТ), включающие тепловые аккумуляторы. Рекомендована к использованию конструкция' СУТ с тепловым аккумул гором на фазовых переходах (ТАФП), предложенная Тюменским государственным нефтегазовым университетом. Однако, в части создания жидкостного радиатора, ТАФП сложен и трудоемок и изготовлении. Кроме этого, относительно высокая температура фазового перехода теплоносителя - полиэтилена высокой плотности (ПЭВГ1) предопределяет вероятность "закипания" антифриза, что требует дополнительных затрат на изготовление более сложных конструкций, обеспечивающих вытеснение остатков антифриза в ТАФП при хранении тс-пла з период межсменной стоянки, повышенных требований к технике безопасности при работе с ними. Все это предопределило поиски новых технических решений при конструировании СУТ и, в первую очередь, их тепловых аккумуляторов. Нами предложен аккумулятор теплоемкостного типа, но не в традиционном виде некоторой емкости, аккумулирующей тепло, а в виде многосскционной конструкции. Реализация идеи создания СУТ с многосекционным тепловым аккумулятороу теплоемкостного типа потребовала постановки и решения ряда научных задач, методических разработок по алгоритмам их решения. Это осуществлено в диссертации. При этом:

1. Показано, что для конструирования СУТ с TAT, в частности для обеспечения предпусковой тепловой подготовки бульдозера-рыхлителя, требуется выявить расчетную комбинацию условий работы и нагружения. В отличие от любой реальной комбинации условий работы и нагружения, обусловленных особенностями технологии производства работ при строи гельстве нефтегазопроводов, климатом и грунтами северных районов Тюменской облает,., где они прокладываются, расчетная их комбинация представляет некоторое весьма вероятное сочетание, значение параметров которого статистически представительны.

В результате анализа предшествующего опыта, технологических условий работы бульдозеров-рыхлителей в сезон низких температур на рассматриваемых территориях, статистической Обработки показателей климата и грунтов на основе специально разработанного программного обеспечения установлено, что расчетная комбинация условий работы СУТ с TAT характеризуется некоторыми показателями времени, температуры и степени загрузки двигателя. В том числе это:

- чистое рабочее время tp=3 часа;

. - продолжительность межсменной стоянки машины tx— 16 часов; . • v- продолжительность предпусковой тепловой подготовки - не более' 45 мин,; .

• . - расчетная температура воздуха - ТВ=233К (-40°С);

- начальная температура дизеля и гидробака соответствует расчетной температуре воздуха (233 К);

- начальная температура антифриза в секциях TAT Toi =373 К;

- конечная температура антифриза в секциях TAT после его ."зарядки" ТК|=383 К.;

' - коэффш.лент загрузки дизеля Кд=0,7.

.2. Проведен поиск оптимального числа секций. При этом за основу оптимизации приняты условия, разрешающие противоречия между стремлением -уменьшич'ь массу антифриза в TAT и неизбежным ростом трудоемкости его изготовления и стоимости при увеличении количества секций. Исследования показали, что по критерию минимума приведенных затрат на производство и эксплуатацию предпочтительна конструкция с тремя секциями - ТАТ-3. Масса антифриза .составляет 195 кг (по 65 кг каждая секция).

3. ¡Исследована работа СУТ с ТАТ-3 на всех этапах функционирования. Установлено, что в расчетной ситуации продолжительность нагрева дизеля Д-160 составляет 21 мин (по 7 минут от каждой из секций), а гидробака - 15 минут (по 5 минут от каждой секции). Таким образом общая .•епловая подготовка привода длится 36 минут, что на 9 минут меньше нормативного времени.

• ' 4. Оригинальным устройством предложенной нами системы'явилась конструкция теплосъема с отработавших газов дизеля. Для этого были проанализированы,три варианта построегия жидкостного радиатора. В результате теоретических исследований и численных опытов установлено, что наиболее эффективным теплосъемным устройством является радиатор :в;еиде. пучка мелких труб, помещенных в газовод. .

I 5. Опытная проверка макета СУТ с ТАТ-3, работающего на этапе прогрева дизеля при трех .температурах воздуха и дизеля (Тв=233 К,. Та-243 К. и Тс=258 К) подтвердила правильность моделей теплопереноса при его прогреве, обесцененного на каждом этапе прогрева последовательно от; секций ТАТ-3. Хорошая сходимость расчйтных и экспериментальных данных (расхождения до 7...12%) особенно на конечных этапах прогрева Подтвердила правомерность принятых допущений о стационарности тепло-iiepeiioca ii об отсутствии потерь тепла в СУТ при прогреве дизеля. Пред-

ложенная нами СУТ работоспособна и даже в расчетных условиях обеспечивала запуск дизеля с первой попытки. ■ ;

Конструктивные проработки диссертации легли в основу СУТ для бульдера-рыхлителя ДЗ-117А, разработанной и изготовленной в Тюмен-. ском 'филиале СКБ "Газстроймашина" при моем участии. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения предложенной нами СУТ составил по расчетам СКБ "Газстроймашина" 1 ? млн. руб. на одну машину. Он достигается за счет снижения времени предпусковой тепловой подготовки, облегчения труда машиниста, увеличения быстроты срабатывания гидрораспределителей.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Крамской В.Ф., Самойлова М.И. К вопросу совершенствования эксплуатации строительных машин в суровых климатических условиях. "Эксплуатация машин в суровых климатических условиях" Материалы республиканской конференции, Тюмень, 1989.

2. Карнаухов H.H., Крамской В.Ф. Моделирование и изучение процессов теплопереноса в СУТ./В уч. пособии Карнаухова H.H. Повышение приспособленности мобильных строительных машин к суровым условиям эксплуатации. - Тюмень: ТюмИЙ, 1993, 200 с.

3. Крамской В.Ф. Основы конструирования и расчета систем утилизации тепла мобильной машины. Сб. повышение эффективности землеройных машин. Материалы республ. копф. - Воронеж, 1994, с 90.

4. Крамской В.Ф'., Карнаухов H.H. Дизель - источник тепловой энергии в системе утилизации тепла./В кн. Карнаухова H.H. "Приспособление строительных машин к условиям Российского Севера и Сибири." - М. : Недра, 195J4, 351 с.

5. Крамской В.Ф. Характеристика условий эксплуатации бульдозеров-рыхлителей при строительстве газопроводов в Западной Сибири./В сб. докл. респубч. конф. "Строительные и дорожные машины и их использование в современных условиях" - С.-Петербург : СПбГТУ , 1995, с. !7.

6. Крамской В.Ф. Испытания системы тепловой подготовки бульдозера. / Научно-технические проблемы Западно-Сибирского нефтегазового комплекса. Межвуз. сб. науч. трудов, том 2. - Тюмень: ТюмГНГУ, 1995, с.165.

7. Крамской В.Ф. и др. Устройство предпускового прогрева привода землеройной машины. Патент Российской Федерации №2059049. Опубл. 27.04.96 г. Бюллетень № 12.