автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Проблемы и пути конструктивной адаптации автотракторных дизелей к природно-агрессивным условиям аридного климата

Р Г Б^Й0^^ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ЛШЛЕЗКОДОРвХШОГО ТРАНСПОРТА

г о и:оа 1:9':

Н.1 гфзкзя руксгпзд!

АБДУЛГАЗИС Ум-р Лбдуллаеип

проблемы И пути конструктивной адаптации азтотрл:сгорны;{ дизелей к природно-агрессивным условиям арвдного кли.дата

05.04.02 - ТеплоЕыс двигатели

Автореферат

дкссертацгя« ка соискание учекоЛ степени доктора технических на}к

Харькоа - 1394

Диссертация есть рукопись

Работа выполнена на кафедре Двигатели внутреннего сгорания" Харьковского политехнического университета

Научные консультанты - акадедшк АН ВО' Украииы, доктор

технических наук Шехоецоэ А.Ф., доктор технических наук, профессор Шокотов ИЛС

Официальные оппоненты - доктор техшисс.ккх наук,

профессор Рлзанцео Н.К.,

доктор технических паук, профессор Гутареиич Ю.Ф.,

доктор технических наук, профессор Зайончковсхий В.Н.

Ведущая организация - Головное спецгал! шфовашюе конструкторское бюро по двигателям средней моицюти. Г. Ларьков.

■ Заиугта состоится " июня 1994 г. в часов в ауд ^' на заседании специализированного совета Д 111.04.01 «о тепловым двигателям при Харьковской ' государственной академии келезнодорожпого траиспорта по адресу:

ЗШЪ'О, г. Ларьков - 50, площадь Фейербаха, 7. ■

С диссертгцащкй мокша ознакомиться в библиотеке Харьковской государственной академии железнодорожного транспорта.

Автореферат разослан " М&Я 5994 г.

Ученый секретарь <п«цдагншфошщног© совета

Лялюк В.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Для автотракторных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) характерно исключительное многообразие условий эксплуатации. В широком диапазоне изменяются факторы рабочей срэда ДВС, особенно дорокные_и-природно-климатичаскке,. которые существенно влияют на наиболее важные показатели технического уровня двигателей - их ресурс и топливную экономичность.

Ухудаюние этих показателей тем значительнее, чем сильнее отклонение дорожных и природно-климатических условий от принятых за стандартные и чем хуже адаптивность (приспособленность) к ним двигателей. Проблема особенно остра для экстремальных дорожных и природно-климатических условий. Если для северных широт - полярной зоны, теория и практика адаптации двигателей имеет существенный задел, то для нжшх, а в странах СНГ это преобладаю;^ зона аридного (сухого жаркого), климата, адаптация двигателей ограничена в основном эксплуатационными мероприятиями на осчозе корректирования нормативов на техническое обслуживание. На обширных территориях аридность климата сочетается с высоким уровнем засоленности почвогрунтов. Такое сочетание, усугубленное ^ще и искусственными нарушениями экологии, создает для ДВС крупномасштабную, технически наиболее жео/кую - прнродао-агрессивную рабочую среду.

Многолетние научные наблюдения, предварительные исследования показали, что в природао-агрессивных условиях аридного климата (ПАУАК) ресурсные показатели ДВС ниже, чем в других зонах аридного климата, на 15 ... 25 % и более.

Вышеизложенное позволяет утверждать, что установление научно обоснованных границ.климатических районов и высо" эй природной химической агрессивностью, конкретизация критериев • воздействия ПАУАК на ДВС и оценка запущенности существующих конструкций ДВС от ПАУАК, выявление механизмов воздействия ПАУАК на интенсификацию изнашивания до" лей, определяющих ресурсы и топливную экономичность автотракторных дизелей, разработка методологи! их конструктивной адаптации к ПАУАК является крупной научно-ть.лнческой проблемой, от решения которой зависит эффективность лспользова-ния автотракторных дизелей в обширной климатической loiw.

Цели исследов»ния:

1. Научное обоснование применительно к ""годной зон» границ почвенно-климэтических районов с экстремальным ¿озА Яст.у. нг

- 4 -

ЛВС фактора высокой природной агрессивности.

2. Обоснованный выбор критериев-воздействия на ДВС природ-ло-агрессившх условий аридного климата.

3. Оценка защищенности существующих конструкций автотракторных дизелей от ПАУАК.

4. Выявление механизмов воздействия ПАУАК на интенсификацию изнашивания деталей, определяющих ресурсы и топливную экономичность автотракторных дизелей.

5. Разработка методологии конструктивной адаптации перспек тивных автотракторных дизелей к ПАУАК.

Метода исследований и достоверность результатов. В работе использовалисьрасчетьо-аналитические, теоретически? и экспериментальные методы, привлекались электронно-вычислительная техника, специальная измерительная и регистрирующая аппаратура. Достоверность результатов обеспечивалась современной измерительной аппаратурой и контролем погрешностей.

Научная новизна результатов исследования определяется' теоретическими и оригинальными методическими разработками, обобщениями и рекомендациями. К ним относятся:

- систематизация природно-агрессивных условий аридного климата как рабочей среды ДВС;

- методики и результаты оценки эффективности работы Смлыров топливной и воздухоснабжающей систем автотракторных дизелей в ПАУАК; .

- выявление механизмов абразивно-химического воздействия лрирод-но-агроссивной пыли на изнашивание деталей, определяющих ресурсы и топливную экономиинсть автотракторшх дизелей;

- формулировка принципиально новых требований к отдельным системам и механизмам перспективных дизелей при их конструктивной адаптации к ПАУАК;

- разработка методологии и конструктивных решений по использованию ионообменных процессов для очистки воздуха и очк;;тки-прото-нироваш1Я топлива в перспективных дизелях, пдаптируемых к ПАУАК;

- энергетическая, эксергетическая и термохимическая оценка предлагаемого совмещения-очистки топлива с его протоняпеванием, как способа снижения удельного эффективного расхода топлива ча режимах эксплуатация автотракторных дазелей.

Практическая ценность работы. В результате прс-.>ед-к;их ис-

следований выявлены причини низкой долговечности автотракторных двигателей, работающих на Турэнской низменности, обусловленные высоким уровнем засоленности почвогрунтов,_ко?оры9_вмерт0._с климатическими особенностями и недостаточной защищенностью существующих конструкций автотракторных дизелей создают для последних лриродао-агрессквные условия.

Установлены количественные и .качественные характеристики загрязнителей рабочего тела и топлива, оказывающих абразивно-хи-«тческое воздействие на детали, использование которых позволяет эсуществлять целенаправленную разработку перспективных дизелей, адаптированных к обширным территориям с ПАУАК.

Разработанные автором предложения по адаптации автотрзктор-шх дизелей к ПАУАН рекомендованы к внедрению в производство <!нженерной Академией Республики Узбекистан (Бухарским филиалом).

Реализация предложенного комплекса конструкторско-техноло-тичёских мероприятий в ПО "Ремтрак", Управлении технолмическо-'0 транспорта и специальной техники ГА , "Узбекнефтегаздобычэ" и i сельском хозяйстве Бухарской области с использованием продло-£енной конструкции • высокоэффективнс '0 предочистителя воздуха, цзименением усовершенствованных, на основе использования ионооб-16ИННХ процессов, топливной и воздухоснабзкающей систем, позволя->т существенно улучшить ресурсные показатели автотракторных ¡изелей при их- эксплуатации в ПАУАК.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссррта-1ии докладывались и обсуждались на еже' одних научи -технические конференциях БТИ (Бухара, 1977-1993); : лесоктта научно-•вхничэских конференциях . "Повышение эффективности использования ;втомобильного транспорта и автомобильных дорог в условиях жар-:ого климата и высокогорных районов" (Ташкент, ТАДИ, 1982 и 1965 '.г.); Республиканской научно-технической конференции молодых ченых и специалистов (Бухара, БТИ,'1982 г.); объединенном заседали кафодр "Сельхозмашины" и "Технология машинострое т" (БТИ 984 г.); заседаниях кафедры "Дыс.и-ели внутренне: сгорания" ПИ (1985, 1993, 1994 г.^.); заседают Всесоюзного н^учно-мето-олопгчвского семинара "Проблем создана.. перспективных ЛВС с исоким наддувом" при ХПИ и >:ЛИТ (Харьков, 19.35 г.;, заседаниях остоякно действующего научно-технического ue>t :нар- ctj. i СНГ Диагностика, повышение эффективности и долговечности дк./ате-<зй" (Санкт-Петербург, 1992, 1993 г.г.), заседании секции "Из-

дезкность и эксплуатация машин" Бухарского отделения Инженерной академии Республики Узбекистан (1993 г.), заедании секции "Транспортное машиностроение" Международной научно-технической конференции "Компьютер: наука, техника, технология, здоровье" (Харьков, 1994).

Публикации. По результатам диссертационного исследования опубликованы две монографии (в соавторство) и одна включена а план издания 1994 г., 28 статей, получено два авторских свидетельства и одно положительное решение на получение патента.

Объем и структура работы.' Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, литературы и приложений. Она содержит 230 страниц машинописного текста, 54 рисунка, 30 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность решаемой проблемы, сформулированы цель исследования и задачи, которые необходимо рз-юать для ее реализации, а также сформулировгны положения, которые 'выносятся на защиту.

Первая глава посвящена анализу современного состояния теории и практик", обеспечения адаптивности двигателей к специфике аридного климата.

Первое предложение об учете климатических условий при производстве автотракторной техники было сфородулкровано Вешк^овш Д.П. (1954 г.), причем территория нынешнего СНГ радалял-зсь по температурным условиям всего на три основные гот: и&шфыоя, умеренная и жаркая. Следующим шагом на пути разработки требований для создания региональных машин явилось дрсдлокедае НАМИ (1970 V.), з котором особо выделялась зона сухого жаркого .(аридного) климата с учетом показателей влажности воздуха.

Кохом II.И. были предложены математические модели для балльной оценки технической жесткости климата, в частности, для аридного климата:

х (1 +0,0075 • Аоу т) • (1 - 0,03 • ) • (1+0,08/<рт) • (1+0.09 пт)х х(иО.Ш2-Х1г), И)

гдз, применительно к годовому периоду, г - среднее знэ-

& . .СО 1

чанае максимумов температуры воздуха за три наибохве теплых месяца, °С; - среда-зе значение абсолктюго максимумэ температуры воздуха за три• наиболее тешшх месяца; и - сумкараа?

юлнечная радиация за три наиболее теплых месяца, кДк/м2; Асут -¡рвдняя непериодическая а>яглитуда суточных колебаний температуры юздуха за три наиболее теплах месяца, °С; V - средняя скорость !етра за три наиболее теплых месяца, м/с; ф - среднее значение' )тносительной влажности воздуха за три наиболее теплых месяца, в (олях единицы; пт - среднее за месяц число дней с пыльной бурей [ мглой за три наиболее теплых месяца; - продолжительность юриода в месяцах, когда средняя температура воздуха выше 0°С.

На наш взгляд, отмеченная математическая модель справедлива щя машин с идеально защищенными от попадания пыли механизмами. Сак явствует из математической модели О), повыиение скорости *етра влечет за собой снижение температуры обдуваемой машины, 'ем самым снижая техническую жесткость. В действительности же извинение средней скорости ъатра в условиях аридного ".лимата неминуемо влечет за-собой и ро.ст запыленности, следовательно, до-гсшштельно повышает техническую жесткость рабочей ср.ды ДОС. 1ля автотракторных дизелей, потребляющих за смену работы в усло-шях аридного климата тысячи кубометров'запыленного и.засоленно-*о воздуха, а также сотни литров загрязненного засоленной пылью I обводненного топлива, решающими оказываются степень подвержсн-гасти почв Еетровой эрозии, обусловленная скоростью ветра и ;тепеныо засоленности почво^рунтов.

Когда речь идет об уникальных почвенно-климатичесюгх зонах, целесообразна но балльная оц<..жа технической жесткости рабочей :реды ДВС, а необходимо научно обоснованное географий"ское очер-гавание границ региона и разработка целевых технических требоЕа-шй к конструкции перспективных ДВС, предназначенныл для исполь-ювания в конкретном регионе.

Из-за отсутствия требований к основным системам и механиз-|&м дизелей, предназначенным для эксплуатации в ПАУАК, целенап-завленная их конструктивная адаптация (даже без разделения на юш) не осуществляется. Б результате, во всей зон*- аридного слимата стран СНГ автотракторные дигэли эксплуатиругтся в основ-юм при их стандартном исполнении - с недопустимо низкими пока зателями долговечности (ресурса).

До настоящего времени отоутстьле конструктивней ^даптиро-зашюсти к различным почвенно-климатичэским /гловиям а^отрьк-горшх ДВС стремились в основном компенсировать эксшгуатац>зщш~ я мероприятиями, однако без надлежаще! . учета почвеино-климагл-

- а

ческих особенностей различных регионов. Под определения "жаркий-сухой" и "пусини и песчаные почвы", оговоренные в нормативны} документах, географически подпадают, например, пустыни Средней, Центральной Азии'и Северной Африки, имеющие сходные климатические, но резко отличающиеся почвенно-минералогические и гидрогеологические характеристики.

Таким' образом, для обеспечения конструктивной адаптации ДЗС к ПАУАК целесообразно комплексное исследование система: "Дочвзн-но-климатические факторы - рабочая среда ДВС - ДЕО", развернутая схема которой приведена на рис.1.

Вторая глава посвящена научной дифференциации территорий с ариднш климатам с целью выделения районов, представляющих для автотракторных дизелей условия с высокой природной химической агрессивностью.

На примере обширной Туранской низменности показаны причины образования территорий с высокой засоленностью почвогрунтов в условиях аридного климата, обусловленных воздействием естественных факторов и экологических изменений в этих районах. Формирование гфиродно-химически-агрессивной рабочей среды ДВС обосновано наличием двух основ!!кх факторов - аридное»! климата и засоленности почвогрунтов.

Пыль, яцляадуюся загрязнителем рабочего тела к топлива,' непосредственно оказывающую влияние на ресурсные показатели ДВС, принято характеризовать ее концентрацией в воздухе шагшлешю-стью воздуха), дисперсным и минералогическим составами. Если такой, на наш взгляд, упрощений подход приемлем для районов эксплуатации ДВС с умеренной технической жесткостью климата, то для ПАУАК требуется существенное уточнение первых двух из них (запыленности воздуха и дисперсности пыли) и введение новых вззиых характеристик, учитывающих гипсоноскосгь и солесодержание шли.

Использование для расчетов эффективности, гшлеемкости и периодичности обслуживания воздухоочистителей автотракторных дизелей мгновенных значений 'запыленности воздуха приводит к недопустимому .занижению результатов. На наы взгляд, для таких расчетов з^имекгтвлыю к ПАУАК, целесообразно пользоваться средними, кзавгигааи по времени, месячными или сезсяшими значениями запы-леадзгт еаздуха

Пн= 1-1 Jn ______[2)

-----------

где ф1# <р2, ... фп - центры интервалов изменения мгновенных значений запыленности воздуха, г/м3, принятые по возрастающей геометрической прогрессии; в обвеем случав срп= ф; • ' с первым членом ф^ 0,000625 г/м3, представляющим собой центр принятого интервала запыленности 0,005 ... О,00075.г/м3 и q » 1,5; т,, ... tn - месячная (сезонная) продолжительность каждого принятого интервала запыленности, час."

Наиболее типичные водорастворимые соли, содержащиеся в поч-во^рунтах исследуемого региона, мокно расположить в порядке убывания концентрации .

На230д > MgS04 > ИвС1 >Са(НС03)г > MgC03. (3)

Для оценки корродирующего потенциала этих солей определены уравнения связи между общим содержанием водорастворимых солей в пыли (X) и содержанием коррозионноактивных анионов ( У30г- и Ус1-Ь в % от сухой массы пыли:

У30г- = 0,301 + 0,473-X; (4)

УС1- = 0,192-Х - 0,026. (5)

Засоленность почвогрунтов, вследствие дробящей работы солей, является дополнительным шлес1разующим фактором, о существенности которого можно судить, сравнивая вели'птаы пылевых нагрузок на воздухоочиститель тракторного дизеля на сильно засоленных и нэ-засолонных почвах в равных аридных климатических условиях. Так, в летне-осенние месяцы пылевые нагрузки на воздухоочистители на сильнозасолешшх почвогрунтах до 1,4 ... 2,5 раз превышают этот показатель для зоны незасоленных почв, достигая и,35 г/м3.

Результаты анад-.за солзсодержания большой ЕЫборки проб шли с последующей статистической обработкой показали, что суммарное содержание водорастворимых солей в шли на дорогах с твердым покрытием колеблется в пределах от 3,6...8,U3 % по массе, на без дорожье - 6,1...22 %, достигая в отдельны" случаях 36...40 % по массе.

Особенностью минералогического состава лили исслегльмого региона яЕЛяется ого высокая гилсоносность.

В главе также показано, как ПАУАК юсобствуот образованию

электролитов в дазвмыюм vouxzze, обусловленных обводнением и загрязнением сояасодоргзхей пшью, резко яовыаэвдкх. корродирующий пошадгал тсшква. Осшшнм ксточкиж сйе-одн^шя является атмосферная влага, ешхексяррааяся на стенках цистерн и баков, вследствие резких перепадов температур топлива, обусло&яеншз. шша среднесуточными перепадами температур воздуха (в хетвй период до 1Э,8°С), высокой солнечной радиацией <до д.i ■ SO5 stEc/Is^-biecJ)., и высокого альбедо, достигающего из солончаках, езрзземах, песках до 50...GO %. Максимальное значение температу-рл топлива з баке достигает 58...60°С, з ночью снижается на 26---34°С.

Обводнение и почти круглогодично положительные температуры топлива, ограниченный доступ к нему воздуха, создают условия для ЕОражэния его анаэробными микроорганизмами, продукт метаболизма которых являются другим источником повышения корродирующего по-тегщиала. дизельного топлива.

Завершается вторая глава теоретическим обоснованием кр»гте-с&а коррозионной активности солесодеркащей шли как загрязнителя рабочего тела и топлива - на основе анализа реагирования солей es гшвературно-влажностные условия цилиндра дтаеля в ходе era рабочего процесса (см. рис.2).

%'szbсообразным показателем коррозионной активности "олэсо-даркгзл щт является концентрация хлорид- и сульфсг-иож.н при фшжраагзкзм ах увлажнении. Оба эта иона являются взболгшмя акта^а-тэг-ана; гдзржззии-

ipzzuz. rcass зиеззйш.ена оценке защищенности автотракторных дазелг5 от ЯШЯ. Зйаздржвккошаа опенка надежности серийных зоздухоочяиагеея&й gg&x. ккрзва юшользувшх дизелей КачА8-740.1, Д-ОШ к Д-163 >в сгртзд шевзж вивши нагрузок показала, что их наработки до достяашна Ерэдавкк»"» с&ствяекя клеит рассеивание, соответствующее ьзкоду ведшшйидав рягпфвгэяеыкя. и составляют, cootbotctb31iho, лишь 900 km, и йй„.» 5«сс!э-"н-

Oxtндовые испытания воздухэФгяовгавлай иг салеарспя-тцаекость и стабильность счистки показал»», что Еляъжяя -s^ro «osftfesvo»-тз пропуска пили е сухих комоинировашт. зозда&рчдегуйтеяей х ксэ$фш.тен/ пропуска солевой компоненты поода- четырох-уята краглего обслуживания бумажных фадьтрущих элементов (с трао-дичяче.'ыа Ui,i> мото-ч) ухудшаются, сооуветствгинз, до о,0-1 и до 0,14, обуславливал резкое уксиш^то ресурса ояшчдол^п) ;>лс-

мента до 50...62,5 мото-ч.

На работу тошгившх фильтров 2 ПАУАК отрицательное влияние оказывает высокая обЕодняемость топлива, обуславливая переход солей в ионное или растворенное "состояние и резко снижая солсза-держиважщий эффект фильтров.

Следствием загрязнения рабочего тела и топлива солесодержащей пылью является Повышенная интенсивность коррозионной составляющей износа, находящаяся в тесной взаимосвязи с вероятностью локального увлажнения трущихся поверхностей.

Для выявления условий и закономерностей коррозионных процессов проведены сравнения температур тепловоспринимаицеЯ поверхности цилиндра по высоте его образующей на различных установившихся режимах работы дизеля с текущей температурой конденсации влаги из рабочего тела и продуктов сгорания топлива в функции угла поворота коленчатого, гала на примере быстроходного тракторного дизеля СВД-18Н (4 ЧК12/14).

Текущие температуры конденсации чяагк Тк определялись по текущим значениям парциального давления водяного пара, которые отыскивались по параметрам рабочего тола в цилиндре дизеля. Наложение диаграмм изменения температур вдоль образующей зеркала

цилиндра на установившихся режимах N , 0,5-И , N

х.х ном ном

на диаграммы изменения температур фазового перехода (конденсации) влаги по ходу поршня на тех ке режимах работы дизеля показало, что на малых нагрузках (от N до О,15-М ) в верхнем

х. х ном

поясе цилиндра возникают условия для электрохз отеской коррозии

(см. рис.З). При дальнейшем повышении нагрузки на дизель от

0,15-11 до N температура зеркала цилиндра превышает темном ном

поратуру фагового перехода влаги, т.е. условия для электрохимической коррозии отсутствуют.

Во время переходных процессов изменение температуры зеркала цилиндра часто отстает во времени от режима работы. Наблюдается так называемая тепловая инерция, продлевающая вероятность лекального увлажнения конденсатом зеркала ципиндра. Чем интенсивнее нагружается дртатель и чем бочьше степень' неравне"зрпос:и нагрузки, тем продолжительное существование условий для Рпоктро-химической коррозии в каждом цикле нагружения. На., юлее влиятельной является частота изменения нагрузки от 0,07 до О,У. Гц.

Кроме того б ИАУАК продолжительность электрохимической коррозии в каждом paOovjM цикле дизеля продлевается обращением водного конденсата в электролит высокой концентрации, способствующий замедлению обратного, фазового перехода - испарения.

В работе установлено, что последствия электрохимического воздействия среда на поверхности металла реализуются в основном в галтинговой форме. Так, изучение микрофотографии зеркал цилиндров тракторных дизелей, подвергнутых изнооным испытаниям с подачей солесодержащей пыли, и зеркал цилиндров таких дизелей, эксплуатируемых в 11АУАК, показало, что в герхнем поясе гильз, в зоне вероятного увлажнения, очевидны коррозионные питтинги достаточно большой плотности. Причем, саше крупные питтинги пересекаются наиболее глубокими рисками абразивного происхождения, направленными по образу щей гильзы цилиндра.

Пнттингообразунцему характеру протекания коррозионного процесса на зеркг пах цилиндров двигателей способствуют следуэдио обстоятельства:

1. Преобладающе капельная конденсация влаги на зеркале цилиндра.

2. Изготовление гиль», как правило, из легированных чугукоз АЧС-2, АЧС-3, а вставок в верхнюю часть некоторых из нкх - из высоколегированного чугуна, т.е. хромоникелевых сплавоз. как известно весьма податливых к питтингообразовакию.

3. Высокая температура зеркала цилиндра, способствующая увеличению скорости питтинговой коррозии и возрастанию числа питтингов па единицу поверхности металла.

Наличие в составе загрязнителя рабочего тела солей-хло-рвдов, поскольку шттинговэя коррозия проявляется прездо всего под воздействием электролитов, содержащих депессиваторы-галогена, особенно хлор-ионы.

&.. Наличие в достаточном количестве, помимо ионов хлора, окислителя - кислорода.

Места инициирования питтингов справедливо принято сбьяснять неоднородностью распределения легирующих элементов и примесей в кристалле основного металла и наличием локально незащищенных от коррозии ','очек. На зеркале цилиндра ЛВС, эксплуатирующегося в ПАУЛК, инициарущим фактором питтингообразования оказывается еще и повышение температуры- конденсации апзги в шероховатостях, способствующих локальному опереженик1 образования метро- и макрс:о~

даль конденсата. Последние, вместе о неоднородностью и незащищенностью металла, очевидно, определяют места питтингоооразога-ния. Качавшие образовываться питтинга поддерживают повпвешше температуры конденсации влаги~в—ниг~и окончательно^становятся центрами конденсации влаги, т.е. местами питгингообразования.

Минеральные частицы пыли, оказывая на зеркало цилиндра абразивное воздействие, одновременно способствуй активации электрохимической коррозии. Происходит это вследствие приобретения в воде частицами пыли отрицательного поверхностного заряда. Измеренный нами -электролитический потенциал, частиц натуральной шли в воде достигает 40...50 мВ. Это обстоятельство в электролитах, образованных соле содержащей пылью, способствует специфической адсорбции на минералах катионов (!{а+, К+, Са2*, ¡¿д2*) солей: . з ОН + МеС1 Б! - ОМе + Н+ 01", (6)

где Ме - На+, К+; .

[з 31-0Н]г+Ме80д ^ Э 31-0-М9-0~31а (7)

Ы 31-0Н)2+МеС14 з Б1-0-Ме-0-31е +2СГ+2Н+; (В)

где Ме - М^, Са2+.

Таким образом, обретение минеральными частицами в водной среде отрицательного поверхностного заряда и специфическое адсорбирование на них катионов солей способст: /ют освобождению анионов, тем самым катализируя депассивацию зеркала гдлиндра и, в конечном счете, питтингогбразование.

Механизм питтинговой электрохимической коррозии при каталитическом действии минеральных частиц шли, можно объяснить сле-дувдим образом. Электрический ток в образовавш^ся на зеркале цилиндра мккрогальванических элементах, вовлекает освобожденные в результате специфической адсорбции ашюш солей (хлор-ионы, сульфзт-1юш) Енутрь зоны питтинга и образует там концентрированный раствор с^лей железа. Увеличение в зоне питтинга концентрации коноЕ-депассквато- ров (С1~, БО^") приводит " повышению скорости растворения металла, что в свою очередь г'зывает авто-^аталшз - рост силы тока и дальнейшее концентрирование зшсж в юлости петтинга. Зеркало цилиндра, то1' ее ее. верхний смачиваемый конденсатом :ояс, является осдим катодом для -сех развп^ай-51хся питтктговых зон. Олисьяный процесс с:, .мчтич^ски „пяснвн на же.4.

В каждом цикле рабочего процессе дизеля катодная поверх-

ность частично обновляется, в основном за счет абразивного изнашивания, что может способствовать обнажению новых очагов инициирования зон питтингов.

Шттшги с точки зрения разгерметизации камеры сгорания дизеля но представляют серьезной опасности, если би не форсирующее их действие на абразивное изнашивание, особе дно поршневых колец, ведущее к ускоренной разгерметизации цилиндров, так как в зонах питтшговых каверн упрощается внедрение более крупных абразивных частиц в материал гильзы.

Оценка влияния солесодержащей шли на рьоурс автотракторных двигателей осуществлялась путем стендовых ускорегашх износных испытаний, с раздельной подачей пыли в цилиндры нового, заводской сборки дизеля Д-144 (4 410,5/12), прошедаюго предварительно 60-часовую обкатку с последующим техническим обслуживанием. В первый цилиндр подавалась натуральная солесодержащая пыль, во второй цилиндр подавалась такая же натуральная пыль, но отмытая бидистилированной водой до полного избавления от солей, в чем убеждались, получив последние водные вытякки с электропроводностью 8,0-Ю-6 1/(0м-см), с последущей их сушкой.

Эксперимент проводился по программе 100-часовых ускореншх износных испытаний на постоянных нагрузочных, скоростных и температурных рекимах. За основные изнашивающиеся детали били приняты цилиндры и компрессионные кольца.

Результаты износных испытаний показали , что более ускоренным (на 15 %) оказался износ в первом цилнндре, куда подавалась натуральная солесодерзкащая пыль.

Для уточнения полученных результатов стендовых испытаний, с учетом неустановившихся нагрузочных и тепловых режимов при рядовой эксплуата(даи, проведаны сравнительные эксплуатационные испытания качественно однородных групп дизелей.

В качестве представителей двигателей автомобилей-самосвалов были исследованы дизели КамАЗ-740.1 (8 412/12), а строительно-дорохашх машин - дизеля Д-160 (4 ЧН14,5/20,5).

В первую статистическую выборку (А) относили двигатели автомобилей, поступавших из предприятий, расположенных и работающих на территориях, имеющих засоленные и сильнозасол?.нныв почео-грунты. Во вторую статистическую выборку (В) относили двигатели, поступавшие из предприятий, расположенных и обслукинающих. терри тории с дазасолонныш'-почвогрунтеми.

Аналогично осуществлялся сбор и разбивка на выборки А и Ч статистического материала и по тракторным дизелям.

Установлено, что распределение ресурсов _дизелей, близко к закону нормального распределения (рис.5). оценку исследованиям давали, руководствуясь общим принципом'Применения статистических критериев согласия %й.

Результаты эксплуатационных сравнительных исследований з условиях аридного климата показали, что на сильно засоленных территориях ресурсы автомобильных дизелей на 31 % (ДЬ~=38809 км), а тракторных дизелей па ?А% (ЛЪ~ = 621 мото-ч) нижа, чем на территориях с незаселенными почвогрунтами.

Возрастание интенсификации изнашивания за счет сол-ъого фактора с 15% при стендовых испытаниях до 24% при эксплуатационных испытаниях обьясняется переходом на реальные нагрузочные и тепловые режимы работа тракторного дизеля и возрастанием пылевой нагрузки на воздухоочиститель в эксплуатационных условиях.

Выше показано, что из известных форм изнашивания определяющих деталей автотракторных дизелей подавляющее зчачени: исследователями придается абразивной. Поэтому оценка ресурса таких дизелей ограничена расчетом абразивного износа зеркала цилиндра и уплотзительного кольца поршня безупречно отрегулированного, ра-ботаицего на номинальном теплогом режиме дизеля.

Идя по пути корректирования применительно к ПАУАК известных уравнений определения ресурса дяьвлей в работе за основу принята математическая модель А.К. Костина, получения по результатам эксплуатационных испытаний и корреляционного ана. ¡за вшяния на ресурс дизелей: особенностей конструкции двигателя (К); диаметра цилиндра (Б); теплонапряженности деталей (Чп>; максимального давления сгорания частоты вращения вала (п); частоты

изменения режимов запыленности воздуха (ф); числа дней с

дождевыми осадками и снежным покровом в год (Д„).

Заменяя показатель мгновенного значения запыленности : .«духа ф (мг/м3) на предложенное во второй ллаве его средне свешенное по времени значение, т.е. усредношгую пылевую нагрузку на воздухоочиститель Пн(г/м3), математическую мсп„зль ресурса дизелей в ПАУАК представил, в следующем виде:

г о.зз й-(1-Е -П-КГ0)

т _ к__° н ■_____<' \

~ -0.7.„0.13 • '

чп дс

Множитель Ес еводзк с целью учета солевого фактора, полу--' ценного при описанном выше сравнительном эксплуатационном ресурсном испытании, причем

Ес » <2-Ьсв - £СЛ>/ Ьов. (Ю)

В четвертой главе осуществлен в;>бор способа химической защиты дизелей и приведены кснструкторско-технологические мерогфи-ятия но адаптации автотракторных дизелей к ПАУАК. Доступным, достаточно эффективным, но нашей оценке, является путь поькпзекия эффективности фильтрующих устройств вопдухоскаСжающей и топливной систем да ионного уровня, сочетаемый с оптимизацией профиля температур рабочих поверхностей цилиндров и увеличением хкмичес-кой стойкости применяемых конструктивных материалов.

Распространенные среди традиционных способов химической гасоочистки сорбционно-десорбциончые метода технически реализуются при использовании твердых к-жидких поглотителей. На наш взгляд, химический этап очистки воздуха и топлива на дизеле целесообразно осуществлять на основе нетрадиционного для этих сред способа - применения ионообменных процессов с использованием в качество поглотителя ионно-обманвых смол К.У-.-2-ач датиодит} и АН-31 (анионит), которые широко освоены прачы2Ш?иностью Узбекистана.

Иониты, как сорбента ионов и аэрозолей, ьчгодно сочетают свойства жидких и твердых сорбентов, обладайте высокой у вольной обменной емкостью, химической стойкостью, механической прочностью, простотой регенерации и разнообразием их физических форд.

Известно, что баз диссоциации солей в вода на катионы и анионы иояообмон невозможен, поэтому ионообменный процесс требует перевода химического этапа очистки воздуха и топлива на мок-" рый способ.

Для обессоливанля вбды, предназначенной для промывки в ней воздуха и топлива, принял! катионы в Н-фзрме и анионы в ОН-форме. В принятом варианте вторичным продуктом ионообм&на ■ явится вода. Уравнения протекающих при этом реакций без стехкокотриче-ских коэффициентов, с учетом состава солай, содержащихся в атмосферной пыж, выглядят следующим образом: на катионите

сз'

г*

нсо:

н'н + и^* + 01 Ка* на анионите

Н4 НСО^ . ИОН + Н* + С1" Н* эо!-

' Са ' НСО-

% + Я* + С1~ , (11)

1 На з0г --------

зоГ

С1~

нсо:

+ н,о

(12)

где й и Н - неделимые агрегата (матрицы) катионам а и внионита.

,' В нашем случав возможны двухступенчатый и смененный ионо-оСменныо процессы.

Смешанный, бесступенчатый ионообменный процесс более прост в исполнении. Равномерное чередование зерен катионитов. и аниони-тов способствует тому, чт значение рИ в зоне обмене близко к .нейтральному. . •

Типы и конструкции мокрых пылеулавливающих аппаратов,позволяющих, на наш взгляд, использовать ионообменные процессы,весьма многообразны. Если их рассматривать с энергетической■ точки зрения, в выигрышном положении оказываются газоочистные аппараты ударно-инерционного действия. Наиболее компактными и эффективными из них считают ротоклоны.

Для более полного удовлетворения требованиям, предьявляемым к воздухоочистителям ДВС, реконструкция ротоклона осуществлялась по двум направлениям:

1) обеспечение компактности и работоспособности на мобиль- -них машинах;

2) обеспечение возможности использования ионообменных процессов для постоянной деионизации вода в ротоклоне и придания последней, при необходимости, антифризных качеств.

Повышение компактности ротоклона путем придания импеллеру кольцевой формы, без снижения эффективности очистки, практически исключает и возможность эго Еыглубления из вода пр" наклонах и качках, что и позволяет исполъзгвать полученную конструкцию в качестве воздухоочистителей тракторных дизелей, работающих 1 преобладающа на относительно стабильных с: ростнцх рбхимах. (рис.6).

Необходимо■ омывание зерни^ткх иЬнитов водой ь ротоклона предусмотрено за счет ее самооборота. Для ..рпаю»п вод.- в зимнее гремя антифризных свойств выбрана инертная к ионитам доввка -пропаитршл С3Н5(0Н)3-

. Как показали теоретические исследования и предварительные эксперименты, помутнение деминерализуемой в воздухоочистителе води ведет к снижению рабочей обменной емкости монитов. Следовательно, чем'полнее будет защищена ионообменная ступень от попадания в нее механических минеральных загрязнителей, тем эффективней будет использоваться■обменная емкое, ь катеонитов и анио-нитов,' возрастает продолжительность работы воздухоочистителя до очередного ТО, что обуславливает'Потребность в предочкетите'де,' обладающем высокой степенью очистки (90...98%), при минимально возможном аэродинамическом сопротивлении (не выше 0,9...1,0 кПа).

Как показал анализ конструкций инерционных очистителей, наиболее эффективным, имеющим наименьшее аэродинашпгесков сопротивление, пригодным для модернизации является прямоточный моноциклон с тангенциальным входным инерционным аппаратом. Для улучшения организации воздушного потока за входным инерционным аппаратом'в конструкцию моноциклона в иастокцэЛ работе' введен налравлящлй стакан.

Для того, • чтобы ■ усилить центробежное поде, затухающее, по мере удаления воздуха от инерционного аппарата, за направляющим стаканом на центральной трубе установлен дополкителыЕй инерционный аппарат (рис.7).

Применение средств организации воздушного потока за входным инерционным аппаратом позволяет беи ощутимого яошкэния азродинашческого'сопротивления мошциклона, выделить иа воздуха бол ре мелкие фракции пыли, которые в обычных конструкциях не сепарируются. Такая активация сепарации весьма ваша вследствие обнаруженной в настоящей работе повышенной хпдачоской активности мелких фракций шли.

разработана методика расчета модернизированного моноцикле-на. ¡критический (минимальный) размер частиц, поддающихся сепарации, после представления их массы через геометрические размеры ( г ) и плотность ( р ) определяется зависимостью

кр

4,5-Л-тЭ,

Ргоах

П. I Х ' А »

р + тд >

(13)

где т) - коэффициент динамической вязкости воздуха; В., - больший рздиуе направляющего стакана; И, - радиус отводной трубы; -и д ^ - тангенциальные составляющие скорости потока воздуха у

- 19 - .

стенки корпуса и центральной трубы; - максимальная

радиальная скорость такого потока.

Полученные расчетным путем по формула <13) значения критического размера частиц, - прзг"оптШйгаом'"сЬотаетаении- рвзморов прямоточного моноциклавв составили порядка 3 мкм. Прямоточный моноциклон без предлагаемых средств организации воздушного потока за входным инерционным аппаратом имеет- расчетный критический размер сепарируемых частиц более чем в два раза больший-б,8 мкм.

Расчетный коэффициент пропуска для эксперкменгального пред-очистителя составляет .2 %. Коэффициент пропуска пыля, определенный экспериментально, равен 3 %, что свидетельствует об удовлат-зорительной точности выполненного расчета предочистителя. Заме-гим, что серийный моноциклон при сепарации натуральной пыли региона имеет коэффициент пропуска до 35 %, что доказывает преимущества модернизированного _ мо'тоцтлона.

Воздухоочиститель, составленный из предочистителя (модернизированного прямоточного моноциклона) и ударно-инерционного юнообмеиного воздухоочистителя, оснащенного циклонным каплеуло-жтелем, был испытан иа полноразмелном дизеле 8413/14. Результаты экспериментов показали, что общий коэффициент пропуска соста-!ИЛ 0,0002.. .0,0006 при коэффициенте пропуска солевой компокэнты или 0,0001...0,0002. Отмечена стабильность лэродикамичвского «противления воздухоочистителя на уровне « 2,8 кПа в период южду ТО.

Для решения проблемы нейтрализац)"! коррозионг активных мик-ю- и макрокапель электролитов в дизелы^м топливе предложен яособ, основанный на дополнительном снижении скорости протекала топлива через фильтр,с одновременным обеспечением последова-ельного протекания ионного обмена мевду маловязким отстоеннкм одним электролитом и катионитом с функциональной обменной груч-ой в виде ионов водорода (протонов - Н+) на первой ступени и Н~- анионитом на Етор Л ступени, согласно уравне"иям (11) и 12). При этом должны примэнятьс: иониты, достаточно стойкие и нертные к топливной среде, например катионит КУ-2-8ч и анж хт В -17-8.

Кэ рис.8. приведена схемь ионообменного 'гилмра. Внутрь орпуса (1) вкладывается катализирующая „¿-чатр" ка^-эта (2), астично заполненная политом. Под кассету подъедена роз тка {'Г ходного топливопровода (4). На несуща крышке (Ь) р.чсиолотан

выходной трубопровод (3), Водный отстой топлива (6) скашивается в нижней части корпуса. Постоянная свободная Оарботация гранул ионита (8) восходящим потоком топлива способствует интенсивному ионному обмену. При раздельном осуществлении ионообменного процесса при очистке топлива используются две последовательно соединенные (катионообменная и анионообменная) ступени.

Наряду с очисткой топлива от коррозковдактивных ионов, ионообменный процесс позволяет осуществлять еще и очзнь ценный, малозатратный эффект - наводораживаккя (протонирования) дизельного топлива. Ьыполняется это путем смещения реакции ионного обмена в сторону повышения кислотного числа и осаждения протонов (Н+) на свободные, ранее неиспользованные фракции углеводородов, входящих е состав дизельного топлива.

Обеспечение стехиометрического уравновешивания утрачиваемых •электролитом протонов осуществляется осаждением экионитов солей на поверхности акцепторов в виде N1, Си, Ре, оказывающих к тому же па протонирование и каталичэское действие-. Так, например, протонирование влкена - 5 Бутилдодецева 4 <С16Кзг) при помощи акцептора-катализатора з виде Рег+ приводит к образованию п - гексадекана (цетзна) - С^Н^ в следующем виде

12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 СН3 - СН2 - О!, - СНд- СН^- с^- СЕ,- С = СН - СЕ,- —

' СА-

,---г-1 (И)

1 +2Н |

12 11 10 9 . о 7 6 |_5__4 _] 3 2 1

--»СН3- СЕ,- СЕ,- СЕ,- £212- СЕ,- СЕ,- СН - СЕ,- СЕ,- СЕ,- СЕ,.

С^Нд

Испытания эффективности ионообменного топливного фильтра "показали, что как при раздельном так и при смешанном вариантах ионного, обмена достигается положительный результат - коэффициент пропуска ионов снижается до еи = 0,0002, что полностью исключает проявление их коррозионной активности.

Для ослабления обводненности топлива целесообразным направлением его прохождения через фильтр тонкой очистки предложено считать - от оси к стенкам корпуса и наличие отстойника на дне этого корпуса. Возможны и другие мероприятия по сепарации воды

из.топлива.

Температура воздуха в подкапном пространстве автомобильного дизеля, при температуре окружающего воздуха 42...43*С, составляет 79...89*0., Поэтому, одновременно о принципиальным изменением конструкции воздухоочистителя, для всех ДВС, эксплуатируемых в ПАУАК, предложено воздухозабор обязательно выносить из- подкапотного, пространства на уровень крыши кабины, что значительно снижает пылевую нагрузку и температуру воздуха, поступающего в цилиндры.

Оценка эффекта снижения температуры потребляемого воздуха на показатели дизеля была выполнена путем проведения теплобэлан-сш!Х испытания двигателя типа ЯШ-238 (8413/14), воздухоснабже-ние которого на стенде осуществлялось с исходной и модернизированной системам!.

•При реконструированном варианте воздухоснаб&ения наблюдалось улучшение топливной экономичности по всей нагрузочной характеристике, поскольку повышаются заряд цилиндра и коэффициент избытка воздуха а. Последнему способствует и снижение цикловой зодачи топлива при данной нагрузке. Результатом роста а при цакной нагрузке является существенное понижение температуры быту скных газов 1; . _

На рис.9 показаны относительные величины теплового баланса % = 1 - Чг, (15)

'де qг - отвод теплоты от дизеля в рабочую среду. Для дизеля без ¡адцува

Чг = Чух + ■ (16)

■де. - относительные потери теплоты топлива с отработавшими уходящими) газами; ■ qт, - суммарный теплоотвод от двигателя, :кладывающийся из потерь: в охлаждающую воду qв, в масло чм и от ненок двигателя в окружающую среду ооот. т.е.

= % + О« + Чоот <17)

Общей причиной повышения 7|а дизеля, кроме увеличения а, вляется еще и уменьшение отвода теплоты от дизеля в окружающую реду за счет уменьшения потерь теплоты с отработавшими га-8Ш ^уя' ^Р'-1 неизменной для данных нагрузок и температур потре-лнемого воздуха величине

Практическим результатом рассмотрешюго является улучшение лтливной экономичности по всей нагрузочной характеристике при

- 22 -

уменьшении температуры поступающего воздуха.

Эксплуатационные испытания тракторных дизелей Д-160 и А - 01M в ПАУАК показали, что реконструкция фильтров воздухосна-бжающей и топливной систем способствовала повышению ресурса со среднестатистических 1950 мото-ч до 5260 мото-ч.

Далее в четвертой главе рассматривается эффект совмещения очистки топлива с его протонированием как дополнительный. резерв повышения топливной экономичности дизелей, работающих в ПАУАК. В главе приведены для сравнения данные о параметрах рабочего процесса дизеля 4ЧН12/14, работающего на стандартном и протониро-ванном топливах на режимах нагрузочной характеристики. При этом обнаружено уменьшение удельного эффективного расхода топлива при работе на протонированном топливе на 3...4 г/(кВт-ч) по всей нагрузочной характеристике (рис.10) при одновременном снижении температуры выхлопных газов на 7... 14*0.'

При анализе полученных результатов экспериментов были использованы возможности как первого,.так и второго принципов термодинамики (тепловые и эксергетические балансы).

Использовались балансы потоков эксергии в абсолютных и относительных величинах, которые имеют вид:

Етоп = N. + Еух + S D± + Г. Q±, . (18)

и . •

0топ = V+ V + 2 <pi + S qi* <1э)

где Е„ . N , Е, . £ D, и 2 Q. - соответственно, эксергия тошш-

TOlI ô у л X д.

es, эффективная мощность дизеля, внешние потери эксергии, сумма внутренних потерь эксергии и эксергия и анергия (суммарно) потоков теплоты в воду, масло и излучением.

По оценкам различных авторов эксергия тошцта несколько отличается от химической теплоты топлива (в большую или меньшую сторону); в работе принято их равенство.

В работе показано, что увеличением только низшей теплоты сгорания при наводораживании топлива . за счет протокирования нельзя полностью объяснить указанное выше уменьшение удельного н^г'тихного расхода топлива. При,гонение эксергетического метода при анализе позволило сделать вывод о том, что кроме процесса с.сащштя яоков водорода на свободна«, неиспользованные связи не-г^двльних фракций углеводородов, входящих в состав дизелгного дедаиа Сыть и другие причкиа, вызнчавдие интенсификацию

процесса горения.

Этот вывод подтверждается как проведенным нами расчетно-эк-сперименталышм исследованием, так и специальными исследованиями зо влиянию присадок газообразного водорода к топливу ХарькоЕских ¡гченнх Кудряаа А.П. и Марзховского В.П., а такие ученых АлтПЙ Латиевского Д.Д. и Вагнера В.А.

, По ■ мнению проф.Разлойцева Н.Ф. на начальных стадиях пред-гломенннх реакций ощущается дефицит свободного водорода. Поэтому ;сбавко к топливу несвязанного водорода (при протонироватга, шпример) играет роль затравки для инициирования цепных реакций 'лубокого крекинга и дегидрогенизации углеводородов. Этил мои-га ¡Зьяснить значительное снижение данности отработавших газов, ост скорости тепловыделения и снижение токсичности, что и под-верждаетсл нашими исследованиями и исследованиями других авто-ов.

Подчеркнем, что, в отличие от дорогостоящего присаашвания азообразного водорода указанный вше эффект достигается относи-ульно дешевым и доступным протонированием топлива с использова-еом ионно-обмонных смол.

В работе на основании модели эксплуатации дизеля смд-17кн лредедон оценочный расход топлива на рабочих реаимах ого *сшуатации по формуле:

2 § ,-р,

<? , (20) спок г, т> ^ '

" ра

;е 1 - номер полигона рабочих режимов эксплуатации; 5в1- УДель-1й расход топлива в 1-том полигоне; Р1 - вероятность 1-того «сима работы дизеля. Получено, что при работе дизеля на топливе >з протонированин 5еоцпН=248»6 г/(кВт-ч), а с протонированием -

, сцон = 245•4 Г/(КВТ-Ч).

основные вывода и рекомейдащи

Итогом диссертационной работы является решение крупной, на-но-технической проблемы, имеющей важное народно-хозяйственное ачеше - разработка и совершенствование методов и средств ана-за и прогнозирования влияния природно-агрессивных условий идного климата на процессы в автотракторных дизелях, что поз-ляет наметить пути повшения их рэсурса, топливной экономично-и и снижения токсичности отработавших газов за счет адаптации стем воздухоснзбжэния и топливоподачи.

Научную новизну и ценность для практики двигателестроений составляют следующие результаты:

1. В работе впервые выполнена зонная систематизация территорий аридного климата с выделением районов, отличающихся при-родно-агрессивннми условиями рабочей среды автотракторных ДВС, с учетом особых тектонических.и искусственных факторов. Предложено характеризовать отмеченные условия экстремальными пылевыми нагрузками на воздухоочистители, высокими солесодержаниеы и гипсо-носностью всасываемой пыли* значительными пылезагрязненияыи топлива, его обводняемостыо и др. Это ставит на научную основу разработку мероприятий по адаптации автотракторных дизелей к' южным широтам, прежде всего к жестким климатическим условиям' обширных аридных территорий в странах СНГ.

2. Показана ограниченность адаптации автотракторных дизелей к природно-вгресивным' условиям аридного климата (ПАУАК! только на основе эксплуатационных мероприятий, поскольку при этом не предотвращается электрохимическая коррозия трущихся пар ЦПГ и топливной аппаратуры, не обеспечивается стабильность работы, качество работы воздушных и топливных фильтров. Для существенного повышения уровня такой адаптации то результатам анализа системы "Почвенно-кЖиматические факторы - рабочая среда ДВС - ДВС" предложены комплекс мероприятий конструкторско-технологической защиты дизелей, основынный на изучении механизма влияния солесодержания шли на износы отмеченных деталей при нестационарности температурно-влаиннх условий на стенках цилиндра и обводненности топлива.

.3. Для целей анализа характеристик ПАУАК предложены методики определения:

- электрокинетическоро потенциала и солесодержашя пыли;

- содержания коррозиошо-актиЕНых ионов в топливе;

- солецроницаемости воздушных и топливных фильтров;

- вероятностных значений пылевой нагрузки на воздухоочиститель;

- коррозионной активности солесодеркащей пыли в рабочих ср.дьх дизелей (воздух, топливо).

4. Для целей прогнозирования влияния характеристик ПАУАК на ресурсные показатели- дизелей предложены математические модели:

- определения ресурсоз автотракторных дизелей с учетом

ПАУДК;

- увлзки пылевой нагрузка на воздухоочиститель со време-' нем года;

- соотношения между обпшм содержанием водорастворимых содей и содержанием коррозионо-актавннх ионов и С1" ь увлажненной шли;

- соотношения мезкду солесодерхание» я дисперсностью частиц шли.

5. На основании микроэлектрофоретических исследований, из-яосннх стендовых и сравнительных ресурсных эксплуатационных испытаний автотракторных дизелей в условиях ПАУ'АК, фотоанализа изношенных деталей ЦПГ. и прецизионных пар топливной аппаратуры установлен шттингообразуыций механизм электрохимической коррозии зеркал цилиндров, плунжеров и втулок плунжеров топливных на-зосов, обуславливающий интенсификацию внедрения абразивных час-гац в поверхности трущихся пар. Обнаружено, что в ПАУАК по сравнению с остальными зонами аридного "климата, износ отмеченных деталей возрастает на 243 (тракторные дизели) и На 31Ж (автомобильные дизели).

6. По результатам комплексных расчетно-экспериментзльшх гсследований рабочего процесса, процессов в агрегатах и узлах и жсплуатационных испытаний автотракторных дизелей, выбраны пути г предложены конкретные конструкторско-технологическиэ мероприятия по созданию систем воздухоснвбкения и топливоподачя регио-шльннх модификаций дизелей, предназначенных для работы в ПАУАК,

I том числе:

6.1. Показано, что серийный воздухоочиститель необходимо дополнить предочисгателем для снятия пылевой перегрузки основной ступени воздухофильтра с целью создания услонпй стабильной и длительной работы последующих ступеней . счистки.

6.2. Разработана оригинальная конструкция и методика расчета прямоточного моноциклона, снабженного средствами организации воздушного потока за входным инерционным аппаратом и тройной раскрутки воздуха, обеспечивающая 90...97Й -дую очистку на образцах пыла исследуемого региона.

5.3. В качестве основной ступени очистки, совмещенной со ступенью солэочисткя, для тракторных дизелей разработан ударно-инерционный ионообменный воздухоочиститель, который

в агрегате с предо чистителем стабильно удорасквает ко&гМа-циоят пропуска шли 0,0002...О.ОСЮб при коэффициенте про--' пуска солевой компоненты 0,0001...0,0002 во всем диапазоне изменения экстремальных пылевых нагрузок в ПАУАК.

6.4. Для исключения перегрева воздуха, потребляемого дизелем, показана необходимость обязательного выноса воздухо-забора и воздухоочистителя из моторного отсека.

6.5. Для повышения антикоррозийных качеств гильз цилиндров, износостойкость которых предопределяет ресурс аатотрактор- . ных дизелей в ПАУАК доказана целесообразность:

- оптимизации профиля температур рабочих поверхностей цилиндров с тем, чтобы устранить условия их конденсатного увлажнения на любых, эксплуатационных режимах;

- дополнительного легирования молибденом чугуна, из которого изготавливают гильзы цилиндров, что препятсвует, как известно, пи-гагагообразованию на рабочих поверхностях' этих деталей.

6.6. Показана необходимость дополнить традиционные топливные фильтры ионообменными фильтрами,что обесяечивас качественную очистку топлива от ионов солей до su=0,0002 и практически исключает проявление их коррозионной активности.

6.7. Разработаны технология, конструкция и методика расчета оригинального ионообменного фильтра, позволяющего, одновременно с удалением коррозионноактивных ионов, осуществлять весьма ценный и малозатратный эффект протонирования (наводороживаыи.ч) дизельного топлива. Эффект протонирования состоит в снижении на 3,3 г/(кВТ'Ч) оценочного эксплуатационного расхода топлива и уменьшении токгччности выхлопных газов, что обусловлено активацией процесса сгорания в дизелях и связанными с этим падением внеппгах потерь эк-ooprici с отработавшими газа;*«, а также внутренних потерь аксерпш в системе газотурбинного наддува.

7. Эксплуатационные испытания тракторных дизелей А-ОШ и Д - 160 при выполнении сельскохозяйственных и мелиоративные работ аодт_грдили, что их конструктивная адаптация к ПАУАК за счет ирзд'океккых в работе мероприятий позволила повысить их ресурс ,".:¡ 4030...6260 мото-ч, т.е. существенно приблизится к паспортным нпр.з'\) ткам до капитального ремонта, гаяа&яевд* заводекк

5ГЗГУ.?ОЬЛ*Г« ДЯМВ.

- 27 -

Основные материвли диссертации опубликована в работах»

1. Эфендиев А.М*, Абдулгазис У.А. О работе дизеля с турбо-1адлувом ЯМЗ-2Э8Б в пустынях. - В кн.: Двигатели внутреннего згорания, вкл.28, Респ. мэжвед. научно-техн. сб., Харьков, Вища икола, 1978, - С. 59...63.

2. Эфендиев A.M., Абдулгазис У.А. Исследование условий рв-5оты смазочных масел двигателей в пустынях. - В кн.: Двигатели зпутреннего сгорания, вып. 34, Респ. межвед. научно-техн.. сб., (зрьков, Вища икола, 1931, - С. 113...119.

3. Абдулгазис У.А., Вапаев С.Ф. Влияние атмосферной пыли на соррозию деталей машин. Тез. докл. Респ. научно-техн. конферен-

молодых ученых и специалистов. Бухара, 1982, - 0. 39.

4.' Абдулгазис У.А.-, Ганиев Ш.А. О возможности улучшения работоспособности воздухоочистки автотракторных двигателей, работающих в пустынной зоне. Тез. докл. Респ. научно-техн. конференции молодых ученых и специалистов. Бухара, 1982, - С. 142.

Ь. Абдулгазис У.А. Исследование механизма влияния минералогического состава атмосферной пыли пустынь на износ двигателя. Гез. докл. Всес. нэучно-техн. конференции: Повышение эффективности использования автомобильного транспорта и автомобильных дорог в условиях жаркого климата и высокогорных районов. Ташкент, 1982, - С. 29.

6. Абдулгазис У.А., Эфендиев a.m. Предочиститель воздуха для трактора "Кировец". Информац. листок о передовом производ. эпыте. Нэуч-.э-исслед. институт научно-техн. информации и техни-ío-эконом. исследований Госплана УзССР, 1983, N 645/83. - 3 с.

7. Абдулгазис У.А., Эфендиев A.M., Вапаев С.Ф, Влияние со-лесодержащей атмосферной шли на износ деталей двигателя.-В кн.: Двигатели внутреннего сгорания, вып.39. Респ. мэжвод. научно-гехн. сб., Харьков, Взвда школа, 1984, - С. 93...98.

8. Абдулгазис У.А., Эфендиев A.M., Гэниев Ш.А. Предварительная ступень для воздухоочистителей автомобилей КрАЗ. Информ. листок о научно-техн. достижении. Научно-исслед. институт научно-техн. информащш и техгико-эконом. исследований Госплана У'зССР, 1934, Н 506/84. - 3 с.

Э. Абдулгазис У.А., Эфендиев A.M., Вапаев С.Ф. Износ цилиндров двигателей под действием пыли. - 3 кн.: Проблемы трения и кшоса, вып.26, Респ. межвед. научно-техн. сб., Киев, Техника, lí64, - с. 39...41.

1Ü. Эфендиев A.M., Абдулгазис У.А., Негматов В.А. О надежности автотракторных двигателей в пустынно-песчаных районах Средней Азии. В кн.: Повышение эффективности использования автомобильного транспорта и автомобильных дорог а условиях жаркого климата и высокогорных районов. - Тез. докл. Всес. научно-техн. конф., Ташкент, 1985, - С. Т21.

11. Абдулгазис У.А., Негматов В.А., Эфендиев A.M., Дьяченко В.Г. Прямоточный моноданлон. - A.C. N .1265387 (СССР). Опубл. в Б.И. 1986, N39.

12, Эфендиев A.M., Абдулгазис У.А., Негматов В.А. Пути по-повшения эффективности работы систем воздухо- и маслоочистки автотракторных двигателей в пустынно-песчаных районах Средней Азии. Ташкент, УзНШГГИ, 1988. - 54 с.

1-3. Абдулгазис У.А., Эфендиев A.M. Влияние экологических проблем пустынной зоны на изнашиваемость автотракторных двигателей в Бухарской области. В кн.: Проблемы охраны окружающей среда Бухарской области. Материалы научнотпракт. конф., Бухара, 1990, -С. 44...45.

14. Эфендиев A.M., Авлиякулов Н.Х., Абдулгазис У.А. Проме-ауточноо техобслуживание тракторов в условиях сухого жаркого климата с засоленными почвами. // Механизация хлопководства, 1990, N 7, - С. 19...20.

15. Абдулгазис У.А., Ганиев Ш.А. Специфика загрязнения топлива автотракторных дизелей"в условиях аридного климата, засоленности почв и возможность его очистки. - в кн.: Актуальные вопросы в области механики, совершенствование и развитие технологических систем. - Труды чашПИ, Ташкент, 1991, - С. 27-31.

'16. Абдулгазис У.А., Ганиев Ш.А. Поражение микроорганизмами дизельного топлива в условиях аридного климата.- В кн.: Актуальный вопросы в области механики, совершенствование и развитие технологических систем.- Труды ТашПИ.- Ташкент, 1Ъ91,- С.38...40.

17. Абдулгазис У.А., Эфендиев A.M., Ситдиков Л.У. Особенности конструкции и методика расчета прямоточного моноциклонного пре дочистите ля, снабженного средствами организации воздушного потока г"4 входным инерционным аппаратом. В кн.: Актуальные вопроси в области механики, совершенствование и развитие технологических, систем. - Труды ТашШ. - Ташкент, 1991,, - С. 130...142.

'8. Авлиякулов Н.Х., Абдулгазис У,А. Коррозионные разрушения в двигателях и &Ф1»эктивнесть эксплуатации автотракторной

техники в зоне хлопководства с высоким солесодержанием еоды и ючвогрунтов. - Ташкент: УзНШНТИ, 1991, 7 с.

■19. Абдулгазис У.А., Ганиев Ш.А., Шокотов Н.К. Топливный . фильтр для двигателя внутреннего сгорания. - A.C. N 1762969 (СССР). Опубл. в Б.И. 1992, N 35.

20. Абдулгазис У.А., Авлиякулов Н.Х., Эфендаев A.M. О необходимости химической защита автотракторных двигателей-в природ-ю-агрессиЕных условиях аридного климата. - В кн.: Диагностика, гавкшение эффективности, экономичности и долговечности двигате-юй. - Тез. -докл. на постоянно действующем научно-техн. семинаре ;тран СНГ, Санкт-Петербург, 1992, с. 25.

21. Абдулгазис У.А. Влияние природно-химически-агрессивных 'словий аридного зшшата па корродирующие свойствз рабочего тела ютотрэкторного дизеля. В кн.: Диагностика, повышение эффектив-юсти, экономичности и долговечности двигателей. - Тез. докл. на. юстоянно действупцем научно-техн. семинаре стран СНГ, Санкт-Пе-■ербург, 1992, с. 14.

22. Авлиякулов Н.Х. .Абдулгазис УА.,Эфендаев A.M. Совершен-:твование районирования территории сухого жаркого климата Средней Азии для улучшения нормирования технического обслуживания и «монта автотракторной техники. Ташкент: УзНИИНТИ, 1992, 42 с.

23. Абдулгазис У.А., Ганиев Ш.А. О'коррозионных свойствах иэельного топлива, вызываемых поражением его микроорганизмами. / Механизация хлопководства, 1992, N 1, - С. 17...19".

24. Абдулгазис У.Л., Авлиякулов Н.Х., Эфендаев A.M. Еыделе-ие климатических районов Республики Узбекистан с природно-аг-ессивнкми условиями для эффективного нормирования технического бслуживания и ремонта автотракторной техники. Узбекистон Респу-ликаси халк хужалиги ва энергиянп тежаш муашолари буйича ил-ий-змалий конферэнциясининг илмий маколалар тушат. ГКНТ РУз, ухара, 1993, - С. 346...354.

25. Абдулгазис У.А. Влияние. тепловой инерции цилиндров ди-елей на интенсификацию их коррозионного изнашивания. Узбекистон еспубликаси халк ;ужалиги ва энергияни тежаш муаммолари буйича лмий-амалий конферэнциясининг илмий маколалар туплами. ГКНТ Уз,'Бухара, 1993, -С. 359...366.

26. Абдулгазис У.А., оитдиков Л.У., БэнмурэтоЕа H.A. Влия-яе засоленности почвогрунтов в зоне аридного климата на характеристики загрязнителей рабочего тела и горючесмазочных материа-

-залов автотракторных дизелей. (ГКНТ РУз), Бухара, 1993, -С.367...373.

27. Абдулгазис У.А. Влияние степени неравномерности нагрузки на интенсификацию коррозионной составляющей изнашивания дизелей в природно-агрессивных условиях аридного климата. - В кн.: Диагностика, повышение эффективности, экономичности и долговечности двигателей. - Тез. докл. на постоянно действующем научно-техн. семинаре стран СНГ, Санкт-Петербург, 1993, - С. 40.

28. Авлиякулов Н.Х., Абдулгазис У.А. Конструктивные особенности автотракторных двигателей для природно-агрессивных условий аридного климата. В кн.: Диагностика, повышение эффективности, экономичности и долговечности двигателей. - Тез. докл. на постоянно действующем научно- техн. семинаре стран СНГ, Санкт-Петербург, 1993, - С. 39.

29. Абдулгазис У.А., Авлиякулов Н.Х., Эфендиев A.M. Проблемы оптимизации нормирования технического обслуживания и ремонта автотракторных двигателей в природно-агрессивных условиях ари-ного климата. В кн.: Диагностика, повышение эффективности, экономичности и долговечности двигателей. Тез. докл. на постоянно действующем научно-техн. семинаре стран CHI1, Санкт-Петербург, 1933, - С. 10.'

30. Абдулгазис У.А. Теоретические основы использования ио-но-обменных процессов в автотракторных дизелях для осессоливания рабочего тела и топлива в природно-химически-агрессивных районах аридного климата. Деп. в УзНШГГИ, N 1772 Уз93, 15 с.

31. Шокотов H.H., Абдулгазис У.А., Гаииев Ш.А. Протонирова-1ше топлива как дополнительный резерв повышения топливной экономичности транспортных дизелей. Доп. в ШГЧ ГКНТ Респ. Узбекистан. И 1915 - Уз.93. 48 с. :

32. Эфендиев A.M., Абдулгазис У.А., Авлиякулов Н.Х. В условиях сухого жаркого климата. // Автомобильная промышленность, 1993. - N 4. - С. 21...23.

33. Шеховцов А.Ф., Шокотов Н.К., Абдулгазис У.А. Математическое моделирование и выбор путей конструктивной адаптации ав-тотра..торнах дизелей к природно-агрэссившм условиям аридного климата. В кн.: Компьютер: наука, техника, технология, здоровье. Jv3. докл. международной научно-технической конференции. Секция и?гая.-п;о|>тное машиностроение", Харьков - Мишольц, 1994, - и.

Исследуемые параметры а системе "Почвенно-климатические факторы - рабочая среда ЛВС - ДВС"

очвенно климатические факторы-зона засоленных шчкюгрунтов _________5рищаго_климзтэ___________

Еысогсая солноч. радиан.

высокая

тэм-ра

воадуяа

Малое кол-во осадков

I

Нарушен эетест. Звланса

Отсуте?! ¡Свархнор водосг.| ¡мэтивная в овдаш ¡химиэец.

| Высокая оаооленноотг) почвзгрунтов 1 |

Рабочая _ среда _ _ДВС

Темггоратуро воздуха

I ..

Дисперсность

геы1и

Солэсодер-каниа гшли|

Минералогический состав пыли

Пылевая

нзгрузка

-¿1

О п л и в о

"V

I ! Поражение о'зводиэннссть | —* | иикроор-____________| | ганизмами

[Загрязнение |солесодерж. пылью

J

| Коррсвийная вктиенсоть топлива i |

Место засора воздуха

ТСШШВНВЭ ч

! фильтра

Воздушные аильтры

ЗйГфективныв) показатели I

Ресурс

Вднянкз условий а цилвндрв не образование корроэиоино-пмиьиих tomb и» оодвсодержащай пи«

дО {SO 270 360 1*50 5kQ 630 ^

Рис . 2

¡3 I

s в

to щ

о о

о. о о.

о Я

я

га я

о fr«

» о

о «

ф

ч

Г) г» о и

t. в

¡я

к

«

6S Щ

m- я с

«

s г. а

о «я

с сп

m

». а

<Ч о.

S3 о

а Ч

ч о

К а <о и к аз О м а,

Ф «

U

а

• X о

г oj

гг а

м о,'

а >3

я

S" я

к ч

00 я

к! я

m

W я

и ч

st a

м

rs о.

и <о

(£) CT

о » 5»» и

(3

е>

s

к »

а. о. о ы

3> У

о s гй a

X—: I—I.»

о

■Д

пппоэнэдно» vhdÇ

-

и

©

Я

и.

о в

а* о

EÍ

ОТ

в

«3

о to

•Л

о ч£>

л) •

^ i—л

ч

es 5»

и

о

S

5

Г)

'S

а

>4 J

Л

-35-

H чч

г---J \ '

\fevA

1 1

« А

а ! о

в • « V3 «ч

• а о M

« а ?•

21 о. A3

S о О. sa

О ы i И с

531 ^ S-* 1

ев СО

&, • к •

О я £3 • А ■э

Í2Í «3 Я S3 ч

El M Я в в

Í я я в и

«M и о п «s

о H r-i

• M M [1

о я. í в>

1С. яг га «

s» 3 я О

p. a и О.

ti ■a

sí о M

(Я « TS о

<ö а » о «

а. л я «

л M <4 о »

« а CT»

rt ÜS srt «

A Í Я о • fe

с\ и о Cj

S3 >• о

з> в» о о. о

ti и £3 Irl о

i ч о « й"*

к a о

о <з> 40 гх.

О о 1

1 9 и -ч-

в О О

и tí S tu

0 га • с Л

ы ач s Е-

1 « а

а • «. а о

s» .л w« а. м

» в а 14 о 3

et у о ф s. о

о S« S3 С-"

я в Э" ™ сг Í

о о ' 31 m

M i « »4 14 >-i

&40 a « о о

CÎ » • » о т a

о о Kf гл ч

« о я BÍ 1 1 ►н о в

« о СО о «

га X f< в!

er «в 1 ». э О

V К (3 ís га ÍÍ

\ о я ч bä 3 я

д « о о *t от а

¿L1 и я о ч я

о о. Г> 23

V Iе"* «s о S

о W ¡es

I » Щ (3 о SS а,

и « и о. к ь

Ь- о £3 о чэ л

a « 05 с s X

я и » и s •

а. ta О о 1 те

» i о (VJ о

t m о « >-< SS К

f\i к о a о

■ к о а О к Я

\ *» (Ч îS V 1=5 Ж

\ О а 1 <п Ф ft!

>» a А « ЯГ в>

СО с <я й а •о !7

о. и a о а

о «s S о а

гг 85 К я S3 fr>

г О «s И о о я

- -* » о ¡3 R п

&

ь

л

H

я •в"

о и

о «

я и

M с

о к

о s в е> s о о

с »

00

о

в

Рч

/У

»

// .......

дп

г

илйянв® протопароваивя топлива на основные показатели диээля по нагрузочной характеристике

вм,

16

/5. Ц

13

и и

7(к&т.и) 2кЪ

2н6

2Д 242

Й,

кг/с

0,№ 0Ш5

2,5 2,0

ч -топмиЬо исходное

> ----протониробамное

N ч — X /

"Ч ' /'• "— и

' ■— — ----

__________ -

г ! ■

<?с

-Г

596 72$ М.хВт

Рас. Ю .