автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Регулирование режимов работы энергосиловой установки лесных машин

На правах рукописи

Сютов Николай Павлович 2 7 А В Г

РЕГУЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭНЕРГОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ЛЕСНЫХ МАШИН

Специальность 05.21.01 -"Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Йошкар - Ола 2009

003475735

Работа выполнена в ГОУ ВПО "Марийский государственный технический университет "

Научный руководитель - доктор технических наук, доцент

Алибеков Сергей Якубович

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, доцент

Полянин Игорь Александрович

- кандидат технических наук, профессор Шоль Николай Рихардович

Ведущее предприятие - Сыктывкарский лесной институт

(филиал) ГОУ ВПО "Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия им. С.М. Кирова"

Защита состоится 29 сентября 2009 г. в 9 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.115.02 при Марийском государственном техническом университете по адресу:

424000, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3, МарГТУ, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Марийского государственного технического университета.

Автореферат разослан « 19 » августа 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Значительно возросший за последние годы во всем мире парк лесозаготовительных машин отличается большим разнообразием типов и моделей. Усовершенствование и повышение эффективности технологий лесозаготовок приводят к необходимости изменения и модернизации конструкции лесозаготовительных машин.

В связи с ужесточением требований в области охраны окружающей среды приобретает актуальность конструирование все более экологичных энергосиловых установок, устанавливаемых на лесные машины. Особое внимание следует обратить на экологичность двигателей валочно-пакетирующих машин, харвестеров, форвардеров, трелевочных тракторов, используемых при лесозаготовке.

Конструкции современных энергосиловых установок, устанавливаемых на лесные машины, достаточно усовершенствованы, однако в технологии лесозаготовок существует ряд операций, требующих больших мощностей от лесных машин, поэтому создание новых экологичных энергосиловых установок с более полным сгоранием топлива является актуальным.

Создание двигателя, который бы удовлетворял современным требованиям экологической безопасности в лесопромышленном производстве, с каждым годом приобретает все большую значимость.

Одним из перспективных направлений модернизации ДВС является внесение существенных изменений в его конструкцию, а использование гидропривода взамен кривошипно-шатунного механизма позволяет создать двигатель со свободно движущимися поршнями ми свободнопоршневой двигатель (СПД), отличающийся высокой эффективностью полноты сгорания топлива и хорошими показателями удельной мощности.

Цель работы состоит в разработке способа и устройства регулирования режимов работы энергосиловой установки лесных машин для повышения ее экологических характеристик.

Объект исследования: экспериментальная установка для исследования режимов работы и способа управления свободнопоршневым двигателем внутреннего сгорания с применением различных видов топлива.

Предмет исследования: математическая модель, алгоритмы, программы, описывающие режимы работы и способ управления свободнопоршневым двигателем внутреннего сгорания.

Методы исследования. Теоретические исследования базировались на математическом моделировании, теории математической статистики, информационных технологиях Mechanical Desktop 2006, Solid Works 2006, Flow Vision 2.3, Microsoft Excel, научных положениях законов термодинамики, газодинамики, статической и динамической физики. Оценка корректности математической модели режимов работы свободнопоршневого двигателя проводилась сравнением расчетных концентраций газов при сгора-

нии топлива со значениями концентраций, отработавших газов, полученными на экспериментальной установке.

Научная новизна работы заключается:

- в создании и обосновании математической модели регулирования режимами движения поршня в цилиндре двигателя предлагаемой конструкции, позволяющей определять суммарные затраты термодинамической работы;

- в разработке способа и устройства управления мощностью СПД отличающиеся возможностью снижения токсичности отработавших газов до установленных норм без применения катализаторов (способ и устройство СПД защищены патентом РФ).

-в развитии и совершенствовании методики по изучению влияния режимов работы двигателя на экологические характеристики при использовании различных видов топлива.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. . Математическая модель определения суммарных затрат термодинамической работы в СПД предлагаемой конструкции;

2. Способ и устройство управления мощностью свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания при установке его на лесные машины;

3. Методика исследования режимов движения поршня СПД предлагаемой конструкции;

4. Экологическая эффективность работы свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания, достигаемая за счет более полного сгорания топлива.

Практическая значимость работы. Полученные результаты исследований позволяют еще на стадии проектирования рассчитать термодинамическую работу энергосиловых установок с СПД для установления эффективности их применения;

Управление режимами работы энергосиловой установки при использовании различных видов топлива позволяет установить условия горения, снижающие концентрацию отработавших токсичных газов.

Достоверность результатов исследований основывается на достаточном объеме теоретических и экспериментальных исследований, применении метода математического моделирования и статистической обработки данных с использованием ПЭВМ.

Сформулированные в диссертации научные положения, выводы и рекомендации обоснованы теоретическими решениями предложенной математической модели и экспериментальными данными, полученными в работе, не противоречат известным положениям законов термодинамики, газодинамики, статической и динамической физики и отражают сущность рассматриваемых процессов, коррелируются с другими исследованиями в области совершенствования СПД.

Достоверность результатов исследований обеспечивалась использованием современных поверенных приборов, оборудования и инструментов, а

также удовлетворительным совпадением расчетных и экспериментальных данных с точностью, допускаемой отраслевыми нормами.

Личное участие автора в получении результатов. Диссертация является законченным результатом исследований выполненных лично автором, который обосновал тему, определил цель и задачи исследований, методику определения суммарных затрат термодинамической работы в СПД внутреннего сгорания предлагаемой конструкции, исследовал и описал движение поршня, установил факт снижения токсичности отработавших газов ДВС при использовании предложенного способа и устройства управления мощностью двигателя.

Все работы по изготовлению экспериментальной установки для исследования процессов в СПД, физическому и математическому моделированию, разработке методики проведения экспериментов, обработке данных, анализу и обобщению результатов исследований произведены автором лично.

Реализация результатов исследования. Научные результаты исследования приняты к внедрению ООО «Лестехком», что подтверждено соответствующим актом.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции «Вавиловские чтения» (Йошкар-Ола, 2003, 2004, 2006 гг.), на межрегиональной научно-практической конференции «Мосоловские чтения» (Йошкар-Ола, 2005 г.), на международной молодежной научной конференции «Туполевские чтения» (Казань, 2005 г.), на общероссийской конференции молодых ученых «Пищевые технологии» (Казань, 2005 г.), на международной научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2006г.), на V Международной научно -практической конференции «Автомобиль и техносфера» (Казань, 2007 г.)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ объемом 5,3 п.л., авторский вклад составил более 60 % , в том числе: одна статья авторская (0,2 п.л.); одна статья в периодическом издании, рекомендованном ВАК (0,5 п.л.), авторский вклад - 65 %; получен патент РФ №2304226, (1,3 п.л.), авторский вклад - 50 %.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Общий объем работы 158 страниц, включая 37 рисунков, 22 таблицы и библиографический список из 110 наименований.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы исследования и изложено состояние проблемы, сформулированы цель и задачи диссертационного исследования, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту, определена значимость диссертационной работы в научных и практических областях.

В первой главе дается анализ современных тенденций развития мирового лесозаготовительного машиностроения крупных производителей лесных машин: Онежский тракторный завод (ОТЗ), «Группа ГАЗ», шведских фирмы Rottne, Logman, Gremo, John Deere и Eco Log; финских компаний Sampo Rosenlev, Harvy Forester и Agrosilva; американской компании Caterpillar в области повышения экологичности дизелей, устанавливаемых на харвестеры, валочно-пакетирующие машины, форвардеры и т.д.

Рассмотрен двигатель внутреннего сгорания как источник загрязнения воздуха вредными веществами в лесном массиве. Приведены сравнительные показатели норм токсичности отработавших газов внедорожных машин. Рассмотрены факторы, влияющие на выход вредных веществ с отработавшими газами двигателя, и комплекс мероприятий по их сокращению и нейтрализации.

Приведены результаты патентного поиска и описаны основные преимущества использования двигателей со свободно движущимися поршнями для лесных машин с точки зрения повышения экологичности и технических характеристик. Проанализированы работы Пустынцева A.A., Ротко А.Н., Шелеста П.А., Луканина В.Н., Трофименко Ю.В., Смайлиса В.И., Левина А. Б., Артамонова М.Д., Асеева E.H., Эпштейна A.C., Гафурова P.A., Соловьева В.В., Болтинского В.Н., Ивановского B.C., Семенова М.Ф., Зайчика М.И., Гольдберга А.М., Ерахтина Д.Д.и др., связанные с разработкой СПД и методами снижения токсичности отработавших газов ДВС. Рассмотрены основы теории цепных химических реакций, заложенные Семеновым H.H., получившие развитие в работах его сотрудников: Кондратьева В.Н., Зельдовича Я.Б., Франк-Каменского Д.А., Тодеса О.М., Соколика О.С. и др.

Исходя из анализа состояния энергосиловых установок лесных машин, сформулированы следующие задачи исследования:

- изучить условия работы свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания и разработать схему установки, позволяющую изучить процессы, происходящие в камере сгорания свободнопоршневого двигателя;

- сконструировать и собрать экспериментальную установку, использующую принципы работы свободнопоршневого двигателя;

- получить режимы движения поршня в цилиндре двигателя, позволяющие более полно использовать топливо, сжигаемое в камере сгорания;

- подобрать номинальные режимы работы двигателя, при которых он будет максимально эффективным, и отвечать требованиям действующих экологических стандартов.

- провести экспериментальные исследования на собранной установке с использованием различных видов топлива;

- определить экологическую эффективность применения свободнопоршневого двигателя предлагаемой конструкции на лесных машинах.

Во второй главе рассматривается разработанное устройство для реализации способа управления мощностью СПД и снижения токсичности отработавших газов на режимах неполной нагрузки, объединенное гидрав-

лической системой машины ЛП-19, представленное на рис. 1. Двигатель внутреннего сгорания включает в себя: цилиндр I, находящийся в нем поршень 2, присоединенный к двигателю гидроцилиндр 3, поршень гидроцилиндра 4, впускной клапан 5, форсунку 6, датчик положения поршня 7, систему управления 8, резервуар с рабочей жидкостью 9, гидравлический привод 10, гидропневматический аккумулятор 11, выпускные окна 12 или клапана как вариант.

Способ управления мощностью свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания, отличается от существующих тем, что оперативное управление мощностью двигателя осуществляют изменением соотношения ходов поршня при сжатии и расширении путем изменения момента закрытия впускного клапана с соответствующим изменением объема камеры сгорания.

Рис.1. Устройство для реализации способа управления мощностью СПД объединенное гидравлической системой машины ЛП-19: 1 - цилиндр двигателя; 2 - поршень; 3 - гадроци-липдр; 4 - поршень гидроцилиндра; 5 - впускной клапан; 6 - форсунка; 7 - датчик положения поршня; 8 - система управления; 9 - гидравлический бак; 10 - гидравлический привод; 11 - гидропневматический аккумулятор; 12 - выпускные окна; 13,14 и 15 - гидрораспределители; 16 - гидромотор левого механизма передвижения (левая гусеница); 17 - гидромотор механизма поворота платформы; 18 - гидроцшшндр привода рукояти; 19 - гидромотор привода пильной цепи и цилиндр надвигания шины механизма срезания; 20 - цилиндр стрелы; 21 - цилиндр поворота захватно-срезающего устройства (ЗСУ); 22 - цилиндр зажимных рычагов ЗСУ; 23 - гидромотор правого механизма передвижения (правая гусеница); 24 -калорифер (охладитель рабочей жидкости); 25 - магистральные филыры

Принцип работы. Для того, чтобы поршень 2 совершил такт сжатия, в нижнюю полость гидроцилиндра 3 системой управления 8 из сезервуат 9

через гидравлический привод 10 под давлением подается рабочая жидкость. Для повышения КПД в гидроприводе 10 установлен преобразователь давления. Положение поршня 2 в цилиндре 1 определяется при помощи датчика 7. Системой управления 8, в зависимости от требуемой мощности двигателя закрывается впускной клапан 5. В камере сгорания цилиндра 1 двигателя происходит сжатие рабочей смеси. В момент, близкий к максимальному сжатию, форсункой 6 подается топливо. Топливо воспламеняется, и продукты сгорания, расширяясь, меняют направление движения поршня 2. При этом рабочая жидкость под давлением из нижней полости гидроцилиндра 3 переходит в гидропневматический аккумулятор 11. Скорость выхода рабочей жидкости из гидроцилиндра 3 может изменяться системой управления 8 на основе данных о массе топлива и воздуха, находящихся в камере сгорания цилиндра 1 двигателя, давления в гидропневматическом аккумуляторе 11. В конце хода расширения поршень открывает выпускные окна 13 и происходит очистка цилиндра (выхлоп). Следующий цикл может начаться сразу после очистки цилиндра или по завершении паузы, определяемой системой управления, при неполной мощности ДВС.

Предложенный способ и устройство управления мощностью свобод-нопоршневого двигателя могут быть реализованы в уже существующих гидросистемах лесных машин. Например, на трелевочном тракторе ТТ4М можно заменить энергосиловую установку на предлагаемый СПД, а на ва-лочно-пакетирующей машине ЛП-19 можно заменить не только энергосиловую установку, но и присоединенный к ней сдвоенный аксиально-поршневой гидронасос, заменив два устройства одним СПД.

Это дает ряд технических преимуществ.

1. Свободнопоршневой двигатель имеет переменный ход поршня, поэтому можно увеличить степень сжатия при пуске и тем самьм обеспечить более надежные условия запуска двигателя даже при сравнительно низкой температуре окружающей среды.

2. Расход топлива существенно снижается, т.к. двигатель работает в установленном наиболее благоприятном для сгорания топлива режиме.

3. Само понятие холостого хода исчезает, т.к. цилиндры двигателя работают независимо друг от друга и только по необходимости. В случае применения многоцилиндрового свободнопоршневого двигателя возможно выключение отдельных цилиндров и продолжение его работы с достаточно высокой экологичностью и экономией топлива.

4. Для двигателей со свободно движущимися поршнями можно применять различные виды топлива.

5. Гидравлическая энергия накапливается непосредственно в гидропневматический аккумулятор 11 (рис.1) и расходуется исполнительными механизмами по мере надобности (например, когда на несколько секунд

нужно получить большую мощность, необходимую для выполнения определенной комбинации движений лесной машины). За счет этого можно использовать энергосиловую установку меньшей мощности.

б. При работе двигателя в режимах неполной мощности происходит повышение КПД, уменьшение шума и снижение тепловой нагрузки на рабочие части двигателя за счет более полного использования энергии расширяющихся газов вплоть до режима, когда температура выхлопных газов приближается к температуре окружающей среды. Для дальнейшего улучшения характеристик двигателя в режимах неполной мощности в момент начальной фазы сгорания топлива происходит подтормаживание поршня системой управления на время, необходимое для более полного сгорания топлива в начальном объеме.

В третьей главе произведен анализ термодинамических параметров и энергетических показателей процесса работы свободнопоршневого двигателя. Разработана методика определения суммарных затрат термодинамической работы в свободнопоршневом двигателе внутреннего сгорания предлагаемой конструкции.

Двигатель должен располагать элементом, который позволял бы при отдаче энергии рабочим телом накапливать ее, а в другие моменты цикла подводить энергию к рабочему телу. В кривошипных двигателях эту задачу выполняют маховики, устанавливаемые на коленчатых валах и обеспечивающие также равномерность хода (вращения) двигателя. В СПД нет возможности осуществить такой принцип перераспределения энергии за счет маховиков, поэтому возникает специфическая задача конструирования двигателя таким образом, чтобы указанная необходимость накапливания части энергии и отдачи ее рабочему телу была разрешена другими средствами.

Эту функцию выполняет специальный буфер, который на протяжении одного хода поршня накапливает часть механической энергии, а за другой ход поршня отдает накошенную энергию поршню. В рассмотренном выше способе управления мощностью ДВС буфером служит гидропневматический аккумулятор. Таким образом, работу буфера можно назвать работой «гидравлического маховика».

Энергетический баланс установки за цикл заключается в том, что эффективная работа двигателя (Ьд) накапливается в буфере (Ье):

Условие энергетического баланса двигателя для прямого хода поршня, когда поршень движется от верхней мертвой точки (в.м.т.) к нижней мертвой точке (н.м.т.), выражается уравнением:

где £р.д - работа расширения газов, Дж/ход; ¿пр - работа на участке выхлопа и продувки, Дж/ход; 1б,п - работа буфера, Дж/ход; £тр - работа механических потерь, Дж/ход.

1*д — .

(1)

(2)

Работа расширения газов:

1р.д = - 5с)р2 + ^ х [1 - ф".-1], Дж/ход,

(3)

где Од - диаметр цилиндра двигателя, м; Бг - линейная величина полости двигателя в момент начала движения поршня от н.м.т. к в.м.т., м; 5С - линейная величина камеры сжатия полости двигателя, м; пр - показатель политропы расширения; р2 - максимальное давление сгорания, Па.

Работа на участке выхлопа и продувки:

1пр = , Дж/ход, ' (4)

где хр - «потерянный» ход поршня, м; - ход поршня, м; р„р - давление продувки, Па.

Работа механических потерь при прямом ходе обычно принимается равной половине механических потерь за цикл Дж/ход.

Уравнение баланса работ при обратном ходе поршня, когда поршень движется от н.м.т. к в.м.т. (такт сжатия), выглядит следующим образом:

(5)

(6)

~ Ь„

иб.о ^пр

Работа сжатия:

=2 = 0.

2

ис.д

^¿ДА Г АЛ"*-1

пс-1 [\5С/

, Дж/ход,

где Ба - линейная величина полости двигателя в момент начала сжатия, м; ра - давление в цилиндре двигателя в начале такта сжатия, Па\ пс - показатель политропы сжатия; - линейная величина камеры сжатия двигателя, м.

На рис. 2 представлена работа двигателя и сил трения при такте сжатия и расширения.

« 300

I

сг 250

J 1 200 С.

150

100

3\

) /

У у'

1, 2 ""

■ 1 1

0,01 0,02

0,03 0,04 0,05 0,06

Премещение поршня 8. м

Рис.2. Работа двигателя и силы трения натаете сжатия и расширения: 1 - работа двигателя на такте сжатия; 2- работа силы трения на такте сжатия; 3 - работа двигателя на такте расширения; 4 - работа силы трения натаете расширения

Произведем сложение уравнений 2 и 5 и сгруппируем работы: (£p.d + ^"Р " ^"Р ~ ^сл) ~ С^бл ~ Ьб.о) ~ Lmp ~ 0- (7)

В результате рассмотрения уравнения 7 получаем работу установки за один цикл:

- [»- (|П)+'

Ьбм ~ L&o — Lmp — Lg . (9)

Таким образом, уравнение 7 может быть записано в виде:

Lld-L6-Lmp-= 0, (10)

т.е. получено уравнение энергетического баланса установки за цикл.

Рассмотрен вывод основных формул для определения параметров движения поршня в свободнопоршневом двигателе.

Движение поршня в СПД с = f (S) по своей природе коренным образом отличается от движения поршня в двигателе, использующем кривошипно-шатунный механизм (КШМ). В кривошипном двигателе закон движения поршня определяется кинематикой КШМ, т. е. соотношением радиуса кривошипа и длины шатуна, а также числом оборотов коленчатого вала и не зависит от сил, действующих на поршень. В свободнопоршневом двигателе движение поршня определяется соотношением сил, действующих на поршень со стороны рабочих полостей в каждый данный момент, и массой поршня.

Для любого положения поршня на расстоянии S,- от в. м. т. можно записать уравнение действующих сил:

Рд-Рб-Ртр^тпа, (И)

или

= (12) тп v '

где Рд- сила газов со стороны камеры сгорания, Н; Р6- сила, действующая со стороны гидропневматического аккумулятора, Н; Ртр - механическое сопротивление, Н; тп - масса поршня, кг; а - ускорение поршня, м/с2.

Ускорение поршня может быть представлено в виде второй производной от пути по времени или первой производной от скорости по времени

d2S dc п dc ,r ^ п dS cdc

а = —г = — . Разделим и умножим — на aS 0, а т.к. — = с , то а = — .

dr2 dx dr dx dS

Подставляя это выражение в (12), получим: cdc _ Рй-Рб-Ртр

dS тп • М^

Так как в числителе правой части уравнения в общем случае все силы являются функциями от независимой переменной S (в частном случае может быть принято, что Ртр = const по ходу поршня), а тп= const, то целесообразно разделить переменные. Проинтегрируем обе части уравнения в

пределах: левую часть от с0.„= 0 до с1л , а правую часть от S0 (рис.За), Si отсчитывается от в.м.т.:

Cncdc = S*iPä~P6~PmpdS.

° Jo тп

После интегрирования левой части и преобразования уравнения 14 получаем скорость поршня для любого его положения относительно в.м.т. в течение прямого хода:

О до Si (14)

с,. =

2_ т.

№

S,

х J ip*dS ~ \p*ds ~ ¡P»pds'м/с

о о о

По аналогии с рассуждениями, приведенными выше для прямого хода поршня, можно записать скорость поршня для обратного хода:

fp6as- jPadS- jp^dS, м/с.

(16)

К

Для определения времени движения поршня от в.м.т. до Б;, при прямом

ходе и от н.м.т. до S¡ при обратном ходе учитывая, что йт = ~ , получаем после преобразований из выражений (15) и (16) :

т - fSi ds

Чп - J0

dS

___. _ rSi________

htf P*-P*-P»rds'C " 40 ¡2 ff* "^O'^äs V J0 mn ^ Jsh rnn

c.

(17)

Таким образом, при наличии индикаторных диаграмм процессов в рабочих полостях и величины массы комплекта поршня определяются зависимости для ускорения поршня а = ДСЗ"), скорости поршня с = /2(5), времени движения поршня т = /3 (5).

Направление движения поршш Направление движения поршш --► ч-

р<> ф <р" Л.,»

iL Su

н.м.т. в.м.т.

\

р„ — -<+> р <—

р 1 .«.II /

. Si

Sh -

н.м.т.

а) б)

Рис. 3. Схема действия сил со стороны рабочих полостей на поршень при прямом и обратном ходе: а) прямой ход; б) обратный ход; Рд- силы со стороны двигателя; Рс- силы со стороны буфера; Рмп - механические сопротивления

Выполнено численное моделирование процесса движения поршня в цилиндре свободнопоршневого двигателя в зависимости от термодинамических и конструктивных параметров. Определены его скорости, ускорения и время при прямом и обратном движении. Выполнен термодинамический расчёт по данным реального физического эксперимента для подтверждения

достоверности методики. Получена индикаторная диаграмма СПД предлагаемой конструкции (рис.4).

Р.МП;

еС

V., У.м М 3 С А?

V,.

Рис.4. Индикаторная диаграмма свободнопоршневого двигателя предлагаемой конструкции: Ук - объем камеры сгорания; У„ - рабочий объем цилиндра на такте сжатая; У„ -полный объем цилиндра; V), - рабочий объем цилиндра на такте расширения; Уь*ч/- объем «потерянного» хода поршня

В четвертой главе приведено описание методики и программы экспериментального исследования процесса изменения токсичности отработавших газов свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания в зависимости от режима движения поршня. Для проверки правильности и границ применимости найденных теоретическим путём результатов использовалось физическое моделирование в масштабе 1:3. В качестве критерия подобия использовалось число Рейнольдса Яе , связывающее среднюю скорость потока жидкости, диаметр трубопровода (линейный диаметр канала) и кинематический коэффициент вязкости жидкости. Дана методика оценки токсичности отработавших газов, включающая способы отбора пробы газа, методы анализа проб, оценки результатов анализа и метод определения полноты сгорания топлива.

Проведено планирование шестифакторного эксперимента (давление в камере сгорания, объем камеры сгорания, количество впрыскиваемого топлива, вид топлива, температура двигателя, опережение угла зажигания); описаны параметры оборудования, входящего в состав установки, а так же методика проведения эксперимента.

Методика включает в себя подбор вида топлива, объема камеры сгорания, количество воздуха и давления в камере сгорания, необходимого для полного сгорания топлива; выбор соотношения хода поршня в цилиндре двигателя при сжатии газов к ходу поршня при расширении; установку высоты подъема груза и времени срабатывания форсунки; настройку измери-

тельной аппаратуры; получение и обработку экспериментальных данных. Схема экспериментальной установки приведена на рис. 5.

Рис.5. Схема экспериментальной установки по исследованию токсичности отработавших газов СПД от режима движения поршня:

БП1 - блок питания на 12 В; БГО - блок питания на 127 В; 1 - двигатель внутреннего сгорания; 2 - поршень двигателя; 3 - грузы; 4 - фиксатор; 5 - датчик положения поршня «Геркон1»; 6 - пластина для крепления датчиков; 7 - электромагнит; 8 - датчик положения поршня «Гер-кон2»; 9 - впускной клапан; 10 - впускной коллектор; 11 - редукционный клапан; 12 - баллон со сжатым воздухом; 13 - тройник; 14 - топливный резервуар; 15 - форсунка; 17 - пневморас-пределнгель; 18 - компьютер; 19 - система управления; 20 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП) Е14-140; 21 - усилитель; 22 - цилиндр двигателя; 23 - направляющая; 24 - трубка; 25 - магнит; 26 - кронштейн магнита; 28 - усилитель сигнала датчиков; 29 - электронное зажигание; 30 - катушка зажигания; 31 - свеча зажигания; 32 - стопор; 33 - кран; 34 - компрессор; 35 - нагревательный элемент; 36 - термодатчик

Экспериментальные исследования проводились в специализированной лаборатории кафедры машиностроения и материаловедения Марийского государственного технического университета. Двигатель К750 с впускным и выпускным клапанами был взят от мотоцикла, форсунка фирмы Bosch 0 280 150 100, пневмораспределитель В64-24М. В качестве резервуара для сжатого воздуха использовался углекислотный баллон.

Принцип действия установки. В начальный момент поршень 2 двигателя 1 находится в нижнем по схеме (рис.5) положении. Грузы 3 подняты и

установлены на необходимой высоте при помощи фиксатора 4. Открывается редукционный клапан 11 у баллона 12, создавая в пневмосистеме давление. Сжатый воздух поступает через тройник 13 в топливный резервуар 14, создавая давление, достаточное для наилучшего разбрызгивания топлива форсункой 15. По сигналу от блока

системы управления 19 поршень 2 начинает движение вверх. Одновременно при помощи компьютера происходит считывание информации с датчиков «Геркон1» 5 и «Геркон2» 8, которые закреплены на градуированной пластине 6. «Геркон1» обозначает место срабатывания электромагнита 7, а «Геркон2» устанавливается в зависимости от необходимого угла опережения зажигания. По направляющей 23 поднимается прикрепленная к поршню 2 трубка 24 с магнитом 25 на кронштейне 26. При достижении датчика «ГерконЪ) 5 через систему управления 19 подается сигнал на отключение пневмораспределителя 17. Так же подается напряжение на электромагнит 7, при срабатывании которого поднимается впускной клапан 9, закрывая впускной коллектор 10 и поршень 2 останавливается.

Электромагнитом 7 убирается фиксация грузов 3, и они за счет силы тяжести начинают движение по направляющей 23 вниз. При достижении грузов 3 трубки 24 с прикрепленным магнитом 25 вся группа «грузы + трубка + поршень» начинают свое движение вниз, сжимая воздух или топ-ливно-воздушную смесь до объемов камеры сгорания.

Все параметры выбираются таким образом, чтобы произошло наиболее полное сгорание топлива для выбранной мощности двигателя. Датчик «Геркон 2» 8 срабатывает, когда при движении вниз мимо него пролетает магнит 25. Тем самым система управления 19 узнает о положении поршня 2. В зависимости от выбранного принципа работы установки при помощи компьютера 18 и усилителя 21 через блок электронного зажигания 29 на свечу 31 подается напряжение и проскакивает искра, воспламеняя бензин, либо форсункой впрыскивается дизельное топливо. Топливо воспламеняется, давление в камере сгорания 27 повышается, и движение поршня 2 с трубкой 24 и грузами 3 начинается в обратном направлении. Горение топлива происходит в свободном режиме, не ограничиваясь зависимостью поршня от кривошипно-шатунного механизма.

При достижении поршня 2 верхнего положения открывается выпускной клапан, поршень 2 останавливается за счет стопора 32, а грузы 3 продолжают подниматься вверх по направляющей 23. В определенный момент времени грузы 3 останавливаются за счет перехода кинетической энергии в потенциальную. Происходит фиксация высоты подъема грузов, которая и будет служить показателем мощности двигателя. Из выпускного патрубка выходят отработавшие газы. Они собираются в эластичный пакет и отправляются на исследование в газоанализатор.

Произведена статическая обработка результатов измерений с применением коэффициента Стьюдента для определения закона их распределения и необходимого числа опытов для получения достоверных данных. Была

определена функциональная зависимость количества впрыскиваемого топлива в цилиндр двигателя от времени срабатывания форсунки (рис. 6) и зависимость объема камеры сгорания и давления в ней от степени сжатия (рис.7). По фиксированным значениям высоты подъема грузов по направляющей была определена мощность, вырабатываемая двигателем при заданных исходных параметрах.

о,«

0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 ОД 0,

0

I,cs , j/ —

а в,00

0,01 0,03 0,05 0,07 0,09 0,11 0,13 0,15 0,17 Время, с

Рис.6. Зависимость количества впрыскиваемого топлива в цилиндр двигателя от времени срабатывания форсунки

50 60 70 во 90 100 НО 120 130 Объем камеры сгорания, V см!

Рис.7. Зависимость объема камеры сгорания от степени сжатия

Все используемые в физическом эксперименте исходные данные равны параметрам, которые применялись при математическом моделировании процесса сгорания топлива в цилиндре двигателя. Скорости и ускорения при прямом и обратном движении поршня отображены на рис.8.

300

S

о-200

3 §100

«i о

-100

0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 Перемещение поршня S, м

-200

-300

\ч

V 4Í

2 • - «у

1

Z

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,0в 0,07 Премещение поршня Б, м Рис.8. Скорости и ускорении поршня натаете сжатия и расширения: 1 и 2 - по математической модели; 3 и 4 - по экспериментальным данным

Высокая сходимость результатов теоретических исследований и физических экспериментов свидетельствует о достоверности сделанных расчетов.

В пятой главе определен экологический эффект от использования свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания предлагаемой конструкции вместо двигателя с кривошипно-шатунным механизмом, устанавливаемого на лесных машинах. Предложено описание цепных реакций горения топлива и образования токсичных веществ в конструкции свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания.

Камеру сгорания СПД, работающего на углеводородном топливе, можно рассматривать как генератор заряженных частиц, в котором образуется и гибнет множество различных радикалов-инициаторов и ионов. Смесь углеводородного топлива и воздуха при полном окислении (горении) можно представить в виде плазмы углеводородного пламени, в котором имеются нейтральные, слабоионизированные и заряженные частицы. Процесс полного окисления топлива СХНУ до конечных продуктов (диоксида углерода С02 и водяного пара Н20) описывается уравнением

СхНу + (х + у/4)02 = хС02 + у/2Н20 . (18)

Преобразование химической энергии в тепловую, приводящее к энерговыделению углеводородного пламени, происходит в три основные стадии:

1) первичная генерация ионов; 2) реакция протонного обмена; 3) экзотермические реакции рекомбинации заряженных частиц.

Из теории радикальноцепных реакций процессов окисления углеводородов H.H. Семенова известно, что реакция начинается с образования радикалов. Так как в бензине азот практически отсутствует, то механизм горения можно представить в виде цепной реакции:

СХНУ + 02 = Схн;_, + Н02'; СхНн + 02 = НСхНу_,0 + ОН';

он"+ схну=схн;.1 + н2о; СхНу+но2=схн;.( + н2о2.

Реакцию окисления СО с Н202 можно описать уравнением: СО + Н202 = С02 + Н20 пар.

Согласно теории Я.Б. Зельдовича термическое образование N0 из азота воздуха происходит в основном по неразветвленной цепной реакции:

N2 + О <-* N0 + N; N + 02^N0 + 0. В суммарном виде: .

N2 + 02 2N0.

Учитывая влияние монорадикала ОН, получим механизм Я.Б.Зельдовича:

N+OH-m-NO + H.

При использовании свободнопоршневого двигателя в режимах неполной мощности можно, изменяя параметры Движения поршня, добиться изменения отношения хода сжатия к ходу расширения, что приводит к снижению температуры отработавших газов в цилиндре двигателя при рабочем ходе, уменьшая при этом содержание NO. Такое понижение температуры не критично для реакции окисления СО с Н202, которая может проходить при более низких температурах, чем реакция с радикалами ОН' или О"', вследствие чего в отработавших газах мы наблюдаем понижение концентрации СО. Возможность использования топлива без антидетонационных

присадок позволяет избавиться от соединений свинца в отработавших газах.

В табл. 1 представлены результаты экспериментальных данных, которые указывают на уменьшение токсичности в отработавших газах в среднем СО на 60,2% и СХНУ на 70,1% при использовании различных марок бензина.

Таблица1

Сравнение токсичности отработавших газов при использова-

нии различных марок бензинов

Отработавшие Исследуемые марки бензинов на экспериментальной установке ГОСТР

газы АИ-80 АИ-95 АИ-98 52033-2003

Опыт№1

СО,% 0,796 0,773 0,761 2,0

СХНУ, ррш 179,6 172,5 168,3 600

Опыт №2

СО, % 0,641 0,640 0,585 2,0

СХНУ, ррш 132,4 131,2 125,7 600

В табл. 2 приведены удельные выбросы отработавших газов СПД, дизелей устанавливаемых на различные лесные машины, в сравнении с ГОСТ 17.2.2.05-97.

Таблица 2

Сравнение удельных выбросов отработавших газов СПД с _ _дизельными двигателями_

Удельные выбросы вредных веществ Двигатели ГОСТ 17.2.2.05-97, не более

СПД А-01М ЯМЭ-238ГМ2

СО, г/кВт-ч 4,71 1а 6,2 5,6

С'ХН,., г/кВтч 1,85 3,6 2,9 2,2

Основные выводы и рекомендации

В результате выполненных исследований решена задача обоснования способа и устройства управления мощностью СПД. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили сформулировать следующие выводы:

1. Предложен способ и устройство управления мощностью СПД, которые обладают патентной чистотой и им характерна научная новизна, позволяют выбрать режимы его работы, снижающие токсичность отработавших газов: СО на 60,2% и СХНУ на 70,1%.

2. Разработанная математическая модель для определения суммарных затрат термодинамической работы в СПД предлагаемой конструкции позволяет улучшить основные характеристики двигателя для заданных условий его работы.

3. Разработана и сконструирована установка для исследования процессов, происходящих в свободнопоршневом двигателе, предназначенном для лесных машин, позволяет исследовать зависимость токсичности отработавших газов от выбранного режима движения поршня.

4. Смоделированы и выбраны режимы движения поршня в цилиндре двигателя, позволяющие улучшить экологические показатели СПД при использовании различных видов топлива.

5. Наиболее предпочтительной областью применения свободнопорш-невого двигателя предложенной конструкции являются лесозаготовительные машины, широко использующие гидропривод, который может быть легко интегрирован с СПД.

6. Представленный способ и устройство управления мощностью двигателя рекомендуется использовать при разработке энергосиловых установок для лесных машин, повышая их экологичность.

7. Разработанная математическая модель и методики рекомендуется применять для сокращения затрат опытно-конструкторских работ при проектировании СПД.

Основные опубликованные работы по теме диссертации:

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Алибеков, С.Я. Способ и устройство управления мощностью ДВС / С.Я. Алибеков, Л.Н. Шобанов, Н.П. Сютов // Ремонт, восстановление, модернизация. - 2007. - № 10.-С. 16- 18.

2. Пат. 2304226 Российская Федерация, МПК Б 02 В 71/00. Способ управления мощностью свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания и свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания по Шобанову / Сютов Н.П., Шобанов Л.Н. (РФ) - № 2005127498/06(030861); заявл. 1.09.2005; опубл. 10.03.2007.

Публикации в других изданиях:

3. Алибеков, С.Я. Способ и устройство управления мощностью ДВС / С.Я. Алибеков, Л.Н. Шобанов, Н.П. Сютов // Международный научный журнал. - 2007. - №1. - С. 37 - 42.

4. Сютов, Н.П. Новые подходы к снижению токсичности автотракторных двигателей внутреннего сгорания / Н.П. Сютов, Л.Н. Шобанов, С.Я. Алибеков // Седьмые Вавиловские чтения. Глобализация и проблемы национальной безопасности России в XXI веке: материалы постоянно действующей всерос. междисциплинар. науч. конф. с междунар. участием. -Йошкар-Ола: МарГТУ, 2003. - 4.2. - С.266 - 267.

5. Сютов, Н.П. Экспериментальное моделирование режимов работы энергосиловой установки лесных машин / Н.П. Сютов // Материалы науч. конф. проф.-преп. состава, докт., асп. и студ. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2009. -С.103 -106.

6. Алибеков, С.Я. Уменьшение воздействия соединений тяжелых металлов на окружающую среду / С .Я. Алибеков, В.В. Фоминых, А.И. Скляр, Н.П. Сютов // Девятые Вавиловские чтения. Мировоззрение и безопасность современного общества в фокусе научного и практического знания: материалы постоянно действующей всерос. междисциплинар. науч. конф. с ме-ждунар. участием. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2005. - С. 419 - 424.

7. Алибеков, С.Я. Влияние выхлопных газов на придорожный лесной массив / С.Я. Алибеков, Н.П. Сютов // Транспорт в лесном комплексе: сб. науч. тр., посвященный 70-летию кафедры сухопут. транспорта леса МарГТУ. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004. - С. 40 - 42.

8. Сютов, Н.П. Экологические перспективы разработки автомобильных двигателей в аспекте национальной безопасности / Н.П. Сютов, Л.Н. Шобанов, С.Я. Алибеков // Восьмые Вавиловские чтения. Мировоззрение современного общества в фокусе научного знания и практики: материалы постоянно действующей всерос. междисциплинар. науч. конф. с междунар. участием. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004. - 4.2. - С.186 - 188.

9. Сютов, Н.П. Экологическая безопасность пищевых производств / Н.П. Сютов, С.Я. Алибеков, JI.H. Шобанов // Пищевые технологии: обще-рос. конф. молодых ученых: сб. тез. докл. - Казань, 2005. - С. 93 - 94.

10. Алибеков, С.Я. Адаптация ДВС к условиям современных экологических стандартов / С.Я. Алибеков, Л.Н. Шобанов, Н.П. Сютов // Потенциалы России в глобальном мире: проблема адаптации и развития. Десятые Вавиловские чтения: материалы постоянно действующей всерос. междисциплинар. науч. конф. с междунар. участием. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006.-4.2.-С. 253-254.

11. Сютов, Н.П. Защита биосферы от выхлопных газов / Н.П. Сютов, А.И. Сютова, С.Я. Алибеков И Современные технологии в машиностроении: X междунар. науч.-практ. конф.: сб.ст. - Пенза, 2006. - С. 120 - 122.

12. Сютов, Н.П. Снижение расхода топлива бензиновых ДВС / Н.П. Сютов, Л.Н. Шобанов // Материалы V юбилейной науч.-практ. междунар. конф. «Автомобиль и техносфера». - Казань, 2007. - С. 186.

Просим принять участие в работе диссертационного совета Д212.115.02 или прислать отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными гербовой печатью подписями по адресу: 424000, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина,3, МарГТУ, ученому секретарю.

Тел/факс (8-8362) 68-68-05/41-08-72.

Подписано в печать 14.08.09 г. Усл. п. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 4175

Редакционно-издательский центр Марийского государственного технического университета 424006 Йошкар-Ола, ул. Панфилова, 17

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИКИ ЛЕСОЗАГОТОВОК

И ТЕНДЕНЦИИ ИХ РАЗВИТИЯ

1.2. СОВРЕМЕННЫЕ ЭНЕРГОСИЛОВЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ЛЕСНЫХ МАШИН

1.3.НОРМЫ ТОКСИЧНОСТИ ДЛЯ ВНЕДОРОЖНЫХ МАШИН

1.4. СТАНДАРТЫ STAGE I/IIИ STAGE III/IV 21 1.5ДВИГАТЕЛИ ЛЕСНЫХ МАШИН КАК ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

ВОЗДУХА ВРЕДНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ

1.6. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ВЫХОД ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ С ОТРАБОТАВШИМИ ГАЗАМИ

1.7. ВЫБОР КОМПЛЕКСА МЕРОПРИЯТИЙ ПО СОКРАЩЕНИЮ ВЫБРОСА ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ С ОТРАБОТАВШИМИ ГАЗАМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

4 ЛЕСНЫХ МАШИН

1.8. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОВЕДЕННОГО ПАТЕНТНОГО ПОИСКА

1.9. СРАВНЕНИЕ СПД С ЭНЕРГОСИЛОВЫМИ УСТАНОВКАМИ, ПРИМЕНЯЕМЫМИ НА ЛЕСНЫХ МАШИНАХ

1.10. ВЫВОДЫ

1.11. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВОБОДНОПОРШНЕВОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ НА ЛЕСНЫХ МАШИНАХ

2.1.ПРЕДЛАГАЕМЫЙ КОНСТРУКТИВНЫЙ СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТЬЮ ЭНЕРГОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ НА ЛЕСНЫХ МАШИНАХ

2.2.ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ДВИГАТЕЛЕЙ СО СВОБОДНО

ДВИЖУЩИМИСЯ ПОРШНЯМИ

2.3.ВЫВОДЫ

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЙ ЗАКОНА ДВИЖЕНИЯ ПОРШНЯ

3.1 ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС И КПД РА ССМА ТРИВАЕМОЙ УСТАНОВКИ

3.2 ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙБАЛЛАНС УСТАНОВКИ

3.3 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ СЖАТИЯ И РАСШИРЕНИЯ

В СВОБОДНОПОРШНЕВОМДВИГАТЕЛЕ

3.4 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИЗМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ПОРШНЯ В РАССМА ТРИВАЕМОМ СВОБОДНОПОРШНЕВОМДВИГА ТЕЛЕ

3.5 СПОСОБЫ РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИЙ ДВИЖЕНИЯ ПОРШНЯ

3.6 ЧИСЛЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПОДАННЫМ РЕАЛЬНОГО ФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

3.7 ВЫВОДЫ

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ТОКСИЧНОСТИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГА ТЕЛЯ ОТ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ

ПОРШНЯ

4.1 ЦЕЛИ И ЗАДА ЧИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

4.2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ПРИНЦИПА РАБОТЫ СВОБОДНОПОРШНЕВОГО ДВИГА ТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ

4.3 ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

4.4 МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ТОКСИЧНОСТИ. СПОСОБЫ ОТБОРА И МЕТОДЫ АНАЛИЗА ПРОБЫ ГАЗА

4.5 ОБРАБОТКА И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ АНАЛИЗА ОГ

4.6 ВЫВОДЫ

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА 121 5.1 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

ПРЕДЛАГАЕМОЙ КОНСТРУКЦИИ

5.2. СРАВНЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ

5.3.ВЫВОДЫ 129 ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 131 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 133 ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность работы. Значительно возросший за последние годы во всем мире парк лесозаготовительных машин отличается большим разнообразием типов и моделей. Усовершенствование и повышение эффективности технологий лесозаготовок приводят к необходимости изменения и модернизации конструкции лесозаготовительных машин.

В связи с ужесточением требований в области охраны окружающей среды приобретает актуальность конструирование все более экологичных энергосиловых установок, устанавливаемых на лесные машины. Особое внимание следует обратить на экологичность двигателей валочно-пакетирующих машин, харвестеров, форвардеров, трелевочных тракторов, используемых при лесозаготовке.

Конструкции современных энергосиловых установок, устанавливаемых на лесные машины, достаточно усовершенствованы, однако в технологии лесозаготовок существует ряд операций, требующих больших мощностей от лесных машин, поэтому создание новых экологичных энергосиловых установок с более полным сгоранием топлива является актуальным.

Создание двигателя, который бы удовлетворял современным требованиям экологической безопасности в лесопромышленном производстве, с каждым годом приобретает все большую значимость.

Одним из перспективных направлений модернизации ДВС является внесение существенных изменений в его конструкцию, а использование гидропривода взамен кривошипно-шатунного механизма позволяет создать двигатель со свободно движущимися поршнями или свободнопоршневой двигатель (СГТД), отличающийся высокой эффективностью полноты сгорания топлива и хорошими показателями удельной мощности.

Цель работы состоит в разработке способа и устройства регулирования режимов работы энергосиловой установки лесных машин для повышения ее экологических характеристик.

Объект исследования: экспериментальная установка для исследования режимов работы и способа управления свободнопоршневым двигателем внутреннего сгорания с применением различных видов топлива.

Предмет исследования: математическая модель, алгоритмы, программы, описывающие режимы работы и способ управления свободнопоршневым двигателем внутреннего сгорания.

Методы исследования. Теоретические исследования базировались на математическом моделировании, теории математической статистики, информационных технологиях Mechanical Desktop 2006, Solid Works 2006, Flow Vision 2.3, Microsoft Excel, научных положениях законов термодинамики, газодинамики, статической и динамической физики. Оценка корректности математической модели режимов работы свободнопоршневого двигателя проводилась сравнением расчетных концентраций газов при сгорании топлива со значениями концентраций отработавших газов, полученными на экспериментальной установке.

Научная новизна работы заключается:

- в создании и обосновании математической модели регулирования режимами движения поршня в цилиндре двигателя предлагаемой конструкции, позволяющей определять суммарные затраты термодинамической работы;

- в разработке способа и устройства управления мощностью СПД отличающиеся возможностью снижения токсичности отработавших газов до установленных норм без применения катализаторов (способ и устройство СПД защищены патентом РФ).

-в развитии и совершенствовании методики по изучению влияния режимов работы двигателя на экологические характеристики при использовании различных видов топлива.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель определения суммарных затрат термодинамической работы в СПД предлагаемой конструкции;

2. Способ и устройство управления мощностью свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания при установке его на лесные машины;

3. Методика исследования режимов движения поршня СПД предлагаемой конструкции;

4. Экологическая эффективность работы свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания, достигаемая за счет более полного сгорания топлива.

Практическая значимость работы. Полученные результаты исследований позволяют еще на стадии проектирования рассчитать термодинамическую работу энергосиловых установок с СПД для установления эффективности их применения;

Управление режимами работы энергосиловой установки при использовании различных видов топлива позволяет установить условия горения, снижающие концентрацию отработавших токсичных газов.

Достоверность результатов исследований основывается на достаточном объеме теоретических и экспериментальных исследований, применении метода математического моделирования и статистической обработки данных с использованием ПЭВМ.

Сформулированные в диссертации научные положения, выводы и рекомендации обоснованы теоретическими решениями предложенной математической модели и экспериментальными данными, полученными в работе, не противоречат известным положениям законов термодинамики, газодинамики, статической и динамической физики и отражают сущность рассматриваемых процессов, коррелируются с другими исследованиями в области совершенствования СПД.

Достоверность результатов исследований обеспечивалась использованием современных поверенных приборов, оборудования и инструментов, а также удовлетворительным совпадением расчетных и экспериментальных данных с точностью, допускаемой отраслевыми нормами.

Личное участие автора в получении результатов. Диссертация является законченным результатом исследований выполненных лично автором, который обосновал тему, определил цель и задачи исследований, методику определения суммарных затрат термодинамической работы в СПД внутреннего сгорания предлагаемой конструкции, исследовал и описал движение поршня, установил факт снижения токсичности отработавших газов ДВС при использовании предложенного способа и устройства управления мощностью двигателя.

Все работы по изготовлению экспериментальной установки для исследования процессов в СПД, физическому и математическому моделированию, разработке методики проведения экспериментов, обработке данных, анализу и обобщению результатов исследований произведены автором лично.

Реализация результатов исследования. Научные результаты исследования приняты к внедрению ООО «Лестехком» и ОАО «Марийский машиностроительный завод», что подтверждено соответствующими актами.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции «Вавиловские чтения» (Йошкар-Ола, 2003, 2004, 2006 гг.), на межрегиональной научно-практической конференции «Мосоловские чтения»

Йошкар-Ола, 2005 г.), на международной молодежной научной конференции «Туполевские чтения» (Казань, 2005 г.), на общероссийской конференции молодых ученых «Пищевые технологии» (Казань, 2005 г.), на международной научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2006г.), на V Международной научно - практической конференции «Автомобиль и техносфера» (Казань, 2007 г.)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ объемом 5,3 п.л., авторский вклад составил более 60 % , в том числе: одна статья авторская (0,2 п.л.); одна статья в периодическом издании, рекомендованном ВАК (0,5 п.л.), авторский вклад - 65 %; получен патент РФ №2304226, (1,3 п.л.), авторский вклад - 50 %.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Общий объем работы 158 страниц, включая 37 рисунков, 22 таблицы и библиографический список из 110 наименований.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Предложен способ и устройство управления мощностью СПД, которые обладают патентной чистотой и им характерна научная новизна, позволяют выбрать режимы его работы, снижающие токсичность отработавших газов: СО на 60,2% и СХНУ на 70,1%.

2. Разработанная математическая модель для определения суммарных затрат термодинамической работы в СПД предлагаемой конструкции позволяет улучшить основные характеристики двигателя для заданных условий его работы.

3. Разработана и сконструирована установка для исследования процессов, происходящих в свободнопоршневом двигателе, предназначенном для лесных машин, позволяет исследовать зависимость токсичности отработавших газов от выбранного режима движения поршня.

4. Смоделированы и выбраны режимы движения поршня в цилиндре двигателя, позволяющие улучшить экологические показатели СПД при использовании различных видов топлива.

5. Наиболее предпочтительной областью применения свободнопоршневого двигателя предложенной конструкции являются лесозаготовительные машины, широко использующие гидропривод, который может быть легко интегрирован с СПД.

6. Представленный способ и устройство управления мощностью двигателя рекомендуется использовать при разработке энергосиловых установок для лесных машин, повышая их экологичность.

7. Разработанная математическая модель и методики рекомендуется применять для сокращения затрат опытно-конструкторских работ при проектировании СПД.

8. Предлагаемую конструкцию двигателя предпочтительно применять там, где уровень выброса вредных веществ с отработавшими газами имеет весьма важное значение.

1. Российская Федерация. Законы. Об охране окружающей среды: федер. закон N 7-ФЗ: принят Гос. Думой и одобр. Советом Федерации 10 января 2002 г..

2. Амбарцумян, В.В. Экологическая безопасность автомобильного транспорта: учеб. пособ. для студ. / В.В .Амбарцумян, В.Б.Носов, В.И.Тагасов, В.И.Сарбаев; Под ред. В.Н.Луканина.- М.: Научтехлитиздат, 1999.- 208с.

3. Трофименко, Ю.В. Оценка риска здоровью населения от воздействия выбросов транспортных потоков / Ю.В. Трофименко, А.В. Лобиков //Решение экологических проблем в автотранспортном комплексе. М.: МГАДИ, 1999. - С.35 - 36.

4. Левин, А. Б. Охрана природы / А.Б. Левин, Е.Б. Петров.- М.: МИИСП, 1985.-256с.

5. Банников, А. Г. Охрана природы: учебник для студ. сельскохоз. вузов/ А. Г. Банников, А. К. Рустамов, А. А. Вакулин. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1985. - 287с.

6. Гутаревич, Ю.Ф. Охрана окружающей среды от загрязнений выбросами двигателя / Ю.Ф. Гутаревич. Киев: Урожай, 1989. - 223 е.: ил.

7. Максимальная производительность при минимальных затратах //Журнал «ЛесПромИнформ». 2008. - №1(50). - С. 78-82.

8. Валяжонков, В. Максимальная производительность при минимальных затратах / В. Валяжонков //Журнал «ЛесПромИнформ». 2008. -№3(52).-С. 82-83.

9. Маликова, Г. Теория и практика в одном флаконе / Г. Маликова // Журнал «ЛесПромИнформ». 2008. - №6(55). - С. 68-71.

10. Соколов Д. Для развития инвестиционного процесса нужно устранить системные ошибки /Д. Соколов // Журнал «ЛесПромФорум . 2008. -№14.-С. 10.

11. Александров, В.А. Механизация лесосечных работ в России / В.А. Александров. СПб.: СПбЛТА, 2000.-286с.

12. Техника для сохранения «зеленых легких» страны // Журнал «ЛесПромИнформ». 2008. - №4(53). - С. 70-73.

13. Выбираем правильную машину // Журнал «ЛесПромИнформ». — 2008. -№5(54).-С. 80-83.

14. ГОСТ 17461-84. Технология лесозаготовительной промышленности. Термины и определения. М.: Издательство стандартов, 1985. -21с.

15. ГОСТ 18486-87. Лесоводство. Термины и онределения. М.: Стандарт, 1988.-16 с.

16. ГОСТ 4.373-85. Трактора промышленные и лесопромышленные. Номенклатура показателей. М.: Издательство стандартов, 1986. - 23 с.

17. Трактор лесопромышленный гусеничный повышенной проходимости ТЛТ-100А-06 / Официальный сайт компании Онежский тракторный завод //URL: http://otz.ru/rus/tracktors/TLT-100A-06. (25 нояб. 2008.)

18. Кочегаров, В.Г. Технология и машины лесосечных работ: учебник для вузов / В.Г. Кочегаров, Ю.А. Бит, В.Н. Меньшиков. М.: Лесн. пром-сть, 1990. -392 е.: ил.

19. Стрельцов, Э. Тенденции развития мирового лесозаготовительного машиностроения / Э. Стрельцов // Журнал «Основные Средства». — 2007.-№3.-С. 25-27.

20. Производство лесозаготовительной техники / Официальный сайт компании Harvy Forester // URL:http://harvy-forester.ru/ru/main/production. (25 нояб. 2008.)

21. Logman FSR отвечает 10 основным принципам современной лесозаготовительной техники / Официальный сайт компании Logman FSR // URL: http://www.logman.ru/rus/product.shtml. (20 окт. 2008.)

22. Новый двигатель 5IM3-650 от Группы ГАЗ протестирован на соответствие стандартам Евро-4 / Официальный сайт компании «Группа ГАЗ» // URL: http://www.gazgroup.ru. (27 марта 2008.)

23. Двигатели для грузовых автомобилей / Сайт компании Caterpillar // URL: http://rossiya.cat.com/cda/layout?m=61760&х=97. (25 нояб. 2008.)

24. Энергосиловые установки John Deere/ Официальный сайт компании John Deere // URL: http://johndeere.ru/ruRU/powersystems/index.html (25 нояб. 2008.)

25. Очередное повышение экологичности дизелей Caterpillar / Официальный сайт компании Caterpillar //URL: http://rossiya.cat.com (28 марта2008.)

26. Стрельцов, Э.Критерии выбора лесных машин ./ Э. Стрельцов. // Журнал «Основные Средства». 2007. - №4. - С. 15-17.

27. Виногоров, Г.К. Лесосечные работы / Г.К. Виногоров. М.: Лесн. пром-сть, 1981.-272 с.

28. Виногоров, Г.К. Технология лесозаготовок: учебник для техникумов / Г.К. Виногоров. М.: Лесн. пром-сть, 1984. - 296 с.

29. Кочегаров, И.Г. Технология и машины лесосечных и лесовосстано-вительных работ / И.Г. Кочегаров. М.: Лесн. пром-сть, 1990. - 416 с.

30. Подгурский, С. Наше настоящее и будущее. Нормы токсичности для внедорожных машин /С. Подгурский // Журнал «Основные Средства». -2008.-№1.-С. 23-27.

31. Смайлис, В.И. Малотоксичные двигатели / В.И. Смайлис. -Л.Машиностроение. 1972. - 128 с.

32. Автотранспортные потоки и окружающая среда: учеб. пособие для студ., обуч. по автотракт, и дорож. спец./В.Н.Луканин, В.П.Буслаев, Ю.В. Трофименко, М.В.Яшина. М.: ИНФРА-М., 1998. - 407 с.

33. ГОСТ25478-82. Допустимые нормы содержания окиси углерода и дымности отработавших газов. М.: Стандарт, 1982.-20 с.

34. Архимедов, Л.А. Автомобильный транспорт и охрана окружающей среды: справочник / Л.А.Архимедов и др. Ташкент: Мехнат, 1990. 213 е.: ил.

35. ГОСТ Р 51866-2002. Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия. М.: Стандарт, 2002.-22 с.

36. ГОСТ 20.831 -75. Система технического обслуживания и ремонта техники. Порядок проведения работ по оценке качества отремонтированных изделий. М.: Стандарт, 1975.-24 с.

37. Луканин, В.Н. Промышленная транспортная экология: учебник для вузов / В.Н. Луканин, Ю.В. Трофименко, М.: Высш. шк., 2001. - 273 е.: ил.

38. Варшавский, И. Л. Как обезвредить отработавшие газы автомобиля / И.Л. Варшавский, Р. В Малов. М.: Транспорт, 1968. - 128с.

39. Зайцев Н.В. Справочник автомеханика / Н.В. Зайцев, В.М.Попов, Н.И.Одинцов. М.: Нива России, 1993. - 191 е.: ил.

40. Баландин, С. С. Бесшатунные двигатели внутреннего сгорания / С.С.Баландин. М.: Машиностроение, 1968. - 152 с.

41. Сравнение эффективности традиционных и новых видов привода автомобиля // Автостроение за рубежом. 1999. - №9. - С.6 - 7.

42. Куров, Б.М. Как уменьшить загрязнение окружающей среды автотранспортом? / Б.М. Куров // Россия в окружающем мире: -аналитический ежегодник. / под общ. ред. Н.Н. Моисеева, С.А.Степанова. М.: Изд-во МНЭПУ, 2000. - С.169-192.

43. Куров, Б.М. Глобальная автомобилизация и ДВС. «В XXI век на экологически чистом автомобиле» / Б.М. Куров // Наука и жизнь . 1999. - №8. - С. 25-31.

44. Морозов, К.А. Токсичность автомобильных двигателей: учебное пособие /К.А. Морозов. М.:МАДИ, 1997. - 84с.

45. Токарев, В. О. Устройство очистки выхлопных газов транспортных средств / В. О. Токарев // Экономика и производство. 1999. - N 2. - С. 56-57.

46. Козлов, А. В. Экономическая эффективность двух- и трехкомпонентных каталитических нейтрализаторов с учетом уточненного значения агрессивности углеводородных соединений / А. В. Козлов, Н. Я.

47. Кузнецова // Экотехнологии и ресурсосбережение. 2001. - N 1. - С. 5357.

48. Пат. 2084663 Российская Федерация, МПК CI 6F02b71/04. Свободнопоршневой двигатель / Пустынцев А.А.; заявл. 20.07.1997.

49. Пат. 2116477 Российская Федерация, МПК CI 6F02B71/06. Свободнопоршневой генератор газа / Ротко А. Н., Стукалов А. И. и Белогуров А. И.; заявл. 27.07.1998.

50. Шелест, П.А. Безвальные генераторы газов / П.А. Шелест. М.: Машгиз, 1960.-380 с.

51. А.с. СССР №1482829 А1, кл. В 60 К 17/10, 1989. Гидрообъемный ходоуменынитель самоходной машины. Заявлено 16.09.87. Опубликовано 30.05.89. Бюл №20.

52. А.с. СССР №1592173 А1, кл. В 60 К 17/10, 1988. Трансмиссия транспортного средства. Заявлено 12.12.88. Опубликовано 15.09.90. Бюл. №34.

53. А.с. СССР №1062035 А, кл. В 60 К 17/10, 1978. Устройство для снижения жесткости трансмиссии транспортного средства. Заявлено 07.09.82. Опубликовано 23.12.83. Бюл. №47.

54. Пат. 2304226 Российская Федерация, МПК 6F02B71/00. Способ управления мощностью свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания и свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания по Шобанову / Сютов Н.П., Шобанов JI.H.; заявл. 01.09.2005 г.

55. Агеев, Е.Н. Конструирование и расчет безвальных генераторов газа / Е.Н.Агеев, А.С. Эпштейн. М.: Машгиз, 1962. - 355 с.

56. Автомобильные и тракторные двигатели. 4.II. Конструкция и расчет двигателей: учебник для втузов / Под ред. И.М. Ленина.- 2-е изд. доп. и перераб. М.: Высш. шк., 1976. - 280с.

57. Моргулис, Ю.Б. Двигатели внутреннего сгорания (теория, конструкция и расчет) / Ю.Б. Моргулис. М.: ГНИМЛ, 1959. - 344с.

58. Теория двигателей внутреннего сгорания / под ред. проф. д-ра техн. наук Н.Х. Дьяченко Л.: Машиностроение, 1974. - 552с.

59. Хачиян, А.С. Двигатели внутреннего сгорания: учебник для вузов / А.С.Хачиян, К.А. Морозов, В.Н. Луканин. М.: Высш. шк., 1978. -280с.

60. Двухтактные 4 карбюраторные двигатели внутреннего сгорания /В.М.Кондрашов, Ю.С. Григорьев., В.В. Тупов. М.: Машиностроение, 1990.-272 е.: ил.

61. Двигатели внутреннего сгорания. В 3-х кн. Кн.1 Теория рабочих процессов: учеб./ В.Н. Луканин, К.А. Морозов , А.С. Хачиян и др.; под ред. В.Н. Луканина.- М.: Высш. шк., 1995.-368 е.: ил.

62. Гафуров, Р.А. Диагностика внутрикамерных процессов в энергетических установках / Р.А. Гафуров, В.В. Соловьев . М.: Машиностроение, 1991.- 272 е.: ил.

63. Инженерная экология: учебник/ под ред. проф. В.Т. Медведева. М.: Гардарики, 2002. - 687 е.: ил.

64. Длин, A.M. Математическая статистика в технике /A.M. Длин. М.: Советская наука, 1958. -268 е.: ил.

65. Пижурин, А.А. Методика планирования экспериментов и обработки их результатов при исследовании технологических процессов в лесной и деревообрабатывающей промышленности/, А.А. Пижурин. — М.: МЛТИ, 1972.-c.45.: ил.

66. Поздеев, А.Г. Формирование водных потоков на рейдах лесопромышленных предприятий: дис. . д-ра техн. наук / А.Г. Поздеев.- Йошкар-Ола: МарГТУ, 1999. 310 е.: ил.

67. Математическое моделирование процессов в машиностроении: метод, указания к вып. лаб. работ для студ. спец. 120100, 552900 / сост. В.К. Иванов. Йошкар - Ола: МарГТУ, 2005. - 8 с.

68. Иванов, В.К. Математическое моделирование процессов в машиностроении: учебное пособие / В.К. Иванов. Йошкар - Ола: МарГТУ, 1999. - 87 с.

69. Бродский, В.З. Введение в факторное планирование эксперимента /

70. B.З.Бродский. М: Наука, 1976.-224 с.

71. Вентцель, Е.С. Теория вероятностей и её инженерное применение / Е.С.Вентцель. М.: Наука, 1988.-477с.

72. Вознесенский, B.JI. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях / B.JI. Вознесенский. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 1981. - 263 с.

73. Воробьев, В.Я. Теория и эксперимент / В.Я. Воробьев, А.Н. Елсуков. -М.: Высш. шк., 1989.-168 с.

74. Советов, Б.Я. Моделирование систем: учебник для вузов / Б.Я. Советов,

75. C.А. Яковлев. -М.: Высш. шк., 1985.-271 с.

76. Наладка средств измерений и систем технологического контроля: справочное пособие / А.С. Клюев, Л.М. Пинин и др.; под ред. А.С. Клюева. — 2-е изд. перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1990. — 400 е.: ил.

77. Меньшиков, В.Н. Обоснование технологии заготовки леса при комплексном освоении лесных массивов: Дис. . д-ра техн. наук / В.Н. Меньшиков. -Л.: ЛТА, 1989. 522 с.

78. Меньшиков, В.Н. Основы технологии заготовки леса с сохранением и воспроизводством природной среды / В.Н. Меньшиков. Л.: изд-во ЛГУ, 1987.-220 с.

79. Мехренцев, А. В. Обоснование и выбор параметров универсального инструмента для круглогодовой окорки на роторных станках безпредварительной тепловой подготовки лесоматериалов : Автореф. дис. . канд. техн. наук / А. В. Мехренцев. -Л., 1984.-18 с.

80. Мурашкин, Н.В. Экономические основы технологического развития предприятия / Н.В. Мурашкин, Э.М. Гусейнов, Н.Э. Гусейнова. СПб.: ЛТЛ, 2004. -235 с.

81. Мурашкин Н.В. Прогнозирование и стратегическое планирование / Н.В.Мурашкин, А.Л. Мурашкин , Н.М. Сеник. Псков: 1999. - 336 с.

82. Герасимов, Ю.Ю. Экологическая оптимизация технологических процессов и машин для лесозаготовок / Ю.Ю. Герасимов, B.C. Сюнев. -Изд-во ун-та Йоэнсуу, 1998. 178 с.

83. Барласов, Б.З. Наладка приборов и систем автоматизации: учеб. для сред, проф.-техн. училищ / Б.З. Барласов, В.И. Ильин. М.: Высш. шк., 1985.-304 с.

84. Лейтман, М.Б. Нормирующие измерительные преобразователи электрических сигналов / М.Б. Лейтман. М.: Энергоатомиздат, 1986. -141 с.:ил.

85. Цейтлин, В.Г. Техника измерения расхода и количества жидкостей газов и паров / В.Г. Цейтлин. М.: Изд-во стандартов, 1981.- 256с.

86. Хазен, М.М. Технико-экономическая эффективность газотурбовоза / М.М. Хазен // Железнодорожный транспорт. 1957.- №9. - С. 12- 18.

87. Глаголев, Н.М. Перспективные двигатели для магистральных тепловозов / Н.М. Глаголев // Железнодорожный транспорт. — 1958. -№9.- С. 19-21.

88. Заготовка сортиментов на лесосеке. Технология и машины / А.В. Жуков, И.К. Иевинь, А.С. Федоренчик. М.: Экология, 1993. -312 с.

89. Петров, А.А. Экономика. Модели. Вычислительный эксперимент / А.А. Петров. М.: Наука, 1996. - 251с.

90. Петровский, B.C. Оптимальная раскряжевка лесоматериалов /B.C. Петровский. М.: Лесн. пром-ть, 1989. - 288 с.

91. Пижурин, JI.А. Основы моделирования и оптимизации процессов деревообработки / Л.А. Пижурин, М.С. Розенблит. М.: Лесн. пром-сть, 1988.-296 с.

92. Питеев, В.Г. Совершенствование машин манипуляторного типа для сорти-ментной заготовки древесины: автореф. дис. канд. техн. наук / В.Г. Питеев. Воронеж, 1995.-23 с.

93. Залегаллер, Б.Г. Оптимизация технологических процессов нижних складов / Б.Г. Залегаллер. Л.:ЛТА, 1975.-132 с.

94. Залегаллер, Б.Г. Технология работ на лесных складах / Б.Г. Залегаллер. -М.: Лесн. пром-сть, 1980.-232 с.

95. Кочегаров, И.Г. Технология и машины лесосечных и лесовосстановительных работ / И.Г. Кочегаров, Л.Г Федяев, И.А.Лавров. М.: Лесн. пром-сть, 1990. - 416 с.

96. Курант, Р. Курс дифференциального и интегрального исчисления. В 2-х т. / Р. Курант. М.: Наука, 1967. - Т.1 - 704 с; Т.2 - 672 с.

97. Производитель специальной техники ООО «Лестехком» / Официальный сайт компании Лестехком // URL: www.lestechcom.ru (20 сент. 2008 )

98. Информация по продуктам / Официальный сайт заволжского моторного завода//URL: http://www.zmz.ru/consumer/prodinfo (25 нояб. 2008.)

99. Скурихин, В.И. Технология и оборудование лесопромышленных производств / В.И. Скурихин, В.П. Корпачев. Красноярск: СибГТУ, 203.- 186 с.

100. Сорокин, М.С. Лесное товароведение / М.С. Сорокин. Л.: ЛТА, 1988. -36 с.

101. Софьина, А.А. Технология лесозаготовок, транспорта леса и автоматизация производственных процессов / А.А. Софьина. Л.: JITA, 1977.-45 с.

102. Турский, Г.М. Лесная таксация/ Г.М. Турский. М.: Новая деревня, 1927.-211 с.

103. Тюкина, О.И. Экономическая оценка надежности лесозаготовительной техники: автореф. дис. канд. экон. наук / О.И. Тюкина. СПб., 1995. -20 с.

104. Теория и конструкция машин и оборудования отрасли ( колесные и гусеничные лесные машины). Том1. Двигатели внутреннего сгорания: учебник / В.М. Котиков, Л.И. Егоров, А.В. Ерхов, М.И. Куликов. 2-е изд. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. - 353 с.

105. Лебедев, Н.И. Объемный гидропривод лесных машин: учебник /Под ред. А.А. Камусина. М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. -314 с.: ил.

106. Armstead, Н. Diesel Power, pioneer for smallscale / H. Armstead, H Christopher//MEnergy Internal", 1996. N 7. - p. 14-18.

107. Andertion, D. Assessment and control of combustion-induced noise in I.C. engines / D. Andertion, N. Lalor, E. Grover, T. Priede. "Combust. Engine Progr." 1996. - p. 48-53.

108. MacDonald, A.J. Harvesting system and equipment in British Columbia. Forest Engineering Research Institute of Canada. B.C. Ministry of Forests Forestry Division Services Branch Production Resources, Victoria, Canada, 1999.-211 p.

109. Barnes, B.V. Forest Ecology / B.V. Barnes, D. R. Zak, S.R. Denton, S.H.Spurr. New York, 1998.- ISBN 0471308226.

110. Koch, G.W. Carbon dioxide and terrestrial ecosystems / G.W. Koch, H.A.Mooney. Academic Press, London, 1996. - ISBN 0-471-41090-X.

111. Development of Catalyst for Diesel Engine / H. Ueno, T. Furutani, T. Nagami, N. Aono, H. Goshima, K. Kasahara. SAE Paper 980195, 1998. -8p.

112. Утверждаю» Директор ООО "Лестехкомк1. АКТвнедрения результатов научных разработок Сютова Николая Павловича

113. Начальник производства ООО «Лестехком»1. Куприянов А.В.

114. УТВЕРЖДАЮ» нженер ОАО «Марийский дежТВшшый завод1. Божко С.А.2009г.1. АКТвнедрения результатов научных разработок Сютова Николая Павловича

115. Использование предложенных математических моделей и методик позволяют увеличить коэффициент полезного действия гидравлических систем, сократить затраты на проведение опытно-конструкторских работ и повысить качество проектирования.

116. Главный конструкто ОАО «ММЗ»

117. Главный технолог ОАО «ММЗ»1. Губин А.В.1. Пивень А.А.

118. Данные экспериментов Исходные данные:

119. Атмосферное давление 101600 Па и температура окружающей среды 297 К

120. Группы Номер опыта Среднее1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 значение

121. S,mm 590 713 610 770 640 652 709 657 619 590 655t °Г 65 65 66 65 67 66 65 65 66 66 65,6

122. Цфорс» В 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2

123. Vkc,cm3 50,2 50,21 50,2 50,2 50,21 50,2 50,2 50,21 50,2 50,2 50,203

124. Рс, МПа 1,2856 1,2853 1,2856 1,2856 1,2853 1,2856 1,2856 1,2853 1,2856 1,2856 1,2855

125. СО,%об 0.48 1.03 0.84 0.69 0.55 0.46 1.19 0.13 0.45 0.59 0,641

126. СН,ррш 110 144 170 86 78 93 153 214 92 94 123,4

127. S,mm 735 690 770 701 770 720 617 572 622 604 680,1t °С ДВ5 ^ 66 67 67 66 66 65 65 66 65 66 65,9

128. U(J)OpCj В 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2

129. Vkc,cm3 69,4 69,4 69,41 69,4 69,4 69,42 69,41 69,4 69,4 69,41 69,405

130. Рс, МПа 1,2856 1,2856 1,2853 1,2856 1,2856 1,285 1,2853 1,2856 1,2856 1,2853 1,2854

131. СО 1.1 0.96 0.77 0.45 0.63 0.84 0.77 1.02 0.82 0.6 0,796сн 219 114 193 109 184 118 241 249 124 245 179,6