ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕГУЛИРОВОЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ ТОПЛИВОПОДАЧИ ТРАКТОРНОГО ДИЗЕЛЯ ПРИ РАБОТЕ НА ТОПЛИВНЫХ КОМПОЗИЦИЯХ С ДОБАВКАМИ РАПСОВОГО МАСЛА Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 621.1-1/-9

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕГУЛИРОВОЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ ТОПЛИВОПОДАЧИ ТРАКТОРНОГО ДИЗЕЛЯ ПРИ РАБОТЕ НА ТОПЛИВНЫХ КОМПОЗИЦИЯХ С ДОБАВКАМИ

РАПСОВОГО МАСЛА

ПЛОТНИКОВ Сергей Александрович, д-р техн. наук, профессор кафедры технологии машиностроения, [email protected]

БУЗИКОВ Шамиль Викторович, канд. техн. наук, заведующий кафедрой машин и технологии деревообработки, [email protected]

КОЗЛОВ Илья Сергеевич, аспирант кафедры машин и технологии деревообработки, VZ-43@ mail.ru

Вятский государственный университет

Целью исследований явилось экспериментальное определение оптимального значения установочного угла опережения впрыскивания топлива тракторного дизеля 4ЧН 11,0/12,5 при его работе на топливных композициях с добавками рапсового масла (РМ) и узкофункциональных присадок. Объект исследования - экспериментальная установка, состоящая из тракторного дизеля, установленного на электротормозной стенд RAPIDO SAK N670 с балансирной маятниковой машиной. Установочный угол опережения впрыскивания топлива изменялся путём углового перемещения полумуфты относительно шестерни привода топливного насоса высокого давления. Значение угла варьировалось в диапазоне от 14 до 34 градусов через каждые 4 градуса по мениску, т.е. с момента начала подачи цикловой дозы топлива секцией топливного насоса. Испытания проводились на трёх составах топливных композиций: состоящей из чистого дизельного топлива (ДТ) 100%; ДТ 80% + 20% РМ; ДТ 45% + РМ 55% с присадками специального назначения. В результате испытаний были установлены зависимости эффективных показателей работы, а также токсичности и дымности отработавших газов тракторного дизеля от значений установочного угла опережения впрыскивания топлива. Выявлено, что при угле впрыскивания 0впр=26° значения дымности и токсичности отработавших газов, а также эффективных показателей работы тракторного дизеля являются оптимальными. Также определены зависимости эффективных показателей, токсичности и дымности отработавших газов тракторного дизеля от значения установочного угла опережения впрыска топлива и доли рапсового масла в топливной композиции. Результаты испытаний показали, что топливные композиции с добавками рапсового масла до 55% не вызывают отказов в работе систем тракторного дизеля, требуют незначительного увеличения угла опережения впрыскивания топлива, что позволяет дизелю работать без изменения штатных регулировок.

Ключевые слова: рапсовое масло, топливная композиция, дизель, система топливоподачи, эффективные показатели, показатели токсичности, дымность отработавших газов.

Введение ДТ являются высокая вязкость, плохие низкотем-Долгое время теория и практика двигателестро- пературные свойства, высокая температура вос-ения были направлены на усовершенствование пламенения, повышенная коксуемость, меньшая конструкции, а также рабочего процесса двигате- теплотворная способность [7, 8]. На данный молей, работающих на традиционных видах топлива мент имеется достаточный объём исследований [1]. Но исчерпаемость ископаемых видов топлива по влиянию добавок РМ на эффективные показа-и усложняющаяся экологическая ситуация вы- тели, токсичность и дымность отработавших газов нудили искать замену ископаемым топливам. На [9, 10]. В то же время данные по оптимизации фи-первый план выступает применение топлив, полу- зико-химических и моторных свойств топливных чаемых прежде всего из растительного сырья [1]. композиций применением присадок и по их влиВ настоящее время одним из наиболее пер- янию на показатели работы дизелей практически спективных источников тепловой энергии, исполь- отсутствуют. В связи с этим определение данных зуемых в качестве топлива в дизелях, являются показателей при работе тракторного дизеля на то-всевозможные топливные композиции, в том чис- пливных композициях улучшенного состава с доле получаемые путём предварительного смеши- бавками РМ и присадок является весьма актуаль-вания товарного дизельного топлива (ДТ) и рас- ной задачей [11, 12].

тительного масла [2, 3]. В качестве растительного С целью определения регулировочных харак-

масла в топливной композиции применяются ка- теристик тракторного дизеля 4ЧН 11,0/12,5 по

сторовое, пальмовое, подсолнечное, соевое, гор- установочному углу опережения впрыскивания то-

чичное, рыжиковое и другие масла [1-5]. Наиболее плива при его работе на топливных композициях

перспективными на сегодняшний день являются с добавками РМ и присадок направленного дей-

топливные композиции с добавками рапсового ствия были проведены сравнительные испытания.

масла (РМ) [5]. Непосредственное использование Объекты и методы

РМ в дизелях затруднено из-за различия физико- Экспериментальные исследования были про-

химических и моторных свойств масла по срав- ведены на нагрузочном электротормозном стенде

нению с ДТ [6]. Недостатками РМ по сравнению с RAPIDO (Германия) марки SAK N670 с балансир© Плотников С. А., Бузиков Ш. В., Козлов И. С., 2018г.

ной маятниковой машиной мощностью 250 кВт, в рамках выполнения договора о научно-техническом сотрудничестве, заключенного между ФГБОУ ВО «Вятский государственный университет» и УО «Белорусская государственная орденов Октябрь-

ской Революции и Трудового Красного Знамени сельскохозяйственная академия». На рис. 1 представлен общий вид экспериментальной установки для проведения стендовых испытаний.

Рис. 1 - Общий вид тракторного дизеля 4ЧН 11,0/12,5, установленного на стенде

Испытательная установка располагалась в аккредитованной научно-исследовательской лаборатории испытаний двигателей внутреннего сгорания УО «Белорусская государственная орденов Октябрьской Революции и Трудового Красного Знамени сельскохозяйственная академия». Стенд

для проведения испытаний был оборудован приборами, устройствами и приспособлениями для контроля эффективных показателей, дымности и токсичности отработавших газов двигателя, все приборы прошли государственную поверку (таб.1).

Таблица 1 - Приборы и оборудование, входящие в состав стенда

Измеряемый параметр Наименование прибора Марка прибора Отклонение от контроля, % (+/-)

Дымность отработавших газов Дымомер 1УЮО 2 LON ±1,50%

Токсичность отработавших газов Газоанализатор 1УЮТ 5 ±3,00%

Частота вращения коленчатого вала дизеля Тахометр ТЭСА ±0,02%

Расход топлива Расходомер АИР-50 ±0,50%

Крутящий момент дизеля Весовой механизм SAK-N670 ±0,50%

Расход воздуха Трубка Вентури ДК ±0,04%

Температура отработавших газов Потенциометр КСП-4 ±0,25%

Частота вращения коленчатого вала дизеля Тахометр AVL DISpeed492 ±0,02%

Расход топлива Объёмный датчик ДРТ-5+СКРТ 31 ±1,00%

Исследования проводились на чистом ДТ, ДТ с добавкой 20% и 55% РМ и 2% присадки. Топливную композицию предварительно получали путём смешивания массовых долей составляющих, после чего производили заправку тракторного дизеля.

Экспериментальная часть

Оценка влияния топливной композиции улучшенного состава в зависимости от добавок рапсового масла на значение оптимального установочного угла опережения впрыскивания топлива производилась на основе анализа регулировочных характеристик (риунки 1, 2, 3). Снятие регу-

лировочных характеристик производилось в соответствии с методикой [13].

При использовании топливных композиций с добавками рапсового масла производилась перерегулировка топливного насоса высокого давления (ТНВД) для увеличения цикловой подачи альтернативного топлива путём изменения активного хода плунжера с целью компенсации уменьшения теплоты, вносимой в тракторный дизель с этим топливом.

На рис. 2 показаны графики изменения эффективных показателей тракторного дизеля 4ЧН 11,0/12,5 при различных значениях установочного угла опережения впрыскивания топлива, различном содержании рапсового масла, 2%-й присадки в топливной композиции при частоте вращения 1800 мин-1.

т г;кВт ч

400 350 300 250

Чс

Лгу

✓

✓О

У

N.

.....

ИГ

От

— ♦ — —» — — ■ - —♦

- - ■ ■ -т - - - - -1 1— - ш

* ч

V

360 320 2Я0 240

25

30

35 в_ град

— ДТ-100%

■ - ДТ-50%+РМ-20%

— ДТ-45%+РМ-55%

жании рапсового масла в топливной композиции 20% и 55%, соответственно. Увеличение часового расхода топлива обусловлено снижением низшей расчётной теплоты сгорания топливных композиций с добавками рапсового масла.

Значения удельного эффективного расхода топлива де также возрастали и составляли 233 г/кВтч и 244 г/кВтч, соответственно, при содержании рапсового масла в топливной композиции 20% и 55%. При этом минимум де сдвигался в сторону больших значений установочного угла опережения впрыскивания топлива и составлял 0 =27-28° при использовании топливных компо-

впр ~

зиций с добавками рапсового масла 20% и 55%.

Максимальные значения эффективной мощности, эффективного КПД и крутящего момента также сдвигались в сторону больших значений установочного угла опережения впрыскивания топлива.

Учитывая конструктивную невозможность установки данных значений установочного угла опережения впрыскивания топлива для данного ТНВД, в дальнейших испытаниях было установлено значение, равное 0впр=26° для всех исследуемых топливных композиций.

График показателей токсичности и дымности тракторного дизеля 4ЧН 11,0/12,5 при различных значениях установочного угла опережения впрыскивания топлива и различном содержании рапсового масла в топливной композиции при частоте вращения 1800 мин-1 представлен на рис. 2.

Рис. 2 - Регулировочная характеристика тракторного дизеля 4ЧН 11,0/12,5 по установочному углу опережения впрыскивания топлива при п=1800 мин-1 (эффективные показатели):

- ДТ 100%;----ДТ 50%

+ РМ 20%;---ДТ 45% + РМ 55%

Из данных, представленных на графике (рис. 1) видно, что при работе на чистом дизельном топливе оптимальным установочным углом является угол, равный 0впр=26°. При этом эффективная мощность дизеля составляет N=72 кВт, а значение удельного эффективного расхода топлива де=228 г/кВтч., что соответствует руководству по эксплуатации дизеля [14]. При этом значение эффективного КПД, учитывающего теплотворную способность топлива, также максимально и составляет пе=37%, значение крутящего момента равно М =3е82 Н*м.

~ кр

При использовании топливных композиций с добавками рапсового масла характер кривых изменяется. Так, значения часового расхода топлива Gт увеличивались с 16,4 кг/ч при работе дизеля на чистом ДТ до 16,8 кг/ч и 17,6 кг/ч при содер-

СХНУ„ ррт

0,08 0,06 0,04

С

- ■ — __

_ _ ■

•

и"

Я- *" ♦

- -

-* ---- - ■

♦— — л. _ - —♦

со

__ ■----

Г - ' —♦ — :

♦

СО

■ „ -* — _ _♦

- ■ - _ _ -Ш

ЫОх, ррт 4000 3000 2000 1000

25

30

35 ©,град

ДТ-100% ДТ-50%+РМ-20% ДТ-45%+ Р М-55%

Рис. 3 - Регулировочная характеристика тракторного дизеля 4ЧН 11,0/12,5 по установочному углу опережения впрыскивания топлива при п=1800 мин-1 (показатели токсичности и дымности):

- ДТ - 100%;----ДТ - 50%

+ РМ - 20%;---ДТ - 45% + РМ - 55%

На графике рис. 3 видно, что при изменении значений 0впр как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения, содержание сажи С в отработавших газах при работе тракторного дизеля

на чистом ДТ и топливных композициях с добавками рапсового масла снижается. При значениях 0впр=26° концентрация сажи С составляла: на чистом ДТ СДТ1000/=38,03%, топливных композициях

СДТ80%+РМ20% = 27% и СДТ45%+РМ55%=16,80%, соответственно.

Концентрация оксидов азота NOx при работе на чистом ДТ и топливных композициях с добавками рапсового масла повышается при увеличении значения установочного угла опережения впрыскивания топлива. Работа тракторного дизеля на топливных композициях с добавками рапсового масла сопровождалась снижением показателей выбросов оксидов азота. Значение NOx при 0впр=26°и работе на чистом ДТ составило 2630 ррт, при работе на топливных композициях с содержанием рапсового масла 20% - 2225 ррт, а при 55% - 1145 ррт, соответственно.

При значении установочного угла, равном 0впр=26°, значение СхНу снижалось с 13,00 ррт до 6,00 ррт при увеличении концентрации рапсового масла в топливной композиции до 55%.

При работе тракторного дизеля на чистом ДТ и топливных композициях с добавками рапсового масла 20% и 55%, а также изменении значений 0впр, отличных от оптимального, установленного заводом-изготовителем, наблюдалось уменьшение значений концентраций диоксида углерода С02 в отработавших газах. При 0вп =26° и работе на чистом ДТ концентрация С<02 составляла 8,77%, а на топливных композициях с добавками рапсового масла 20% и 55% - 8,40% и 7,80%, соответственно.

Значение концентраций монооксида углерода СО при увеличении доли рапсового масла в топливной композиции повышается. Минимальные значения СО как при работе на чистом ДТ, так и при работе на топливных композициях с добавками рапсового масла 20% и 55% соответствовали значению установочного угла опережения впрыскивания топлива 0 =26° и составляли СОпт,.по=0,04%,

впр ДТ100% ' '

СО =0 06 СО =0 09% соответ-

ДТ80%+РМ20% ' ' ДТ45%+РМ55%

ственно.

Результаты и выводы

1. Топливные композиции улучшенного состава с добавками рапсового масла до 55% и узкофункциональной присадки до 2% не вызывают отказов в работе системы питания тракторного дизеля, могут быть рекомендованы к применению и позволяют улучшить некоторые эксплуатационные показатели дизеля.

2. Для всех исследуемых составов топливных композиций оптимальным значением установочного угла опережения впрыскивания топлива следует считать угол, равный 0впр=26°. При этом наблюдаются оптимальные значения эффективных показателей, а также токсичности и дымно-сти отработавших газов тракторного дизеля 4ЧН 11,0/12,5.

Список литературы

1.Карташевич, А. Н. Возобновляемые источники энергии [Текст] : науч.-практ. пособие / А. Н. Карташевич, В. С. Товстыка. - Горки : БГСХА, 2007. - 264 с.

2. Инновационные технологии производства биотоплива второго поколения [Текст] / Федоренко В.Ф., Д. С. Буклагин, А. Н. Зазуля, С. А. Нагорнов, И. Г. Голубев, Л. Ю. Коноваленко. - М. : ФГНУ «Ро-синформагротех», 2009. - 68 с.

3. Результаты испытаний и перспективы эксплуатации дизелей на биотопливе [Текст] / В. Ф. Федоренко, Д. С. Буклагин, А. Н. Зазуля, С. А. Нагорнов, И. Г. Голубев, А. П. Ликсутина. - М. : ФГНУ «Росинформагротех», 2008. - 133 с.

4. Плотников, С. А. Определение влияния топливных присадок на кинематическую вязкость смесевого топлива [Текст] / С. А. Плотников, Ш. В. Бузиков, И. С. Козлов // Общество. Наука. Инновации (НПК-2018) : сборник статей XVIII Всероссийской научно-практической конференции: в 3 томах. - Вятка : Вятский государственный университет, 2018. - С. 766-771.

5. Плотников, С. А. Улучшение смесей дизельного топлива с рапсовым маслом для использования в тракторных дизелях [Текст] / С. А. Плотников, А. Н. Карташевич, П. Н. Черемисинов // Двигателе-строение. - 2017. - № 4 (270). - С. 21-24.

6. Плотников, С. А. Недостатки применения топлив на основе рапсового масла в дизельных двигателях [Текст] / С. А. Плотников, П. Н. Череми-синов // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - 2015. - Т. 3. - № 4-1 (15-1). - С. 97-101.

7. Карташевич, А. Н. Оптимизация параметров топливоподачи тракторного дизеля для работы на рапсовом масле [Текст] / А. Н. Карташевич, С. А. Плотников, В. С. Товстыка // Тракторы и сельхозмашины. - 2011. - №3 - С. 13-16.

8. Плотников, С А., Черемисинов П.Н. Влияние присадок на кинематическую вязкость топлив на основе рапсового масла [Текст] / С. А. Плотников, П. Н. Черемисинов // Общество, наука, инновации (НПК-2016) : сборник статей. - 2-е издание, исправленное и дополненное. - Вятка : Вятский государственный университет, 2016. - С. 1378-1382.

9. Карташевич, А. Н. Применение топлив на основе рапсового масла в тракторных дизелях : монография [Текст] / А. Н. Карташевич, С. А. Плотников, В. С. Товстыка. - Киров : Авангард, 2014. - С.144.

10.Плотников, С.А., Карташевич А.Н., Чере-мисинов П.Н Определение оптимальных регулировок системы топливоподачи двигателя 4ч 11,0/12,5 при работе на смесях рапсового масла с дизельным топливом [Текст] // ОБЩЕСТВО. НАУКА. ИННОВАЦИИ (НПК-2017) : сборник статей. Всероссийской ежегодной научно-практической конференции. - Вятка : Вятский государственный университет. 2017. С. 1841-1847.

11.Плотников, С. А. Исследование свойств альтернативных топлив на основе рапсового масла [Текст] / С. А. Плотников, П. Н. Черемисинов // ОБЩЕСТВО. НАУКА. ИННОВАЦИИ (НПК-2017) : сборник статей Всероссийской ежегодной научно-практической конференции. - Вятка : Вятский государственный университет, 2017. - С. 1875-1881.

12. Плотников, С. А. Внедрение новых видов топлива [Текст] / С. А. Плотников, С. В. Мочалов

// ОБЩЕСТВО. НАУКА. ИННОВАЦИИ (НПК-2017) : сборник статей Всероссийской ежегодной научно-практическая конференции. - Вятка : Вятский государственный университет, 2017. - С. 1854-1860.

13.ГОСТ 18509-88 Дизели тракторные и ком-

байновые. Методы стендовых испытаний.

14.Дизели Д-245S2, Д-245^2, Д-245^2, Д-245.^2, Д-245.16ЛS2, Д-245.42S2, Д-245.43S2 // РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ 245S2-0000100 РЭ - С. 112.

DEFINITION OF ADJUSTING PARAMETERS OF THE FUEL SYSTEM OF A TRACTOR DIESEL ENGINE WHEN OPERATING ON FUEL MIXTURES WITH ADDITIVES RAPESEED OIL

Plotnikov Sergey A., doctor of technical science, professor department of mechanical engineering technology, [email protected]

Buzikov Shamil V., candidate of technical sciences, supervisor of the department of machines and technology of woodworking, [email protected]

Kozlov Ilya S., postgraduate of the department of machinery and wood technology, [email protected]

Vyatka State University

The aim of the research was the experimental determination of the optimal value of the installation angle of advance injection of tractor diesel fuel 4CHN 11.0/12.5 when it works on fuel compositions with additives of rapeseed oil (RO) and highly functional additives. Object of study: experimental setup consisting of a tractor diesel engine mounted on an electric brake stand RAPIDO SAK N670 with a balancing pendulum machine. The installation angle of the fuel injection advance was changed by the angular displacement of the coupling half relative to the drive gear of the high-pressure fuel pump. The value of the angle varied from 14 to 34 degrees every 4 degrees meniscus, i.e. from the beginning of the fuel cycle dose supply by the fuel pump section. Tests were carried out on three compositions of fuel compositions consisting of pure diesel fuel (DF) - 100%, DF -80%+20 RO, DF - 45% + RO - 55% with additives for special purposes. The results of the tests were effective indicators, as well as the toxicity and smokiness of the exhaust gases of the tractor diesel, depending on the values of the installation angle of advance of fuel injection. It was revealed that the Qenp=26 values of opacity and toxicity of exhaust gases and effective performance of tractor diesel are optimal. The dependences of the effective indicators, toxicity and smoke content of the exhaust gases of the tractor diesel engine on the value of the setting angle of advance of fuel injection and the share of rapeseed oil in the fuel composition were also determined. The test results showed that fuel compositions with additives of rapeseed oil up to 55% do not cause failures in the operation of tractor diesel systems; require a slight increase in the angle of advance of fuel injection, which allows the operation of the diesel engine without changing the standard adjustments.

Key words: rapeseed oil, fuel composition, diesel, fuel system, effective indicators, toxicity, smoke exhaust gases.

Literatura

1. Kartashevich A.N., Tovstyka VS. Vozobnovlyaemye istochniki ehnergii: nauch.-prakt. posobie. - Gorki: BGSKHA, 2007. - S. 264.

2. Fedorenko V.F., Buklagin D.S., Zazulya A.N., Nagornov S.A., Golubev I.G., Konovalenko L.YU. Innovatsionnye tekhnologii proizvodstva biotopliva vtorogo pokoleniya, M.: FGNU «Rosinformagrotekh», 2009. S. 68.

3. Fedorenko V.F., Buklagin D.S., Zazulya A.N., Nagornov S.A., Golubev I.G., Liksutina A.P. Rezul'taty ispytanij i perspektivy ehkspluatatsii dizelej na biotoplive. M.: FGNU «(Rosinformagrotekh», 2008. S. 133.

4. Plotnikov S.A., Buzikov SH.V., KozlovI.S. Opredelenie vliyaniya toplivnykh prisadokna kinematicheskuyu vyazkost' smesevogo topliva V sbornike: Obshhestvo. Nauka. Innovatsii (NPK-2018) Sbornik statej XVIII Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferentsii: v 3 tomakh. Vyatskij gosudarstvennyj universitet. 2018. S. 766-771.

5. Plotnikov S.A., Kartashevich A.N., CHeremisinov P.N. Uluchshenie smesej dizel'nogo topliva srapsovym maslom dlya ispol'zovaniya v traktornykh dizelyakh //Dvigatelestroenie. 2017. № 4 (270). S. 21-24.

6. Plotnikov S.A., CHeremisinov P.N. Nedostatkiprimeneniya toplivna osnove rapsovogo masla v dizel'nykh dvigatelyakh. Aktual'nye napravleniya nauchnykh issledovanij XXI veka: teoriya i praktika. 2015. T. 3. № 4-1 (15-1). S. 97-101.

7. Kartashevich A.N., Plotnikov S.A., Tovstyka VS. Optimizatsiya parametrov toplivopodachi traktornogo dizelya dlya raboty na rapsovom masle. - Traktory i sel'khozmashiny, 2011. - №3 - S. 13-16.

8. Plotnikov S.A., CHeremisinov P.N. Vliyanie prisadok na kinematicheskuyu vyazkost' topliv na osnove rapsovogo masla v sbornike: obshhestvo, nauka, innovatsii (NPK-2016) Sbornik statej 2-e izdanie, ispravlennoe i dopolnennoe. Vyatskij gosudarstvennyj universitet. 2016. S. 1378-1382.

9. Kartashevich A.N., Plotnikov S.A., Tovstyka V.S. Primenenie topliv na osnove rapsovogo masla v traktornykh dizelyakh. /Monografiya. - Kirov: Tipografiya «<Avangard», 2014. - S. 144.

10. Plotnikov S.A., Kartashevich A.N., CHeremisinov P.N Opredelenie optimal'nykh regulirovok sistemy toplivopodachi dvigatelya 4ch 11,0/12,5 pri rabote na smesyakh rapsovogo masla s dizel'nym toplivom V sbornike: OBSHHESTVO. NAUKA. INNOVATSII (NPK-2017) sbornik statej. Vserossijskaya ezhegodnaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya. Vyatskij gosudarstvennyj universitet. 2017. S. 1841-1847.

11. Plotnikov S.A., CHeremisinov P.N. Issledovanie svojstv al'ternativnykh topliv na osnove rapsovogo masla

V sbornike: OBSHHESTVO. NAUKA. INNOVАTSII (NPK-2017) sbornik statej. Vserossijskaya ezhegodnaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya. Vyatskij gosudarstvennyj universitet. 2017. S. 1875-1881.

12. Plotnikov S.A., Mochalov S.V. Vnedrenie novykh vidov topliva V sbornike: OBSHHESTVO. NАUKА. INNOVАTSII (NPK-2017) sbornik statej. Vserossijskaya ezhegodnaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya. Vyatskij gosudarstvennyj universitet. 2017. S. 1854-1860.

13. GOST18509-88 Dizeli traktornye i kombajnovye. Metody stendovykh ispytanij.

14. Dizeli D-245S2, D-245.2S2, D-245.5S2, D-245.16S2, D-245.16LS2, D-245.42S2, D-245.43S2 // RUKOVODSTVO PO EHKSPLUATATSII 245S2-0000100 REH - S. 112.

УДК 635.631.347

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАЕКТОРИЙ ДВИЖЕНИЯ КАПЕЛЬ ДОЖДЕВАЛЬНОЙ МАШИНЫ

РЕМБАЛОВИЧ Георгий Константинович, д-р техн. наук, зав. кафедрой технологии металлов и ремонта машин

РЯЗАНЦЕВ Анатолий Иванович, д-р техн. наук, профессор кафедры технологии металлов и ремонта машин, [email protected]

КОСТЕНКО Михаил Юрьевич, д-р техн. наук, профессор кафедры технологии металлов и ремонта машин, [email protected]

ТРАВКИН Владислав Сергеевич, аспирант кафедры технологии металлов и ремонта машин, [email protected]

БЕЗНОСЮК Роман Владимирович, канд. техн. наук, доцент кафедры технологии металлов и ремонта машин, [email protected]

ЮМАЕВ Дмитрий Михайлович, студент магистратуры, [email protected] Рязанский государственный агротехнологический университет им. П.А. Костычева

При работе дождевальных машин важной характеристикой является угол падения капель, который способствует разрушению и смыву плодородного слоя. Обычно смыв плодородного слоя или почвенная эрозия наблюдается при работе дождевальных машин на склонах. В условиях теплиц уровень грунта обычно выровнен, однако возможны микронеровности, которые вызывают наклон дождевальной машины, что способствует изменению угла падения капель. Исследуем предельные углы наклона дождевальной установки, при которых возникают явления «смыва» почвы. Рассмотрим дождевальную установку, наклонно установленную на горизонтальной площадке. Для этого выберем неподвижную систему координат XOY и подвижную, закрепленную на крайней дождевальной насадке, X1 O1 Y1. На каплю, вылетающую из круговой дождевальной насадки с дефлектором, будет действовать сила тяжести и сила сопротивления воздуха, пропорциональная квадрату скорости. Составим дифференциальное уравнение и найдем его решение. Построим траектории полета капли в программе Mathcad. Математическое моделирование показало, что незначительный наклон дождевальной установки существенно влияет на угол падения капель. Падающая капля несет с собой некоторую кинетическую энергию, которая зависит от массы, скорости капли и угла ее падения. При падении капли происходит удар, который вызывает разрушение капли и некоторого объема почвенного субстрата. Разлетающиеся брызги представляют смесь воды и разрушенных агрегатов почвы. Учитывая определенную связь между размером капли и скоростью ее падения, диаметр капли будет оказывать влияние на эрозию почвы. Для снижения воздействия капель на почвенный субстрат помимо выравнивания дождевальной машины необходимо ограничить размер капель.

Ключевые слова: дождевальная машина, эрозия почвы, траектория капли, капли дождя, угол падения капель.

Введение

При работе дождевальных машин важной характеристикой является угол падения капель, который способствует разрушению и смыву плодородного слоя. Обычно смыв плодородного слоя или почвенная эрозия наблюдается при работе дождевальных машин на склонах. В условиях теплиц уровень грунта обычно выровнен, однако

возможны микронеровности, которые вызывают наклон дождевальной машины, что способствует изменения угла падения капель. Исследуем предельные углы наклона дождевальной установки, при которых возникают явления «смыва» почвы [2].

Методика и исследования Рассмотрим дождевальную установку, наклонно установленную на горизонтальной площадке.

© Рембалович Г К., Рязанцев А. И., Костенко М. Ю., Травкин В. С., Безносюк Р В., Юдаев Д. М., 2018г.