CC BY
148
Таблица 3
Оптимальная мощность двигателя для выполнения комплексов технологических операций
Технологическая операция Класс длины гона, м
менее 150 150...200 200.300 300.400 400.600 600.1000
Основная и предпосевная подготовка почвы
Вспашка на глубину 0,22 м при К, кН/м2:
т 00 60 80 122 132 160 198
75 90 124 144 167 223
6 о 6 (^1 84 98 129 158 178 240
Лущение, дискование 66 73 80 88 92 108
Сплошная культивация 52 59 64 73 78 86
Боронование (2 следа) 50 59 71 82 93 119
Посев и междурядная обработка почвы
Посев зерновых и трав 65 73 81 84 88 112
Посев пропашных 66 73 79 82 86 104
Первая междурядная обработка 53 60 68 73 73 113
Вторая междурядная обработка с подкормкой 82 86 94 96 102 107
Заготовка и транспортировка кормов
Скашивание с плющением 24 25 26 28 34 38
Ворошение, сгребание 13 13 14 15 17 20
Подбор валков с измельчением 101 103 105 112 127 137
Транспортировка на расстояние, км:
1.3 56 62 67 73 81 92
3.5 75 82 90 97 108 122
5.7 97 108 119 127 137 161
7.10 118 129 142 153 167 193
ных агрегатов технологических и обслуживающих звеньев, выборе оптимальной стратегии параметров и режимов работы взаимодействующих подсистем. При этом наступает стабилизация процесса, наименьшее значение приобретают коэффициенты простоя технологических и обслуживающих подсистем.
Список литературы
1. Скороходов, А.Н. Обоснование методов повышения эффективности использования технологических комплексов в растениеводстве: автореф. дис. ... доктора техн. наук / А.Н. Скороходов. — М.: МГАУ, 1997. — 36 с.
2. Зангиев, А.А. Практикум по эксплуатации машиннотракторного парка / А.А. Зангиев, А.Н. Скороходов. — М.: КолосС, 2006.
УДК 631.37
В.В. Стрельцов, доктор техн. наук, профессор А.М. Бугаев, канд. техн. наук
ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ТЕХНИКЕ МАСЕЛ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
В последние годы наметилась тенденция к снижению роли нефти и нефтепродуктов в мировой экономике. Это обусловлено истощением сырьевых ресурсов, растущим дефицитом нефти и наблюдаемым в связи с этим резким удорожанием традиционных нефтепродуктов [1]. Поэтому дальнейшее развитие цивилизации неизбежно будет сопровождаться дефицитом нефти и нефтепродуктов, что создает предпосылки к поиску и более широкому использо-
ванию альтернативных, зачастую возобновляемых энергетических ресурсов.
Наиболее динамично развивающимся направлением получения топливо-смазочных материалов из возобновляемых источников является использование растительных масел, спиртов и других продуктов органического происхождения.
В последнее время все более широкое распространение получают альтернативные топливо-
смазочные материалы на основе растительных масел: рапсового, соевого, подсолнечного, арахисового, пальмового и их производных (табл. 1). Интенсивные работы по их созданию и применению ведутся как в странах с ограниченным энергетическим потенциалом, так и в высокоразвитых странах, имеющих финансовую возможность приобретать нефтепродукты.
Весьма важен тот факт, что использование растительных масел возможно не только в производстве практически всех видов смазочных материалов, но и топлив [2]. Последнее открывает возможность использования машин и механизмов, работающих исключительно на продуктах биологического происхождения. В ряде стран Запада уже прошли успешные испытания так называемых «биоавтомобилей», работающих исключительно на продуктах растительного происхождения.
Применение топливо-смазочных материалов из возобновляемых источников позволяет не только решить энергетическую проблему, но и заметно снизить экологическое загрязнение почвы, уменьшить токсичность выхлопных газов сельскохозяйственной техники. Возрастающие требования к снижению загрязнения окружающей среды выдвигают растительные масла на одно из первых мест, что позволяет считать применение растительных масел весьма перспективным направлением в производстве топливо-смазочных материалов и с точки зрения экологии.
Кроме того, производство топлив и технических жидкостей на растительной основе повлечет за собой создание новых рабочих мест, возобновление использования брошенных земель и некоторые другие положительные явления.
За рубежом долгое время на довольно высоком уровне поддерживается интерес к техническому использованию растительных масел, продуктов их переработки и образующихся отходов в качестве компонентов смазочных материалов (базовых масел и добавок). В этом направлении накоплен определенный практический опыт. Такие известные фирмы, как Liqui Molley, Shell, Mobil, занимаются разработкой и продвижением на рынке экологически безопасных масел на растительной основе для цепей бензопил, двухтактных бензиновых двигателей, гидравлических систем, а также применяемых в качестве смазочных материалов в двигателях, механизмах и машинах.
В России не перешли от исследовательских работ по данному направлению к промышленному использованию полученных результатов и накопленного опыта. Медленно внедряются перспективные решения. Можно утверждать, что назрела необходимость создания на основе растительных масел всего спектра технических жидкостей и топлив, применяемых в технике, в том числе и сельскохозяйственной, обладающих совокупностью свойств, позволяющих использовать их в механизмах и машинах без снижения их работоспособности, способных полноценно заменить использующиеся сейчас технические жидкости и топлива на нефтяной основе. Решение данной проблемы позволит вплотную приблизиться к возможности создания так называемых «энергоавтономных хозяйств».
При использовании масел растительного происхождения в качестве смазочных материалов, технических жидкостей важны не только их возобновляемость и высокая биоразлагаемость, но и характеристики, определяющие возможность их применения
Таблица 1
Физико-химические свойства растительных и нефтяных масел
Плот- Вязкость Кислот- Коксуемость, % (масс) Температура, °С Пока-
Масло ность при 20 °C, кг/м3 при 100 °C, мм2/с ИВ ное число, мг КОН/г вспыш- ки засты- вания затель прелом- ления Цвет, ед. ЦНТ
Хлопковое 918,8 7,69 166,0 4,25 0,231 316 -18 1,4758 1,5
Подсолнечное 927,5 7,93 167,0 2,44 0,505 320 -16 1,4754 2,0
Рапсовое 906,1 8,09 155,4 6,40 0,465 224 -3 1,4718 4,0
Оливковое 911,3 8,43 155,4 5,90 0,198 285 -12 1,4710 1,5
Соевое 923,7 7,67 166,0 0,03 0,438 318 -12 1,4732 1,0
Пальмовое 917,6 8,62 151,0 0,17 0,120 315 130 1,4786 1,5
Касторовое 1068,7 19,88 90,7 1,18 0,193 296 -27 1,4796 1,5
Миндальное 915,8 8,25 158,5 0,76 0,710 260 -29 1,4729 1,5
Ореховое (из фундука) 909,3 8,76 158,7 6,30 0,562 262 -22 1,4690 1,5
Ореховое (из грецких) 923,0 7,13 177,6 0,09 0,291 262 -29 1,4835 1,5
Виноградное (из косточек) 921,0 7,21 169,7 0,05 — 257 -16 1,4010 2,0
Нефтяное М-8-В 877,8 7,53 89,0 0,015 0,150 203 -15 1,4800 3,0
Нефтяное МС-20 897,0 20,50 92,0 0,03 0,270 270 -18 1,5070 7,0
Таблица 2
Основные физико-химические характеристики исследуемых рабочих жидкостей
Рабочая жидкость
Показатель М-10-В2 альтерна- тивная
Коррозионность на пластинках из свинца, г/м2 2,9 6,7
Температура вспышки в открытом тигле, не ниже, °С 205 210
Температура застывания, не выше -15 -24
Вязкость кинематическая, мм2/с, при °С:
100 11 8
40 43 35
0 1200 218
Индекс вязкости 85 162
в технике. При этом следует учесть, что требования, разработанные для нефтяных и синтетических масел, лишь ограниченно можно распространять на продукты растительного происхождения [3].
Основными техническими преимуществами растительных масел по сравнению с нефтяными маслами являются лучшие вязкостные и трибологические свойства. Это обстоятельство существенно повышает благоприятность использования растительных масел с экологических позиций, поскольку в ряде случаев дает возможность ограничить использование зачастую токсичных присадок, а иногда и совсем отказаться от их применения. К основным недостаткам растительных масел следует отнести низкую стабильность и, в большинстве случаев, плохие низкотемпературные характеристики. Указанные недостатки устраняются как использованием комплекса присадок, так и смешиванием растительных масел с нефтяными маслами (неизбежно ухудшая при этом экологические свойства смазочного материала) [4].
Основываясь на вышеприведенных доводах, на кафедре технологии машиностроения ФГОУ ВПО МГАУ в течение нескольких лет проводили исследования, направленные на разработку рабочей жидкости на основе рапсового масла с добавлением многофункциональной присадки, содержащей соли металлов переменной валентности. В процессе работы было теоретически обосновано использование многофункциональных присадок, реализующих эффект избирательного переноса для улучшения трибологических свойств поверхностей трения деталей гидросистем за счет образования на них пористой квазижидкой пленки меди совместно с рапсовым маслом. При дальнейших исследованиях был определен оптимальный состав разрабатываемой жидкости, позволяющий, с одной стороны, значительно улучшить основные эксплуатационные показатели базового масла, а с другой — добиться минимальной стоимости данной жидкости.
Лабораторными исследованиями установлено, что коэффициент трения на различных парах трения, полученный на альтернативной рабочей жидкости на основе рапсового масла, равен 0,025.. .0,04. Рабочая жидкость на основе рапсового масла снижает износ образцов на 70.75 % по сравнению с минеральным маслом М-10-В2. Температура вспышки разрабатываемой рабочей жидкости на 2,4 % выше аналогичного показателя минерального масла; температура застывания на 60 % ниже температуры застывания масла М-10-В2; индекс вязкости разрабо-
танной жидкости в 1,9 раза выше индекса вязкости минерального масла (табл. 2).
Стендовые испытания показали, что износ деталей гидрораспределителя и шестеренного насоса уменьшился до 17 %. Повышение ресурса для данных соединений при работе с гидравлической жидкостью на основе рапсового масла составило до 1,2 раза. При эксплуатационных испытаниях гидросистемы не имели отказов в течение всего срока испытания. Все контролируемые параметры гидросистем, такие как усадка поршня гидроцилиндра, давление срабатывания автоматов золотников распределителя, давление срабатывания предохранительного клапана, подача шестеренных насосов и колебания кинематической вязкости рабочей жидкости, в процессе испытаний оставались в допустимых пределах, установленных нормативнотехнической документацией.
Экономическая оценка показала, что в результате замены минерального масла М-10-В2 на рабочую жидкость на основе рапсового масла, имеющую более низкую стоимость, чем минеральное масло, и более экологичную, а также за счет повышения ресурса агрегатов гидросистемы трактора возможно получение экономического эффекта в размере 670 р. на один трактор за 1000 мото-ч его работы.
Список литературы
1. Тенденции и риски развития мировой энергетики. — Режим доступа: http://www.perspektivy.info/ оукитепа/ек^отЛе^епсіі_і_гізкі_га2УІііуа_тігоуоіу_ energetiki_2008-0-6-16-20.htm
2. Девянин, С.Н. Растительные масла и топлива на их основе для дизельных двигателей / С.Н. Девянин, В.А. Марков, В.Г. Семенов. — М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2008. — 340 с.
3. Евдокимов, А.Ю. Смазочные материалы на основе растительных и животных жиров / А.Ю. Евдокимов, И.Г. Фукс, Л.Н. Багдасаров. — М.: ЦНИИТЭИМС, 1992.
4. Едуков, В.А. Снижение энергетических затрат в тракторных трансмиссиях путем использования легированного рапсового масла: дис. ... канд. техн. наук / В.А. Едуков. — Самара, 2003.
49
