ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ ПО ТЕПЛОВОЙ ПОДГОТОВКЕ ГРУЗОВОГО АВТОМОБИЛЯ В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР 10
1.1 Общее положения 10
1.2. Анализ требовании предъявляемых к эксплуатации грузовых автомобилей в
условиях низких температур 10
1.3. Анализ влияния низких температур на эффективность эксплуатации
трансмиссии грузового автомобиля 14
1.3.1 Тепловой режим агрегатов 15
1.4. Методы тепловой подготовки агрегатов трансмиссии в условиях низких
температур 17
1.5. Выводы по первой главе 18
ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО СОСТЯНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ ПРИ РАБОТЕ БЕЗ ПЕРЕДАЧИ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА 20
2.1 Анализ теплового состояния коробки передач грузовых автомобилей в
условиях отрицательных температур при работе двигателя в режиме холостого хода 20
2.2 Анализ теплового состояния теплоснабжения коробки передач грузовых
автомобилей 22
2.3 Математическая модель процесса теплообмена механической коробки
передач при работе без крутящего момента совместно с системой теплоснабжения 28
2.3.1 Определение температуры масла в коробке передач при работе без
передачи крутящего момента совместно с системой теплоснабжения 28
2.4 Выводы по второй главе 30
ГЛАВА 3 РАСЧЁТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОТЫ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДЛЯ РАЗОГРЕВА И ПОДДЕРЖАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА В КОРОБКЕ ПЕРЕДАЧ 32
3.1 Методика оценки эффективности использования теплоты, выделившейся в
результате сгорания в двигателе топлива 32
3.2 Использование теплоты выхлопных газов двигателя для поддержания
оптимального теплового режима в коробке передач грузового автомобиля 38
3.3 Исследование теплообменников для утилизации и вторичного использования
теплоты выхлопных газов двигателя в коробке передач 41
3.3.1 Методика расчета рекуперативного кожухотрубного теплообменника 42
3.4 Способы интенсификации теплообмена в компактных теплообменных
аппаратах 44
3.5 Выводы по третьей главе 47
ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЯ ПО РАБОТЕ 49
Список литературы 50
Актуальность темы: Деятельность предприятий АПК осуществляется круглый год и следует отметить, что в условиях низких температур при эксплуатации, как мобильной сельскохозяйственной техники, так и автомобилей наблюдается заметное увеличение числа их отказов, особенно при отсутствии отапливаемых мест хранения. Наибольший рост отказов наблюдается зимой в зонах с холодным климатом, однако и в Средней полосе России температура воздуха зачастую опускается ниже -35°С. Практика показывает, что в такие периоды даже разовая эксплуатация не подготовленной соответствующим образом автотракторной техники приводит к отказам таких узлов как рабочее оборудование, рулевое управление, тормозная система, агрегаты трансмиссии, в частности, коробки передач, раздаточные коробки и пр.
Наибольшее влияние на снижение технико-экономических показателей работы грузовых автомобилей в условиях отрицательных температур оказывает трансмиссия, особенно коробка передач (КП). Большинство современных трансмиссионных масел обеспечивают необходимую вязкость для работы КП без существенных потерь мощности и износа уже при температуре 273 К (0 °C). Исследования показали, что при движении автомобиля в условиях отрицательных температур, когда осуществляется передача крутящего момента через КП, температура масла в ней достигает указанного значения, однако период ее разогрева сопровождается значительными потерями мощности на прокручивание, повышенным износом деталей и, как следствие, числом отказов. При работе двигателя в режиме холостого хода, когда практически исключается износ деталей КП, и температуре окружающей среды 243 К (минус 30 °C), продолжительность ее саморазогрева в значительной степени превышает максимально допустимое время работы двигателя без нагрузки. Сокращение времени прогрева трансмиссионного масла в КП за счет подвода дополнительного количества тепловой энергии во время стоянки автомобиля на открытой местности при работе двигателя в режиме холостого хода позволит решить указанную проблему.
В качестве источника тепловой энергии предлагается использовать теплоту отработавших газов (ОГ), на долю которой приходится до 35 % теплоты сгоревшего в двигателе топлива [63, 24]. При этом, как показал анализ литературы, если кинетическая энергия ОГ находит широкое применение, в частности для улучшения газообмена в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания, то тепловая практически не используется.
Принимая во внимание тот факт, что в сельскохозяйственном производстве используется грузовой автомобильный транспорт в основном отечественных марок с механической КП, становится актуальной и практически значимой разработка способа и средства ее подогрева как наиболее энергоемкого агрегата на основе использования теплоты ОГ.
При анализе существующих способов и средств подогрева агрегатов трансмиссии прослеживается тенденция к использованию теплоты, преобразованной из энергии внешних источников. Средства подогрева не являются автономными, зачастую малоэффективны. При этом отсутствуют способы и устройства, использующие тепловую энергию ОГ двигателя без изменения геометрических параметров выпускного тракта. Для КП более актуальной является возможность применения автономного средства подогрева, которое обеспечит нагрев масла в первые минуты работы агрегата без передачи крутящего момента независимо от внешних условий.
Цель работы: Исследование теплового режима работы агрегатов трансмиссии для повышения эффективности использования грузового автомобиля в условиях низких температур.
Задачи работы:
- проанализировать проблемы влияния низких температур на эффективность эксплуатации трансмиссии грузового автомобиля.
- исследовать тепловое состояние механической коробки передач грузового автомобиля при работе без передачи крутящего момента.
- исследовать математическую модель процесса теплообмена механической коробки передач при работе без передачи крутящего момента совместно с системой теплоснабжения.
сформировать методику расчета рекуперативного кожухотрубного теплообменника.
Методы исследования: теоретическое исследование реализовано на основе математической модели (описания) процесса теплообмена механической коробки передач при работе без передачи крутящего момента совместно с системой теплоснабжения.
Научная новизна:
1. Исследована математическая модель процесса теплообмена механической коробки передач при работе без передачи крутящего момента совместно с системой теплоснабжения.
2. . Сформирована методика расчета рекуперативного кожухотрубного теплообменника.
Практическая ценность работы заключается в обосновании применении теплообменников для использования теплоты выхлопных газов двигателя для поддержания оптимального теплового режима в коробке передач для грузовых автомобилей исходя из потребительских свойств и требований законодательства. Разработанные рекомендации могут быть использованы в конструкторских разработках на предприятиях автомобилестроения и при создании новых конкурентоспособных наземных транспортно-технологических комплексов.
Достоверность результатов. Достоверность исследований работы подтверждена теоретическим исследованием на основе математической модели процесса теплообмена механической коробки передач при работе без передачи крутящего момента совместно с системой теплоснабжения.
Проанализированы проблемы влияния низких температур на эффективность эксплуатации трансмиссии грузового автомобиля, при анализе выявлено - что наиболее выгодным для подержания оптимальной температуры в
коробке передач является использование вторичной теплоты (теплоты отработавших газов), на долю которой приходиться до 35% от теплоты сгоревшего
топлива.
2. Исследовано тепловое состояние механической коробки передач грузового автомобиля при работе без передачи крутящего момента, при этом
аналитически установлена возможность подогрева масла в КП при работе без
передачи крутящего момента за счет использования теплоты отработавших
газов двигателя с учетом влияния отрицательных температур и скорости обдувающего потока воздуха.
3. Исследована математическая модель процесса теплообмена коробки
передач при работе без передачи крутящего момента, источника теплоты и
окружающей среды, позволяющая определить температуру трансмиссионного
масла в диапазоне температур окружающего воздуха от 265 К (минус 8 °C) до
243 К (минус 30 °C), скорости обдувающего потока воздуха от 0 до 12 м/с и
времени работы от 0 до 30 мин.
4. Сформирована методика расчета рекуперативного кожухотрубного
теплообменника, которая может быть использована для проектирования таких
систем либо являться основой для более точных расчетов.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
