ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО МЕХАНИЗМА ПОДЪЁМА КУЗОВА САМОСВАЛЬНОГО АВТОМОБИЛЯ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ЛЕНТОЧНЫМ ПОДОГРЕВАТЕЛЕМ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО МЕХАНИЗМА ПОДЪЁМА КУЗОВА САМОСВАЛЬНОГО АВТОМОБИЛЯ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ЛЕНТОЧНЫМ ПОДОГРЕВАТЕЛЕМ

Научная статья

Кузнецов Е.Е.¹, Худовец В.И.^2, *, Дрёмина С.Л.³, Марков С.Н.⁴, Шуравин А.А.⁵

² ORCID 0000-0003-3766-3521,

^{1, 2, 3, 4, 5} Дальневосточный ГАУ, Благовещенск, Россия

* Корреспондирующий автор (uoup_dalgau[at]mail.ru)

Аннотация

Как известно, одним из важных условий эффективного использования грузовых автомобилей в холодное время года, в частности при эксплуатации в природно-климатической зоне Амурской области, является обеспечение нормального функционирования агрегатов трансмиссии и систем транспортного средства, так как их  тепловой режим при низкой температуре окружающего воздуха не достигает оптимальных рабочих значений, что ведет к дополнительным потерям мощности,  снижению работоспособности и технического ресурса, ускоренному износу деталей, узлов и агрегатов.

В статье предлагается способ снижения влияния  природных условий на нормальную эксплуатацию транспортного средства за счёт установки электрического ленточного подогревателя, приведены результаты экспериментальных исследований гидравлического механизма подъёма кузова самосвального автомобиля с подогревающим устройством в условиях Амурской области, даны рекомендации по использованию и данные по внедрению подогревающего устройства в технологию производства сельскохозяйственных организаций.

Ключевые слова: автомобиль, эксплуатация, температурный режим, технический ресурс, ленточный подогреватель.

EXPERIMENTAL STUDIES OF HYDRAULIC MECHANISM OF CARGO BODY RISE OF DUMPING CAR WITH ELECTRIC BAND HEATER

Research article

Kuznetsov E.E.¹, Khudovets V.I.^2, *, Dremina S.L.³, Markov S.N.⁴, Shuravin A.A.⁵

² ORCID 0000-0003-3766-3521,

^{1, 2, 3, 4, 5} Far East State Agrarian University, Blagoveshchensk, Russia

* Corresponding author (uoup_dalgau[at]mail.ru)

Abstract

As you know, one of the important conditions for the efficient use of trucks in the cold season, in particular when operating in the climatic zone of the Amur Region, is the normal functioning of transmission units and vehicle systems, as their thermal regime at low ambient temperatures does not reach the best possible operating values, which leads to additional power losses, reduced efficiency and technical resource, accelerated wear of parts, components and aggregates.

The article proposes a method of reducing the impact of natural conditions on the normal operation of a vehicle through the installation of an electric band heater and presents the results of experimental studies of the hydraulic mechanism for the cargo body rise of a dumping car with a heating device in the Amur Region. Moreover, it gives recommendations on the use and provides data on the launch of a heating device production in agricultural organizations.

Keywords: car, operation, temperature, technical resource, band heater.

Амурская область расположена на юго-востоке азиатской части Дальнего Востока Российской Федерации, занимая 11,7%  его территории и является самой континентальной из областей и краёв Дальнего Востока. Ландшафты здесь переходные от Сибири к Приморью. Сибирь даёт о себе знать своими трескучими морозами, многолетней  мерзлотой, Приморье – проливными дождями и летним буйством рек.  Климатические контрасты – очень холодная малоснежная зима и тёплое, а на юге жаркое лето. Зимние холода велики,  значительны как годовые, так и суточные амплитудные перепады температур воздуха (рисунок 1, рисунок 2). Средняя годовая амплитуда температур  воздуха превышает 44°.

Рис. 1 – Среднемесячная  температура воздуха в период сентябрь-апрель за 2017-2018 гг

Рис. 2 – Среднемесячная температура в период сентябрь-апрель за 2017- 2018 гг

 

Продукция растениеводства, в связи с принимаемыми Правительством Амурской области и Правительством Российской Федерации мерами по достижению продовольственной безопасности  имеет ярко выраженную тенденцию к увеличению (рисунок 3).

Рис. 3 – Валовой сбор основных сельскохозяйственных культур в Амурской области в период 2013-2017 гг

 

В связи с чем повышаются  и объёмы грузоперевозок, осуществляемых в холодный период года. Следовательно,  сельское хозяйство, как никакая другая отрасль  экономики Амурской области, нуждается во всесезонных, максимально адаптированных к климатическим условиям энергетических средствах с высокими  тяговыми и эксплуатационными характеристиками, а техническому и инженерному персоналу предприятий, осуществляющих сельскохозяйственное производство, приходится проводить адаптивные мероприятия существующих серийных моделей грузовой техники к низкотемпературным режимам и  условиям эксплуатации.

Адаптация узлов и агрегатов к эксплуатации транспортных средств  в  холодных и очень холодных природно-климатических условиях, характерных не только для  Амурской области, но и основной части Дальнего Востока Российской Федерации, является важной задачей, чья актуальность и насущность в современный период  обосновывается производственной необходимостью, требующей новых методологических подходов и конструкторских решений [3], [4].

Запуск холодной силовой установки при низких температурах окружающей среды, движение тяжелонагруженных колёсных энергетических средств  при непрогретых узлах и агрегатах трансмиссии или дополнительно установленного оборудования влекут увеличение сил трения в силовых контурах вследствие наличия достигших предела текучести смазывающих материалов, а, следовательно, усиленное изнашивание трущихся, движущихся и вращающихся поверхностей, а высокие температурные перепады в течение суток ускоряют коррозионные проявления, ведущие к ослаблению конструкции и изменению первоначальной геометрии несущих рам, кабин и кузовов автомобилей. При этом снижение общего технического ресурса автомобиля в результате потерь на ускоренное изнашивание может достигать 15% и более.

В отношении подъёмного оборудования отмечено, что в период низких температур воздействие загущенных температурой рабочих жидкостей на замерзшие уплотнительные манжеты [6] и внутренние устройства гидроцилиндра является основной причиной снижения работоспособности, отказов, поломок и ускоренного износа деталей  системы поднятия кузова самосвальных автомобилей [8].

Снижения этих факторов, а также поддержания оптимальной рабочей температуры внутренних устройств и резинотехнических изделий гидроцилиндра поднятия кузова самосвальных автомобилей в движении, улучшения показателей эксплуатации самосвальных транспортных средств и технологических машин [2], [7], повышения надежности, долговечности и работоспособности гидроцилиндров поднятия кузова можно достичь применением дополнительных обогревающих устройств [1], [9]. Предложенное устройство- электрический ленточный подогреватель гидроцилиндра поднятия кузова самосвальных автомобилей [10] было изготовлено и экспериментально проверено в реальных условиях эксплуатации (рисунок 4, рисунок 5).

Рис. 4 – Автомобиль КамАЗ с ленточным подогревателем гидроцилиндра

 

Рис. 5 – Автомобиль КамАЗ с ленточным подогревателем гидроцилиндра

При эксперименте, для фиксации изменяемых параметров использовались лазерный пирометр (прибор для измерения температуры на расстоянии) (рисунок 6) и инфракрасная видеокамера (рисунок 7).

Рис. 6 – Рабочие моменты эксперимента (температурные замеры лазерным пирометром)

 

Рис. 7 – Рабочие моменты эксперимента ( замеры распространения теплового пятна инфракрасной  видеокамерой)

  Полученные результаты сведены в таблицу 1 и представлены в виде графика на рисунке 8.  

Таблица 1 – Результаты экспериментальных исследований эксплуатационных параметров гидроцилиндра поднятия кузова с подогревающим устройством

Т, мин	Координаты Х	Внешняя температура гидроцилиндра	Теоретическая температура гидравлической жидкости при влажности воздуха 65% (C0)	Экспериментальная температура гидравлической жидкости при влажности воздуха 65% (C0)
1	-5	-39,8	-37,8	-41,8
2	-4	-27,0	-25,0	-29,0
3	-3	-21,8	-19,8	-23,8
4	-2	-16,6	-14,6	-18,6
5	-1	-13,8	-11,9	-15,8
6	0	-6,1	-4,1	-8,1
7	2	1,6	3,6	-0,4
8	5	4,4	6,3	2,4
9	8	9,6	11,6	7,6
10	10	14,8	16,8	12,8
15	11	21,0	23,0	19,0
20	12	24,6	26,6	22,6
25	13	28,3	30,3	26,3
30	14	30,7	32,7	28,7

 

Рис. 8 – Зависимость температуры гидравлической жидкости от влажности и внешней температуры воздуха

 

Как видно из представленных результатов, включение подогревателя в работу позволяет поднять температуру гидравлической жидкости с - 39,8˚С до 32˚С за 18 мин. Охлаждение же гидравлической жидкости до температуры -18˚С происходит за 152 минуты при температуре окружающего воздуха - 18˚С. Следовательно, кратковременное включение подогревателя в работу в зимний период 3 раза за рабочую смену позволит использовать гидравлическую систему поднятия кузова автомобиля в комфортных для работоспособности условиях, что увеличит надёжность и долговечность силового гидроцилиндра, подводящих, перекачивающих элементов и даст возможность получить экономию материальных средств при обслуживании и эксплуатации грузовых автомобилей при низкотемпературных режимах эксплуатации.

Данные теоретических и экспериментальных исследований доложены, обсуждены, получили одобрение на научно-практических конференциях  и  в ходе научно-исследовательских семинаров на кафедре эксплуатации и ремонта транспортно-технологических машин и комплексов факультета механизации Дальневосточного государственного аграрного университета,  а также  использованы  на предприятиях агропромышленного комплекса Амурской области – ООО «Красная Звезда» и КФХ «Заречное», экономический эффект от внедрения результатов исследований составил: в  ООО «Красная Звезда»  на автомобиль  КамАЗ-65115 20148 руб., в КФХ «Заречное» на автомобиль ЗИЛ-4331-12814  руб. в расчёте на одну транспортную единицу.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Великанов Д. П. Соответствие конструкций автомобилей климатическим условиям эксплуатации / Д.П. Великанов // Автомобильный транспорт. - 1955. - №1, - С. 25.
2. Крохта Г. М. Методологические основы оценки эффективности использования теплоты топлива, израсходованного в МТУ энергонасыщенного трактора, и создание на их базе опытных образцов тракторов с элементами самоадаптации их МТУ к изменениям условий внешней среды / Г. М. Крохта - Вестник. Новосибирск, НГАУ, 2010. – 120 с.
3. Кузнецов Е. Е. Методологическое обоснование системы адаптации грузовых автомобилей к условиям эксплуатации в агропромышленном комплексе Амурской области [Электронный ресурс] / Е. Е. Кузнецов // Электронный научно-производственный журнал «АгроЭкоИнфо». - 2017. - №1(27). – URL: http://agroecoinfo.narod.ru/journal/ (дата обращения: 01.06.2018).
4. Кузнецов, Е. Е. Способы адаптации грузовых автомобилей к условиям эксплуатации в Амурской области/ Е.Е. Кузнецов, А. И. Вавилов // Агропромышленный комплекс: проблемы и перспективы развития: материалы межд. науч. – практ. конф. посвящённой году экологии в России (г. Благовещенск, 5 апреля 2017 года) / Изд-во Дальневосточный ГАУ. – Благовещенск, 2017. - С.253-258.
5. Лосавио Г. С. Эксплуатация автомобилей при низких температурах / Г. С. Лосавио. - М.: Транспорт, 1973.- 120с.
6. Резник Л. Г. Адаптация автомобилей к суровым климатическим условиям / Л. Г. Резник. - Тюмень, Тюменский государственный университет, 1978. - 71с.
7. Резник Л. Г. Научные основы приспособленности автомобилей к условиям эксплуатации: дисс...докт. техн. наук: 05.22.10: защищена 29.03.1981: утв. 16.11.1981 / Резник Леонид Григорьевич. - Тюмень.,1981. -358с.
8. Семенов Н. В. Эксплуатация автомобилей в условиях низких температур / Н. В. Семенов. - М.: Транспорт, 1993. - 190с.
9. Селиванов Н. И. Повышение эффективности работы тракторных агрегатов в зимних условиях АПК восточной Сибири: дисс...докт. техн. наук: 05.20.01: защищена 16.06.06: утв. 13.10.06 / Селиванов Николай Иванович. - Красноярск.,2006. -344с.
10. Электрический ленточный подогреватель гидроцилиндра поднятия кузова самосвальных автомобилей (Патент на полезную модель): пат: 172204. Рос. Федерация: (МПК)^51 /B60P 1/04/F01M 5/00/ Кузнецов Е. Е. [и др.]. заявитель и патентообладатель федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Дальневосточный государственный аграрный университет, Благовещенск, Заявка № 2016149649; заявл. 16.12.2016; опубл. 30.06.2017, Бюл. № 19 –8с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Velikanov D. P. Correspondence of car constructions to climatic conditions of operation / D. P.  Velikanov // Automobile transport.  - 1955. - No. 1, - P. 25.
2. Krokhta G. M. and others. Methodological basis of assessment of the efficiency of using the heat of fuel consumed in the MTU of an energy-saturated tractor, and the creation on their basis of prototype tractors with the elements of self-adaptation of their MTU to changes in environmental conditions / G.M.  Krokhta and others. - Vestnik.  Novosibirsk, NGAU, 2010. - 120 p.
3. Kuznetsov E. E. Methodological justification of the system of adaptation of trucks to operating conditions in the agro-industrial complex of the Amur Region [Electronic resource] / E. E. Kuznetsov [and others] // Electronic scientific and production magazine "AgroEcoInfo". - 2017. - No. 1 (27).  - URL: http://agroecoinfo.narod.ru/journal/( accessed: 06.2018).
4. Kuznetsov, E. E. Ways of adaptation of trucks to operating conditions in the Amur Region / E. E. Kuznetsov, A. I. Vavilov // Agroindustrial complex: problems and prospects of development: materials of intern.   - pract.  conf.  devoted to the year of ecology in Russia (Blagoveshchensk, April 5, 2017) / Far Eastern State University.  - Blagoveshchensk, 2017. - P.253-258.
5. Losavio G. S. Operation of cars at low temperatures / G. S. Losavio. - Moscow: Transport, 1973.- 120p.
6. Reznik L. G. Adaptation of cars to severe climatic conditions / L. G. Reznik. - Tyumen, Tyumen State University, 1978. - 71p.
7. Reznik L. G. Scientific fundamentals of vehicle fitness for operating conditions: diss ... dok.   Sciences: 05.22.10: it is protected 29.03.1981: it is approved.  11.11.1981 / Reznik Leond Grigoryevich.  - Tyumen., 1981.  -358p.
8. Semenov N. V. Operation of cars in conditions of low temperatures / N. V. Semenov. - Moscow: Transport, 1993. - 190p.
9. Selivanov N. I. Increase of the efficiency of the operation of tractor aggregates in the winter conditions of the agro-industrial complex of eastern Siberia: the diss ... dok.   Sciences: 05.20.01: it is protected 16.06.06: аppr.  13. 10 .06 / Selivanov Nikolay Ivanovich.  - Krasnoyarsk., 2006.  -344p.
10. Electric belt heater of the hydraulic cylinder of the lifting of the body of dump trucks (Patent for utility model): pat: 172204. Rus. Federation: (IPC) ^ 51 / B60P 1/04 / F01M 5/00 / Kuznetsov E. E. [and others].  applicant and patent holder Federal State Budget Educational Institution of Higher Education Far Eastern State Agrarian University, Blagoveshchensk, Application No. 2016149649;    12.16.2016;  publ. 30.06. 2017, Bul.  № 19 -8p.