Эксплуатационные исследования газодизельного трактора МТЗ-82. 1, оснащенного кассетным модулем

АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

УДК 629.114.2

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГАЗОДИЗЕЛЬНОГО ТРАКТОРА МТЗ-82.1, ОСНАЩЕННОГО КАССЕТНЫМ МОДУЛЕМ

В.А. Марков, доктор технических наук, профессор Московский ГТУ им. Н.Э. Баумана В.В. Володин, доктор технических наук, доцент Е.В. Бебенин, кандидат технических наук, доцент Н.А. Ченцов, аспирант Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова

Значительную часть в себестоимости продукции занимают расходы на энергоносители. Так, в производстве сельскохозяйственной продукции затраты на горюче-смазочные материалы достигают 50 %. В настоящее время активно разрабатываются и внедряются технологии по использованию альтернативных видов топлива, в частности газообразного топливо.

Ключевые слова: система подачи газа в двигатель, газомоторное топливо.

В связи с многочисленными постановлениями Президента и Правительства страны о переводе техники на газомоторное топливо, природный газ (метан), особенно актуальным остается вопрос с заправками сельскохозяйственной техники, которую нецелесообразно и экономически не выгодно заправлять непосредственно на автоматических газонаполнительных компрессорных станциях (АГНКС). Одним из основных показателей, определяющих сферы эффективного использования газомоторного топлива, является холостой пробег на заправку. Исключить полностью или частично влияние этого фактора и одновременно расширить зону действия АГНКС потенциально до 100 км, а также увеличить ее загрузку позволяет использование передвижных автомобильных газозаправщиков (ПАГЗ). Однако использование ПАГЗов не является достаточно эффективным в сельском хозяйстве, так как ПАГЗы не приспособлены к передвижению по грунтовым дорогам, как того требует заправка сельскохозяйственной техники.

Целью данной статьи является обоснование комплекса средств по повышению эффективности использования газомоторного топлива.

Для повышения эффективности использования газомоторного топлива в сельском хозяйстве существует два основных пути, первый заключается в уменьшении расхода газообразного и дизельного топлива при выполнении различных операций, второй, - в уменьшении времени и финансовых затрат на заправку топливом. Для решения вопроса по первому пути необходимо производить оснащение сельскохозяйственной техники более эффективными системами подачи газообразного топлива такими, как система распределенной подачи газообразного топлива в двигатель по эжекционному принципу [1-3]. В случае если заправка дизельным топливом происходит по традиционной схеме, то заправка газообразным топливом нуждается в совершенствовании.

В ходе выполнения исследований газобаллонного трактора МТЗ-82.1, оснащенного системой распределенной подачей газообразного топлива в двигатель по эжекци-онному принципу (рис. 1), определялся расход газообразного и дизельного топлива при выполнении транспортных работ и при работе на номинальном режиме как по дизельному циклу, так и по газодизельному. Общий вид трактора МТЗ-82.1, оснащенного газобаллонным оборудованием для работы по газодизельному циклу представлен на рисунке 3.

Для решения проблемы эффективности заправки трактор оснащен сменным кассетным модулем, который оснащен соединениями для подключения к системе распределенной подачей газообразного топлива в двигатель трактора МТЗ-82.1 по эжекцион-ному принципу. Данный кассетный модуль имеет возможность транспортировки до заправочной станции и оснащен всеми приспособлениями для его заправки включая заправочный модуль и запорно-вентильную арматуру.

2 3 1 % 21 15 20 13 18 19

Рисунок 1 - Система распределенной подачи газообразного топлива двигателя Д-243: 1 - двигатель, 2 - топливный насос высокого давления (ТНВД), 3 - дизельные форсунки, 4 - датчик фазовой отметки, 5 - электронно-регулирующее устройство, 6 - датчик положения топливной рейки, 7 - датчик частоты вращения коленчатого вала, 8 - устройства эжекционной подачи газообразного топлива в двигатель, 9 - газовые рукава, 10 - газовый коллектор, 11 - рукав высокого давления с быстроразъемным соединением, 12 - датчик давления газа, 13 - газовые баллоны, 14 - газовый редуктор высокого давления, 15 - кран шаровый, запирающий систему, 16 - электронный блок управления, 17 - педальный задатчик, 18 - рама кассетного модуля, 19 - заправочное устройство, 20 - кран шаровый, запирающий кассетный модуль, 21 - узел сброса

давления, 22 - баллонные вентили

Система размещается на двигателе 1 (рис. 1), оснащенном стандартным топливным насосом высокого давления (ТНВД) 2, который способен подавать дизельное топливо через штатные трубопроводы в двигатель 1 посредством форсунок 3.

Рисунок 2 -Кассетный модуль емкостью 134 л

Рисунок 3 - Обработка почвы машинно-тракторным агрегатом МТЗ-82.1+ОПО-4,25

На привод топливного насоса высокого давления 2 устанавливается диск с магнитной меткой, а напротив него на кронштейне, закрепленном на блоке цилиндров двигателя - датчик фазовой отметки 4, контролирующий угол начала подачи газообразного топлива. В топливный насос высокого давления 2 включено электронное регулирующее устройство управления циклами 5 (взамен штатного регулятора). Кроме того, на топливном насосе расположен датчик положения 6 топливной рейки, позволяющий по положению рейки топливного насоса определять количество впрыскиваемого дизельного топлива при работе двигателя по дизельному или газодизельному циклу. Двигатель 1 оснащен датчиком частоты вращения коленчатого вала 7, расположенным на кожухе маховика. Для подачи газообразного топлива на двигатель смонтирована система, состоящая из устройств эжекционной подачи газообразного топлива в двигатель, выполненных в виде электромагнитных газовых клапанов, соединенных с эжекцион-ными смесителями 8, в которые поступает газообразное топливо из газового коллектора 10 при помощи рукавов 9.

Для проведения исследования зависимости расхода газообразного и дизельного топлива трактора МТЗ-82.1 в транспортном режиме использован тракторный прицеп 2-ПТС-4,5, задействованный на перевозке сена, а для расхода газообразного и дизельного топлива в номинальном режиме использовался культиватор ОПО-4,25 (рис. 3). Результаты исследований представлены в таблице.

Исследование процесса заправки газобаллонного трактора заключалось в сравнении по времени двух основных видов - на АГНКС и при помощи ПАГЗ с разработанной системой заправки с применением кассетных модулей, которые доставлялись на АГНКС на автомобиле УАЗ 3303. Для определения времени, необходимого на заправку, учитывались его затраты на пробег до АГНКС, простои на вспомогательные работы и ожидание заправки и время на саму заправку. При заправке газобаллонного трактора МТЗ-82.1 от ПАГЗ учитывалось то обстоятельство, что расстояние от места проведения исследований до АГНКС составляло 20 километров из них 16 расстояние по асфальтированной трассе, по которой приспособлен передвигаться ПАГЗ, остальное расстояние до ПАГЗа трактор преодолевал собственным ходом.

Таблица - Показатели работы трактора МТЗ-82.1 при работе

3

в дизельном и газодизельном циклах

МТЗ -82.1

Показатель базовый газо-

баллонный

Эксплуатационная масса трактора, т 3,62 3,75

Диапазон скоростей, км/ч 1,89-33,4 1,89-33,4

Расход дизельного топлива при номинальной мощности, кг/ч 14,4 2,6

Расход газа при номинальной мощности, м3/ч - 13,2

Расход дизельного топлива в транспортном режиме, кг/ч 8,6 2,8

Расход газа в транспортном режиме, м3/ч - 8,5

Удельный расход топлива:

Транспортная скорость, км/ч 33 33

Количество газовых баллонов / емкость одного баллона, л - 2/67

Время для заправки трактора на АГНКС, мин. 75

Время для заправки трактора от ПАГЗ мин. 62

Время на доставку кассетного модуля до АГНКС, его за- 47

правку и возвращение, мин.

В результате проведенных исследований были получены зависимости расхода газообразного и дизельного топлива при работе газобаллонного трактора МТЗ-82.1 по дизельному и газодизельному циклу. Также установлено, что разработанный принцип заправки на основе кассетных модулей позволяет сократить время заправки газобалло-ного трактора МТЗ-82.1 более, чем на 25 %.

Библиографический список

1. Загородских, Б. П. Совершенствование системы подачи газообразного топлива для повышения эффективности использования газобаллонных тракторов [Текст] / Б. П. Загородских, В. В. Володин, Е. В. Бебенин // Технология колесных и гусеничных машин. - 2014. - № 2. - С. 33-41.

2. Загородских, Б. П. Результаты экологических исследований трактора К-700А, работающего по газодизельному циклу [Текст] / Б. П. Загородских, В. В. Володин, Е. В. Бебенин // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2014. - №1(33). - С. 193-196.

3. Загородских, Б. П. Системы подачи газа в двигатель [Текст] / Б. П. Загородских, В. В. Володин // Сельский механизатор. - 2012. - № 2. - С. 4-5.

E-mail: bauman@bmstu.ru