Совершенствование технологии и технических средств приготовления водно-дизельной смеси для двигателей автотракторной техники

Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Борисов Сергей Владимирович
Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Способы и технические средства для приготовления дизельных
смесей, улучшающие эксплуатационные характеристики
автотракторной техники
1.2
1.3. Обоснование рациональных устройств для получения топливных
смесей и их основные характеристики
1.3.1. Обоснование оптимальной конструкции и размеров аппаратов
1.3.2. Анализ конструкций роторно-пульсационных аппаратов для
приготовления водно-дизельных смесей
1.3.3
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДНО-ДИЗЕЛЬНОЙ СМЕСИ И ВЛИЯНИЕ
ЕЕ СОСТАВА И КАЧЕСТВА НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ
ПОКАЗАТЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ
2.1
2.2. Методика по обоснованию рационального состава водно-дизельной
смеси для дизельного двигателя внутреннего сгорания
2.2.1. Влияние состава и дисперсности водно-дизельной смеси на
эксплуатационные и экологические показатели двигателя
2.3. Разработка алгоритмов описания физических процессов
приготовления водно-дизельной смеси
Теоретические основы приготовления топливных смесей и их влияние на протекание рабочего процесса в двигателе
Анализ устройств, подающих воду в камеру сгорания непосредственно перед воспламенением топлива
Математическое моделирование течения водно-дизельной смеси через рабочие органы роторно-пульсационного аппарата и теоретическое определение среднего диаметра капель воды в водно- дизельной смеси
3
3.1. Разработка экспериментальной установки для исследования
малообъёмных аппаратов динамического принципа действия
3.2
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ, РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДНО- ДИЗЕЛЬНОЙ СМЕСИ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ (УСТРОЙСТВ) ДЛЯ ЕЕ РЕАЛИЗАЦИИ В СИСТЕМЕ ПИТАНИЯ
ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
4.1. Экспериментальные исследования процесса получения водно-
дизельной смеси на аппаратах динамического принципа действия
4.2. Экспериментальные исследования эксплуатационных и экологических показателей двигателя при работе на водно-дизельной
смеси
4.3. Разработка технических средств (устройств) для реализации технологии приготовления водно-дизельной смеси и ее подачи в
систему питания дизельного двигателя
4.4. Экспериментальные исследования по определению количественных показателей впрыска дизельного топлива и водно-дизельной смеси
через отверстия в распылителе форсунки
4.5. Результаты проведенных исследований технических средств (устройств) для реализации технологии приготовления водно- дизельной смеси и ее подачи в систему питания дизельного двигателя при осуществлении транспортировки сельскохозяйственной продукции в период проведения посевной и
уборочной деятельности
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Разработка экспериментальной установки по определению эксплуатационных и экологических показателей двигателя в зависимости от состава и дисперсности водно-дизельной смеси
3

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ, РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРАКТИЧЕСКОМУ ПРИМЕНЕНИЮ РАЗРАБОТАННЫХ УСТРОЙСТВ
5.1. Оценка экономической эффективности от внедрения разработанных устройств
5.2. Рекомендации по практическому применению разработанных устройств
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список использованной литературы
Приложения

Введение содержит основные структурные элементы: актуальность темы
исследования, степень её разработанности, цель и задачи, научную новизну,
теоретическую и практическую значимость, методологию и методы исследова-
ния, положения, выносимые на защиту, степень достоверности и апробацию ре-
зультатов.
В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» проведен
анализ способов и технических средств для приготовления дизельных смесей,
улучшающих эксплуатационные характеристики АТТ.
Проведенный обзор литературных источников, связанных с исследовани-
ями по приготовлению и использованию альтернативных видов топлива – ди-
зельных смесей (ДС), (с добавлением компонентов этанола, метанола, эфиров,
воды), в системе питания силовых установок позволяют сделать вывод, что
применение ДС является одним из эффективных способов комплексного улуч-
шения эксплуатационных и экологических показателей дизельного двигателя
(снижения токсичности ОГ, уменьшения нагарообразования, повышения эко-
номичности и увеличения эффективной мощности). Максимально улучшить
эти эксплуатационные показатели возможно, используя воду в виде топливно-
водной смеси, в которой вода в виде мельчайших капель равномерно распреде-
лена в топливе.
Изучив работы по теме диссертационных исследований, можно сделать
вывод, что мало изучены устройства, позволяющие приготавливать дизельную
смесь (ДС) с водным компонентом непосредственно на технике и сразу пода-
вать ее в штатную систему питания двигателя, существенно не изменяя кон-
струкции последней. Поэтому возникает необходимость в разработке техниче-
ских средств (устройств) и технологии приготовления ДС и дальнейшей ее реа-
лизации в системе питания ДВС, которые обеспечат рациональное управление
составом ДС на различных нагрузочных режимах без изменения конструкции
двигателя. Исходя из этих условий, предлагается приготавливать ДС с добавле-
нием воды без использования эмульгаторов непосредственно на АТТ. Приме-
нение указанных ВДС может улучшить не только эксплуатационные показате-
ли дизельного двигателя, но и экологические, что особенно важно в полевых
условиях при проведении всех видов работ.
Во второй главе «Математическое моделирование процесса приготовле-
ния ВДС и влияние ее состава и качества на эксплуатационные показатели дви-
гателя» представлена математическая модель исследования течения водно-
дизельной смеси через рабочие органы РПА и процесса дробления капель вод-
ной фазы в аппарате. Для исследования такого разработанного РПА нужно ис-
пользовать модель гомогенизации, учитывающую особенности течения топлива
в РПА и состав компонентов.
Для определения средних размеров капель водной фазы в ВДС произво-
дилось математическое моделирование дробления водной фазы в дизельном
топливе. Цель моделирования заключается в определении среднего минималь-
ного диаметра капель воды, который можно получить на разработанном РПА в
зависимости от его режимов работы и конструктивных размеров.
С этой целью аналитическим путем решается система, состоящая из двух
уравнений, относительно Uотн(tотн):
2  2  dVотн   dU
4,5 z Vотн  U отн     1 1  0,5 2  отн
1
 1  отн 
dt1  dt отн(1)
,
 dVотн  H 1  z V 2 
 dt отн0кв отн

где p1 – плотность тяжелых углеводородов; p2 – плотность легких углеводоро-
дов; v – кинематическая вязкость топлива; r – радиус капли воды до обработки
в РПА; Vотн – относительная скорость потока; Uотн – относительная скорость

движения капли; η – динамическая вязкость топлива (ƞ=vp), отн – производ-
отн
ная функции Uотн(tотн).
В приведенных выше уравнениях Vотн и Uотн неизвестны величины, зави-
сящие от tотн. Из уравнения (1) приведенной выше системы определяются ско-

рость Vотн и отношение: отн
отн
1 (et отн  1)
Vотн t
.(2)
zкв (e отн  1)
dVотнetотн
 4 H 0 tотн.(3)
dt отн(e 1) 2
отн
Необходимые значения Vотн иподставляются в первое уравнение
отн
системы (1):
 2  1 (etотн
 1) etотн  dU отн
4,5 z U отн    2  14 H 0 tотн 1  0,5 2 . (4)
1  z кв (etотн
 1)  1
( e 1) 2
 1  dt отн

Из полученного уравнения (4) определяется Uотн:
 12 Y ln e
t отн
 1 Q ln e tотн  1 Q1
U отн  e t отн
2,898  ,
 z квe  t отн
e  t отн
 (e t отн
 1)e tотн

(5)

,– время обработки; ас – ширина отверстия статора;
ω – угловая скорость вращения ротора; R – радиус ротора; L – длина модулято-
ра; P – перепад давления на модуляторе РПА; zкв – гидравлическое сопротивле-
ние модулятора. По полученному уравнению (5), путем варьирования кон-
структивными параметрами (ac, R, L) и режимами работы РПА (t0, ω, ΔP) с по-
мощью разработанной программы для ЭВМ № 2021614518 выбираются пара-
метры и режимы работы РПА, при которых относительная скорость движения
капли воды (Uотн) будет максимальной. Это будет соответствовать среднему
минимальному размеру капель воды в дизельном топливе.
Данная программа позволяет получить графическую зависимость для пе-
ременных t и U в безразмерных величинах, которая представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – График зависимости Uотн= ƒ (tотн)
Из графика оценивается максимальное значение относительной скорости
движения капли воды в ВДС с точки зрения её деформации и дробления в по-
токе, проходящем через рабочие органы аппарата. Началом дробления капли
воды, согласно рисунка 1, будем считать достижение критического числа Вебе-
ра: WeKp = 0,53 для дизельной смеси:
rUотн( кр ) 
Weкр ,(6)
 1, 2
где r – радиус капель; U отн = 0,4 – критическая относительная скорость движе-
ния капель; Δр = р2 – р1 – разность плотностей дисперсной фазы и дисперсной
среды, Δр = 270 кг/м3, р2 = 1000 кг/м3 – плотность воды, р1 = 830 кг/м3 – плот-
ность дизельного топлива; σ12 = 26,86×10-3 Н/м – межфазное поверхностное
натяжение биологической мембраны водно-дизельной смеси.
Из полученного выражения (6) следует:
 We   2
U отн(max)   кр 1, 2  .(7)
 r 
Затем определяется критическая скорость движения капель водной фазы
в модуляторе аппарата:
 We   2P
U кр  U отн(max)V0   кр 1, 2 .(8)
 r 
 2
Из формулы (8) выводится средний минимальный диаметр капель водной
фазы в дизельном топливе, приготавливаемой на РПА:
кр 1,2
̃ср. теор. = 2 ×.(9)
2 кр ∆
В результате определен средний минимальный размер капли водной фазы
в топливной среде dср. теор., приготавливаемой на динамическом РПА в зависи-
мости от его конструктивных размеров (радиуса ротора и статора, ширины от-
верстия статора, длины щелей, гидравлического сопротивления самого модуля-
тора) и режимов работы (угловой скорости ротора, времени обработки эмуль-
сии, перепада давления в модуляторе). Проведенные теоретические расчеты
позволили определить dср. теор., который составил 2,18 мкм.
Для оценки влияния состава и дисперсности ВДС на эксплуатационные и
экологические показатели дизельного двигателя была предложена методика по
обоснованию рационального состава ВДС, реализованная на основе полного
факторного эксперимента с целью определения удельного расхода топлива
ДВС и содержания вредных веществ в ОГ двигателя.
Основными входными (управляемыми) факторами, определяющими тех-
нологию приготовления ВДС, реализуемую разработанными техническими
средствами (устройствами) принимались: содержание водной фазы в топливной
среде Св, % (в плане ПФЭ – х1), диаметр капель водной фазы в ВДС dк, мкм
(в плане ПФЭ – х2), угол опережения впрыска топлива в ДВС θв.т.., градус пово-
рота коленчатого вала (град. п.к.в.) двигателя (в плане ПФЭ – х3). Уровни фак-
торов и интервалы варьирования представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Уровни входных факторов и интервалы варьирования
ИнтервалУровни варьирования
КодовоеОбозна-
Факторыварьи-
обозначение чение-1,682 -10+1 +1,682
рования
Содержание
водной фазых1Св557121720
в топливе, %
Диаметр капель
водной фазы
х2dк352256095115
в ВДС,
мкм
Угол опережения
впрыска топлива
х3θв.т..2246810
в ДВС, град.
п.к.в.

Выходными исследуемыми параметрами принимаются показатели: удельный
расход топлива дизельного двигателя gе, г/кВт ч (в плане ПФЭ – у1); диапазон изме-
рения дымности в единицах коэффициента поглощения К, м-1 (в плане ПФЭ – у2),
диапазон измерения дымности в единицах коэффициента ослабления, N, % (в плане
ПФЭ – у3).
На основе математического моделирования разработаны алгоритмы для ПФЭ
исследуемого процесса, который предусматривает нахождение уравнений регрессии
второго порядка, а также осуществление статистического анализа значимости полу-
ченных коэффициентов уравнений влияния состава и дисперсности приготовленной
ВДС на основные показатели дизельного двигателя.
В третьей главе «Методика проведения экспериментальных исследований»
были проведены экспериментальные исследования на экспериментальных установ-
ках, сущность которых заключается:
в определении рациональной конструкции аппарата динамического принципа
действия для приготовления ВДС и режима его работы;
в разработке технологии приготовления ВДС и технических средств
(устройств) для ее реализации в системе питания дизельного двигателя;
в определении эксплуатационных и экологических показателей ДВС в зависи-
мости от состава и дисперсности ВДС без добавления эмульгаторов.
Экспериментальные исследования по определению рациональной конструкции
аппаратов, позволяющих получать ВДС необходимого состава и дисперсности, при-
годную для использования в дизельном двигателе при различных режимах их работы,
проводились на разработанной экспериментальной установке (рисунок 2). Исследова-
лись семь аппаратов динамического принципа действия с изменением следующих па-
раметров: содержание водного компонента в ВДС от 5 до 20% по отношению к объё-
му топлива; давления на входе в аппарат за счет переключения насосов 3 и 17; числа
оборотов ротора РПА.
Стендовые испытания по определению эксплуатационных (удельный расход
топлива) и экологических (содержание сажи) показателей дизельного двигателя в за-
висимости от состава и дисперсности ВДС (с водной фазой без применения эмульга-
тора) производились согласно ГОСТ 14846–81, с использованием стенда КИ-5540 и
дизельного двигателя ЯМЗ-236НЕ с установленными разработанными техническими
средствами (рисунок 3).
Рисунок 2 – Принципиальная схема экспериментальной установки:
1 – лопастная мешалка; 2 – термометр; 3 – насос механический; 4 – фильтрующие элементы;
5 – клапаны; 6 – дозатор-смеситель; 7 – вольтметр «В7–47»; 8 – преобразователь напряжения;
9 – электродвигатель; 10 – нагревательный элемент; 11 – манометр;
12 – механизм считывания оборотов; 13 – регистратор «ТЭСА-5»;14 – исследуемый аппарат;
15 – соединительные трубопроводы; 16 – ёмкость для ВДС; 17 – электрический насос;
18 – ПЭВМ; 19 – цифровой микроскоп; 20 – секундомер

Рисунок 3 – Принципиальная схема установки технических средств для приготовления ВДС
и ее параллельной подачи в систему питания двигателя ЯМЗ-236НЕ:
1 – система охлаждения ДВС; 2 – фильтрующий элемент; 3 – электрический насос;
4 – РПА; 5 – трубопроводы; 6 – манометр; 7 – микроскоп; 8 – топливоподкачивающий насос;
9 – расходомер; 10 – ДВС; 11 – газоанализатор; 12 – топливный фильтр; 13 – ёмкость
для топлива; 14 – соединительные трубопроводы; 15 – насос; 16 – впускной коллектор ДВС;
17 – вакуумная трубка; 18 – дозатор-смеситель; 19 – электромагнитные клапаны;
20 – ёмкость с водой; 21 – система выпуска; 22 – трубка забора ВДС с глубины 0,5h;
23 – кран подачи жидкости; 24 – термометр; 25 – смесительная ёмкость для ВДС;
26 – запорная игла; 27 – поплавок
На данном этапе исследовались эксплуатационные и экологические пока-
затели дизельного двигателя в зависимости от состава и дисперсности ВДС. В
ходе проведения экспериментальных исследований определялось влияние со-
става и качества ВДС на основные показатели дизельного двигателя путем из-
менения технологических режимов приготовления ВДС и факторов, определя-
ющих ее рецептуру: содержание воды в топливе Св, %; средний диаметр капель
воды в ВДС dк, мкм; угол опережения впрыска топлива θв.т., град. п.к.в.
Также определялись следующие выходные параметры: удельный расход
топлива gе, г/кВт ч; N – диапазон измерения дымности в единицах коэффициен-
та ослабления, %; K – диапазон измерения дымности в единицах коэффициента
поглощения, м-1.
В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований, раз-
работка технологии приготовления ВДС и технических средств (устройств) для
ее реализации в системе питания дизельного двигателя» получены результаты
проведенного экспериментального исследования.
На данном этапе исследования проводились испытания динамических ап-
паратов и определялся их рациональный вариант для реализации технологии
приготовления ВДС с использованием технических средств (устройств) при
эксплуатации дизельного двигателя. Режимы работы испытуемых аппаратов
определялись на экспериментальной установке. В результате проведенных ис-
следований был выбран РПА, показавший наилучшие результаты по приготов-
лению ВДС со средними размерами капель водной фазы 2 мкм (таблица 2).

Таблица 2 – Режим работы аппарата для получения высокодисперсной ВДС
Средний диаметр каплиРежим работы РПА
водной фазы в ВДС, dк мкмnРПА, мин-1Р, МПаВремя приготовления, с
27000,2840

При проведении исследований содержание водной фазы в ВДС изменя-
лось от 5 до 20% по отношению к объёму топлива, давление на входе в РПА –
от 0,04 до 0,28 МПа, частота вращения ротора РПА – от 100 до 1200 мин – 1,
время обработки – от 20 до 80 секунд.
На следующем этапе исследования были получены уравнения регрессии
второго порядка, которые определяют зависимости между входными и выход-
ными факторами процесса влияния состава и дисперсности ВДС на эксплуата-
ционные показатели ДВС:

Ygе = 6,99 – 0,15 х1 + 0,8 х2 + 0,39 х3 – 0,02 х1 х2 – 0,08 х1 х3 + 0,02 х2 х3+
0,07 х12 + 0,03 х22+ 0,02 х32;(10)

YК= 3,4 – 0,23 х1+ 0,12 х2 – 0,11 х3 – 0,06 х1 х2 – 0,44 х1 х3 – 0,03 х2 х3 – 0,01 х12+
+0,04 х22+0,01 х32;(11)

YN = 69,02 – 8,16 х1 + 2,21 х2 – 2,1 х3– 0,35 х1 х2– 0,98 х1 х3 +
1,46 х2 х3– 0,89 х12+ 1,05 х22+ 0,93 х32.(12)
Для АТТ актуальным показателем эффективности функционирования при
выполнении различных видов работ является расход топлива. Поэтому на осно-
вании анализа уравнений регрессии определены рациональный состав и дис-
персность ВДС, графическая зависимость которых представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 – Зависимости часового расхода топлива (Gт) от содержания водной фазы
в дизельном топливе (Св), диаметра капель водной фазы (dк),
угла опережения впрыска топлива (θв.т., град.п.к.в.)

Анализ графических зависимостей показывает, что добавка к топливу
17% водной фазы со средним диаметром капель 2 мкм и последующей подачей
этой ВДС в штатную систему питания дизельного двигателя при установлен-
ном угле опережения впрыска топлива θв.т = 8 град. п.к.в., обеспечивает сниже-
ние удельного расхода топлива до 18%.
Для проверки работоспособности предложенных технических средств
(устройств) были проведены испытания на нагрузочном стенде КИ-5540 с целью
снятия показателей дизельного двигателя ЯМЗ-236НЕ. По полученным экспери-
ментальным данным была построена внешняя скоростная характеристика
дизельного двигателя ЯМЗ-236НЕ при работе на ДТ и ВДС представленная на
рисунке 5.
Экспериментальные исследования позволили определить режим эксплуа-
тации дизельного двигателя с использованием технических средств (устройств)
для подачи ВДС в систему питания, обеспечивающих минимальный показатель
удельного расхода топлива при следующих параметрах: Св = 17%; dк = 2 мкм;
θв.т. = 8°, при этом эффективная мощность (Nе) и крутящий момент (Мкр) суще-
ственно не снижаются (до 2 – 4%), а удельный расход топлива (gе) уменьшается
до 18%.
Рисунок 5 – Внешняя скоростная характеристика дизельного двигателя ЯМЗ-236НЕ
при работе на ДТ и ВДС

Экспериментально установлено, что технология получения ВДС должна
состоять из 2 этапов.
1. Приготовление ВДС «грубой» дисперсности со средним диаметром ка-
пель воды не более 50 мкм с применением дозатора-смесителя, который также
позволяет автоматически регулировать состав ВДС в заданной пропорции
(5 – 20% воды) в зависимости от режима работы двигателя (рисунок 6).
2. Приготовление ВДС «тонкой» дисперсности со средним диаметром ка-
пель воды не более 2 мкм с использованием РПА (рисунок 7).

Рисунок 6 – Схема дозатора-смесителя:
1 – корпус; 2 – активное сопло; 3 – диффузор; 4 – крышка диффузора, представляющая собой
выходной штуцер; 5 – штуцер для подвода воды; 6 – штуцер для подвода топлива;
7 – шпилька; 8 – сальник; 9 – крышка вакуумной камеры; 10 – мембрана; 11 – дисковые
шайбы; 12 – регулировочный винт; 13 – стопорная пружина; 14 – пружина; 15 – втулка
переходная; 16 – штуцер; 17 и 19 – винты; 18 – стакан вакуумной камеры; 20 – жиклёр
Рисунок 7 – Роторно-пульсационный аппарат для приготовления ВДС:
1 – корпус; 2 – статор; 3 – входные лопатки; 4 – ряд зубчатых элементов;
5 – зубчатые элементы; 6 – сальник; 7 – приводной вал ротора; 8 – подшипники;
9 – входной патрубок; 10, 15, – винты; 11 – выпускной патрубок; 12 – входной штуцер;
13 – отверстие для подачи воды; 14 – дозатор-кавитатор; 16 – ротор; 17 – выходной патрубок;
18 – трубки; 19 – канал подачи воды; 20 – кольцевая проточка; 21 – лопастная крыльчатка

На втором этапе роторно-пульсационный аппарат циклично перемешива-
ет ВДС «грубой» дисперсности, улучшая показатели приготавливаемой смеси с
получением среднего диаметра капель дробления водной фазы (dк) не более
2 мкм (рисунок 8).

Рисунок 8 – Внешний вид водной фазы и ВДС под микроскопом:
а) обработка ВДС на 1 этапе дозатором-смесителем;
б) обработка ВДС на 2 этапе роторно-пульсационным аппаратом

Полученные во второй главе результаты теоретического расчета среднего
диаметра капель составляют 2,18 мкм, а полученные на экспериментальной
установке при обработке в РПА – 2 мкм, что адекватно описывает полученную
математическую модель исследования течения ВДС через рабочие органы РПА
с погрешностью не превышающей 8,26%.
Размещение технических средств (устройств) для приготовления ВДС и
дальнейшей ее подачи в систему питания ДВС в моторном отсеке АТТ пред-
ставлены на рисунке 9.
Все разработанные устройства устанавливаются параллельно штатной
топливной системы ДВС, между топливным баком и топливным насосом в лю-
бом свободном месте на АТТ и соединяются между собой гибкими топливными
шлангами.
Рисунок 9 – Принципиальная схема установки разработанных устройств:
1 – топливный бак; 2 – дополнительный насос; 3 – впускной коллектор; 4 – вакуумная трубка;
5 – топливный шланг; 6 – дозатор-смеситель; 7 – бак для жидкости; 8 – система выпуска ДВС;
9 – вакуумная камера; 10 – жидкостной клапан; 11 – фильтр;12 – смесительная ёмкость;
13 – фильтр; 14 – блок управления; 15 – тумблер питания; 16 – система охлаждения двигателя;
17 – РПА; 18 – фильтр;19 – топливная трубка;20 – топливный насос;
21 – система питания двигателя

В пятой главе «Технико-экономическая оценка результатов исследова-
ний, рекомендации по практическому применению разработанных устройств»
были разработаны рекомендации по практическому применению технических
средств (устройств) для приготовления и подачи ВДС в систему питания ди-
зельного двигателя с добавлением водного компонента без применения эмуль-
гаторов. Технические средства (устройства) должны монтироваться в моторном
отсеке АТТ (в любом свободном месте), перед монтажом в системе питания
двигателя следует произвести регулировку штатной топливной аппаратуры, за-
тем отрегулировать автоматический дозатор-смеситель компонентов ВДС до
необходимого содержания водного компонента до 17%. Запуск и прогрев ди-
зельного двигателя следует осуществлять на обычном дизельном топливе. За
2…3 минуты до завершения работы дизеля необходимо осуществить перевод
на подачу в систему питания обычного дизельного топлива для выработки ВДС
оставшейся в системе питания.
Экономический эффект от внедрения разработанных устройств в сель-
скохозяйственное предприятие «Виктория» Эртильского района Воронежской
области за 2020 год составил 443821 рубля с учетом стоимости комплектующих
системы, затрат на её сборку и подключение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенного диссертационного исследования решена
научная задача по совершенствованию технологии приготовления ВДС и тех-
нических средств (устройств) для ее реализации в системе питания ДВС АТТ и
получены следующие результаты:
1. На основании проведённого анализа определено, что наиболее пер-
спективным является способ воздействия на рабочий процесс двигателя путем
замены дизельного топлива на ВДС, позволяющий снизить удельный расход
топлива и улучшить экологические показатели по выбросу сажи в окружаю-
щую среду при эксплуатации автотракторной техники. Приготавливать ВДС с
добавлением водного компонента целесообразно перед подачей ее в камеру
сгорания, что позволит отказаться от использования дорогостоящих эмульгато-
ров.
2. Разработана математическая модель исследования течения ВДС через
рабочие органы РПА и процесса дробления капель воды в данном устройстве,
определен средний теоретический диаметр капель воды в дизельной смеси, со-
ставляющий 2,18 мкм.
3. На основании предложенной методики по обоснованию рационального
состава ВДС комплексно определены эксплуатационные (удельный расход топ-
лива – gе,) и экологические (содержание сажи в ОГ) показатели дизельного дви-
гателя в зависимости от исследуемых величин: процентного содержания воды в
топливе – Св; среднего диаметра капель воды в дизельной смеси – dк; угла опе-
режения впрыска топлива – θв.т..
4. Разработана экспериментальная установка, состоящая из двух блоков и
предназначенная для исследования процесса приготовления ВДС на аппаратах
динамического принципа действия. Экспериментально установлено, что: про-
цесс приготовления ВДС необходимо осуществлять в два этапа (на первом –
приготавливается ВДС «грубой» дисперсности с применением дозатора-
смесителя, на втором – получение ВДС «тонкой» дисперсности путем обработ-
ки в РПА. Давление на входе в РПА должно быть не ниже 0,28 МПа, частота
вращения ротора РПА должна составлять 700 мин-1, что обеспечивает получе-
ние стабильной и высокодисперсной ВДС требуемого качества со средним
диаметром капель 2 мкм.
5. Разработана экспериментальная установка, представляющая собой
стенд КИ-5540 с дизельным двигателем ЯМЗ-236НЕ, работающая в двух режи-
мах, предназначенная для определения эксплуатационных и экологических по-
казателей дизеля в зависимости от состава и дисперсности ВДС. При проведе-
нии исследований экспериментально установлено, что: соотношение водного
компонента должно составлять 17% по отношению к объему топлива, так как
при таком соотношении компонентов основные характеристики двигателя су-
щественно не изменяются; водно-дизельная смесь, содержащая до 17% воды
способна без значительных энергетических затрат перемещаться в топливопро-
водах системы питания ДВС; нагрев ВДС следует осуществлять до температу-
ры 50 – 60 °С от системы охлаждения двигателя путем установки всех элемен-
тов системы в любом свободном пространстве моторного отсека АТТ; режимы
работы системы питания двигателя на ВДС, обеспечивают улучшение эксплуа-
тационных и экологических показателей (снижения удельного расхода топлива
двигателя до 18%, содержания сажи в ОГ ДВС по значению K на
20 – 22%, по значению N на 30 – 35% без существенного снижения эффектив-
ной мощности (до 2 – 4%) по сравнению с работой ДВС на обычном дизельном
топливе.
6. Предложены технология приготовления ВДС и технические средства
(устройства) для ее реализации в системе питания ДВС, обеспечивающие авто-
матизацию процесса подачи воды в топливо в зависимости от режима работы
двигателя на основе двухэтапного процесса перемешивания водного компонен-
та и топлива, что позволяет получать ВДС разного состава и дисперсности с
последующей подачей её в штатную систему питания ДВС без существенного
изменения его мощностных характеристик и конструкции.
7. Разработаны рекомендации по практическому применению технологии
приготовления ВДС без использования эмульгатора и технических средств
(устройств) для ее реализации в системе питания дизельного двигателя АТТ,
позволяющие снизить расход топлива и содержание вредных веществ в ОГ ДВС
при эксплуатации автотракторной техники при проведении всех видов работ.

Рекомендации производству

Разработанная технология приготовления ВДС, реализуемая с помощью
технических средств (устройств), рекомендуется к использованию в системе
питания дизельного ДВС автотракторной техники как при ежедневной эксплуа-
тации, так и при проведении различных видов работ.

Перспективы дальнейшей разработки темы

Совершенствование технологии приготовления топливных смесей путем
разработки элементов электронного управления техническими средствами
(устройствами), позволяющими приготавливать гомонизированные топливные
смеси и подавать их в систему питания ДВС в зависимости от условий его экс-
плуатации.
Содержание диссертации отражено в 19 работах.
Публикации из перечня изданий, индексируемых в международных
системах цитирования библиографических базах Scopus.
1. Борисов, С.В. Способ очистки поршнево-цилиндровой части двигателя
внутреннего сгорания сельскохозяйственных машин / Аль Махли, Ю.В. Родио-
нов, Д.В. Никитин, А.Е. Ломовских, Д.Ю. Муромцев // Журнал «Test
Eingenering» ISSN 0193|4120 Page No 3112-3120А.А.Х. 14 с.

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:
2. Борисов, С.В. Струйно-кавитационный эжектор для модернизации си-
стемы питания двигателей внутреннего сгорания / А.А. Томилов, А.А. Свири-
дов, А.Е. Ломовских, В.И. Вигдорович // Журнал «Наукоемкие технологии». –
2017. – № 8. – С. 34-39.
3. Борисов, С.В. Способ и устройство для восстановления плунжерной
пары топливного насоса высокого давления / А.С. Канищев, А.Е. Ломовских,
А.К. Агафонов, А.С. Рябчук // Журнал «Наука в центральной России». – 2020. –
№ 6. – С. 51-60.
4. Борисов, С.В. Методика проведения экспериментальных исследований
по влиянию состава и качества водно-дизельной смеси на эксплуатационные
показатели дизельного двигателя / А.С. Канищев, А.А. Томилов, С.Н. Сазонов,
А.Е. Ломовских, А.С. Рябчук // Журнал «Наука в центральной России». – 2020. –
№ 6. – С. 70-80.
5. Борисов, С.В. Экспериментальные исследования по определению пока-
зателей впрыска водно-дизельной смеси / А.С. Канищев, С.Н. Сазонов,
Ю.В. Родионов, А.Е. Ломовских // Журнал «Наука в центральной России». –
2021. – № 2. – С. 61-71.
6. Борисов, С.В. Исследование влияния водно-топливной эмульсии на
эксплуатационные показатели дизельного двигателя / А.Е. Ломовских, А.В. Ду-
наев, О.Е. Прилепин, Т.Р. Маматказин // Журнал «Технический сервис машин». –
2021. – № 2 (143). – С. 54-62.

Патенты и заявки на изобретения:
7. Патент на изобретение № 2469199 от 10.12.2012 г. Российская Федера-
ция МПК F02 М 25/00 Устройство для обработки углеводородного топлива.
Борисов С.В., Иванов В.П., Ломовских А.Е., Капустин Д.Е., Сысоев И.П. // За-
явка № 2011132517; заявл. 02.08.2011. 14 с.
8. Патент на изобретение № 2498094 от 10.11.2013 г. Российская Федера-
ция МПК F02 М 25/00. Способ обработки углеводородного топлива для двига-
телей внутреннего сгорания. Борисов С.В., Иванов В.П., Ломовских А.Е., Капу-
стин Д.Е., Сысоев И.П. // Заявка № 2011133257; заявл. 08.08.2011г. 14 с.

Свидетельства о регистрации программы для ЭВМ
9. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ №2021614518 от
25.03.2021 г. Российская Федерация. Программная реализация алгоритма расче-
та зависимостей часового расхода топлива от содержания водной фазы в топли-
ве, диаметра капель водной фазы, угла опережения впрыска топлива для ди-
зельного двигателя / Борисов С.В., Ломовских А.Е. // Заявка №2021613378/69
от 15.03.2021г. 4 с.

Публикации в сборниках научных трудов и материалах конференций:
10. Борисов, С.В. Математическое моделирование течения водно-
дизельной смеси через рабочие органы роторно-пульсационного аппарата и
определение диаметра капель воды в смеси / А.Е. Ломовских, Л.В. Великанова,
Л.Н. Фоменко, А.А. Шаповалов // Деп. 46 ЦНИИ МО РФ 16.01.14 г.
Инв. № В 7530 СРДР, серия Б, вып. № 106. – М.: ЦВНИ МО РФ, 2014. – 13 с.
11. Борисов, С.В. Динамический аппарат для обработки моторного топ-
лива / А.А. Волокитин, С.И. Князев, О.В. Рачинский, А.Е. Ломовских // Сбор-
ник материалов Международной НПК «Повышение эффективности использо-
вания мобильных энергетических средств в различных режимах движения».
Ч. І. 6 апреля 2017 г. – Воронеж: ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, 2017. –
С. 275-282.
12. Борисов, С.В. Альтернативные двигатели внутреннего сгорания /
В.П. Иванов, А.А. Свиридов, А.Е. Ломовских, Е.А. Галныкин // Сборник мате-
риалов Международной НПК «Повышение эффективности использования мо-
бильных энергетических средств в различных режимах движения». Ч. 1. 6 апре-
ля 2017 г. – Воронеж: ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, 2017. – С. 322-329.
13. Борисов, С.В. Многотопливная система питания дизельного двигателя
внутреннего сгорания / С.И. Князев, Д.В. Афонин, А.А. Шаповалов, А.Е. Ло-
мовских // Сборник материалов Международной НПК «Повышение эффектив-
ности использования мобильных энергетических средств в различных режимах
движения». Ч. І. 6 апреля 2017 г. – Воронеж: ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ,
2017. – С. 348-353.
14. Борисов, С.В. Смеситель-активатор моторного топлива / Д.А. Старо-
дубцев, А.Е. Ломовских, В.И. Черноиванов // Материалы Международной НПК
«Роль аграрной науки в развитии АПК РФ». 1–2 ноября 2017 г. – Воронеж:
ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, 2017. – С. 41-47.
15. Борисов, С.В. Эффективный активатор моторного топлива для сель-
скохозяйственной техники / А.Е. Ломовских, Д.В. Афонин, В.И. Черноиванов,
А.А. Шаповалов // Материалы Международной НПК «Проблемы развития тех-
нологий создания, сервисного обслуживания и использования технических
средств в агропромышленном комплексе» 15-16 ноября 2017. Ч 1. – Воронеж:
ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, 2017. – С. 91-96.
16. Борисов, С.В. Способ безразборной очистки поверхностей деталей
цилиндро-поршневой группы от нагара / А.А. Волокитин, Ю.В. Гусев, А.Е. Ло-
мовских, Д.А. Стародубцев // Материалы Международной НПК «Наука и обра-
зование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения».
26-27 ноября 2018 г. – Воронеж: ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, 2018. –
С. 128-135.
17. Борисов, С.В. Устройство регулирования мощности электродвигателя
на экспериментальной установке для приготовления водно-топливной эмульсии /
Ю.В. Родионов, С.И. Данилин, А.Е. Ломовских, В.И. Оробинский // Материалы
международной НТК «Проблемы совершенствования машин, оборудования и
технологий в агропромышленном комплексе» 23-24 октября. 2019 г. – Воронеж:
ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, 2019. – С. 237-241.
18. Борисов, С.В. Способ модернизации системы питания двигателей авто-
мобильной техники / В.И. Черноиванов, А.Н. Жулин, А.Д. Солод, Ю.В. Гусев //
Новые технологии и технические средства для эффективного развития АПК:
материалы национальной научно-практической конференции, 26 февраля 2019 г.
Часть II. – Воронеж: ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, 2019. – С. 187-193.
19. Борисов, С.В. Способ и устройство для улучшения экономических и
экологических характеристик дизельных двигателей / А.С. Канищев, А.Е. Ло-
мовских, И.А. Скопин // Сборник материалов Международной НПК «Наука и
образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути решения».
24 ноября 2020 г. – Воронеж: ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, 2020. – С. 82-85.
Отпечатано в издательско-полиграфическом центре
ФГБОУ ВО Мичуринский ГАУ
Подписано в печать 07.09.2021. Формат 60х84/16,
Бумага офсетная № 1. Усл.печ.л. 1,2. Тираж 100 экз. Ризограф
Заказ № 20640
_______________________________________________________________
Издательско-полиграфический центр
ФГБОУ ВО Мичуринский ГАУ
393760, Тамбовская обл., г. Мичуринск, ул. Интернациональная, 101
тел. +7 (47545) 3-88-34, доб. 211

Актуальность темы. Изучение современного состояния агропромышленного комплекса (АПК) России позволило выявить ряд энергетических проблем в машинотракторных парках, связанных с дефицитом приобретения новой автотракторной техники (АТТ).
Согласно данным Департамента растениеводства, механизации и химизации сельского хозяйства в России коэффициент обеспеченности тракторами на 1000 гектаров пашни составляет 2-3 единицы, что является самым низким показателем по сравнению со многими другими странами (Германия-65, Канада-16, Белоруссия-9,6, Казахстан-6,4). Поэтому нагрузка на основные виды техники в сельскохозяйственном секторе России значительно выше, чем в других странах.
Такое положение в АПК сложилось в результате воздействия следующих факторов:
– ежегодное сокращение производственно-технического потенциала в машинотракторных парках;
– значительное уменьшение поступления денежных средств, необходимых для проведения закупок новой автотракторной техники.
В настоящее время обеспечение основными видами машинно-тракторных агрегатов в сельском хозяйстве составляет около 60% от всего количества, которое необходимо для полноценного функционирования автотракторных парков. Коэффициент выбытия сельскохозяйственной техники в структуре автотракторных парков за последние 5 лет в 3 – 5 раз превышает коэффициент обновления.
Такое положение объясняется тем, что современные образцы новой автотракторной техники могут приобрести только крупные аграрные предприятия и холдинги, имеющие большие финансовые возможности. Средний возраст эксплуатируемой АТТ в таких корпорациях составляет 3 – 7 лет. Сельхозпредприятия среднего звена предпочитают приобретать технику не новую, а на вторичном рынке и продолжают ее эксплуатировать длительное время, проводя при этом большое количество технических работ для поддержания ее в работоспособном состоянии. Средний возраст техники в таких сельхозпредприятиях составляет 7 – 15 лет. Мелкие крестьянско-фермерские хозяйства, ввиду отсутствия больших оборотных средств, эксплуатируют физически устаревшую АТТ в возрасте 15 – 30 лет.
Следовательно, наряду с внедрением новых образцов автотракторной техники (АТТ), важное значение имеет усовершенствование эксплуатируемых двигателей существующей техники.
По данным Департамента растениеводства, механизации и химизации сельского хозяйства, представленных на рисунке 1.1, в целом по АПК около 70% АТТ имеют срок эксплуатации свыше десяти лет. Таким образом, в настоящее время в АПК эксплуатируется в основном физически устаревшая АТТ.
Рисунок 1.1 – Возрастной состав техники в АПК
Эксплуатация такой техники экономически затратна, так как сопровождается повышенным расходом топлива и приводит к повышению экологических рисков за счет выбросов в атмосферу токсичных веществ, содержащихся в отработавших газах (ОГ) двигателя. Кроме того, в период с 2014 по 2018 гг. участились отказы в работе автотракторной техники, большая часть которых происходит из-за выхода из строя силовых установок и некачественного топлива. Основные виды отказов АТТ представлены на рисунке 1.2. Рисунок 1.2 – Статистика отказов в работе тракторов в условиях реальной эксплуатации
В таблице 1.1представлен обзор выхода из строя основных узлов и агрегатов трактора К-744 разных модификаций (по данным Департамента растениеводства, механизации и химизации сельского хозяйства). Из таблицы видно, что отказы в работе тракторов при ежедневной эксплуатации происходят в основном из за выхода из строя силовых установок и узлов системы питания.
Таблица 1.1 – Обзор выхода из строя основных узлов трактора К-744
Наименование АТТ
Трактор К-744 (разные модификации)
Причины отказа АТТ
– выход из строя цилиндропоршневой группы
– выход из строя распылителей форсунок
– выход из строя редуктора переднего ведущего моста – выход из строя гидроцилиндра навески
– выход из строя КПП
Также ежегодно возрастает процент некондиционных проб углеводородного топлива, представленных на рисунке 1.3, а от качества топлива напрямую зависит долговечность работы двигателя и узлов системы питания автотракторной техники. Рисунок 1.3 – Динамика изменения качества топлива
В современных условиях нарастают проблемы экологической безопасности в сельском хозяйстве, связанные с увеличением процессов загрязнения природных ресурсов при использовании АТТ в сельскохозяйственном производстве. В результате происходит снижение плодородия почв, ухудшение атмосферы, снижается качество воды. Кроме того, наносится большой урон животноводству и растениеводству. Постоянное воздействие вышеперечисленных факторов приводит к значительному уменьшению объемов сельскохозяйственного производства, а также к ухудшению качества производимых товаров. На сегодняшний день одними из значимых и глобальных тем являются экологические проблемы. Разработанные государственные программы «Охрана окружающей среды» и «Воспроизводство природных ресурсов» выделяют одними из самых важных и актуальных следующие:
– снижение потребления невозобновляемых энергоресурсов;
– уменьшение выбросов вредных веществ с отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания, значительно влияющие на загрязнение окружающей среды.
Перечисленные выше проблемы возможно решить:
– путем совершенствования рабочего процесса двигателя;
– за счёт нейтрализации вредных веществ, находящихся в отработавших
газах;
-с применением альтернативных топлив. Данной проблематикой занимались ученые Корабельников С.К., ВоробьевЮ.В., Ломовских А.Е., Панов В.С., Павлов С.С., ХергеледжиМ.В., Камфер Г.М., Жолобов Л.А., Алушкин Т.Е., Картошкин А.П., Гвоздев А.М., Кудян А.А., Бирюков А.Л., БашировР.М., Сафиуллин Р.Н., Гавкалюк Б.В., Иванов И.А., Акулов Н.И., Никишина Ю.Г., Сторожев И.И., Терлина К.В., Коршунов Д.А., Нагорнов С.А., Болотов А.К.и др.
Проведя анализ работ вышеуказанных авторов, можно сделать вывод, что в интересах улучшения эксплуатационных и экологических характеристик АТТ целесообразно модернизировать систему питания дизельных двигателей для возможности использования альтернативного топлива – дизельных смесей (ДС) с добавлением различных компонентов. Топливные смеси с применением эмульгаторов уже много лет используются во многих странах. А вот использование воды в качестве компонента без применения дорогостоящих эмульгаторов исследовано недостаточно. Поэтому улучшение эксплуатационных характеристик АТТ путем модернизации их системы питания для работы на ДС является актуальной задачей, имеющей существенное значение для повышения эффективности функционирования АТТ с экономической и экологической точек зрения.
Актуальность диссертационных исследований также подтверждается тем, что исследование выполнено автором в соответствии с планом научной работы Военно-воздушной академии им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж) на 2014 год, научно-исследовательской работы (НИР) 2 категории по теме «Способ и устройство оперативного изменения системы питания ДВС для улучшения тактических и эксплуатационных характеристик автомобильной техники» (шифр «Способ») и направленно на решение задач по улучшению эксплуатационных характеристик автомобильной техники.
Целью диссертационной работы является снижение расхода топлива и уменьшение содержания вредных веществ в отработавших газах дизельных двигателей автотракторной техники путем применения технических средств (устройств), позволяющих приготовить и подать в штатную систему питания водно-дизельную смесь (ВДС).
Научная задача исследования заключается в разработке методики обоснования рационального состава водно-дизельной смеси, позволяющей комплексно определять эксплуатационные и экологические показатели двигателя в зависимости от процентного содержания воды в ВДС и среднего размера ее капель.
Объектом исследований является процесс приготовления и подачи в систему питания дизельного двигателя ВДС.
Предметом исследований являются закономерности приготовления водно- дизельной смеси в роторно-пульсационном аппарате (РПA), пригодной для использования в двигателях внутреннего сгорания (ВДС).
Цель работы достигается решением следующих задач исследования:
1. На основе проведенного анализа существующих методов и технических средств, приготавливающих топливные смеси для ДВС, обосновать комплекс мероприятий, обеспечивающих улучшение экономических и экологических показателей дизельных двигателей АТТ.
2. Разработать математическую модель исследования течения водно- дизельной смеси через рабочие органы роторно-пульсационного аппарата и процесса дробления капель воды в данном устройстве.
3. Разработать методику по обоснованию рационального состава ВДС для дизельного двигателя, позволяющую комплексно определять его эксплуатационные и экологические показатели в зависимости от количества воды в ВДС и среднего размера ее капель.
4. Разработать технологию приготовления ВДС и технические средства (устройства) для ее реализации в системе питания дизельного ДВС и провести экспериментальные исследования по определению удельного расхода топлива и содержанию выбросов сажи. 5. Выработать обоснованные рекомендации по практическому применению технологии приготовления ВДС и технических средств (устройств) для ее реализации в системе питания дизельного двигателя и оценить экономическую эффективность от внедрения.
Методы исследований. Поставленная в работе цель достигается использованием теоретических и экспериментальных апробированных методов исследования. С помощью теоретических методов, включающих алгоритмические методы планирования эксперимента и программный продукт для обработки данных, осуществлялись исследования процесса влияния состава и дисперсности ВДС на эксплуатационные и экологические показатели дизельного двигателя.
Экспериментальная часть работы проводилась в целях определения сниже- ния часового и удельного расхода топлива, содержания сажи при работе ДВС с модернизированной системой питания в условиях стенда, а также при проведе- нии натурных испытаний АТТ. Для регистрации исследуемых параметров ДВС АТТ использовался комплекс стандартной измерительной аппаратуры.
Основные научные результаты, выносимые на защиту:
1. Математическая модель исследования течения ВДС через рабочие органы роторно-пульсационного аппарата (РПА) и процесса дробления капель воды в данном устройстве.
2. Методика по обоснованию рационального состава ВДС для дизельного ДВС, позволяющая комплексно определять эксплуатационные и экологические показатели двигателя при работе на ВДС.
3. Технология непрерывного получения ВДС в системе питания дизельного ДВС, реализуемая с помощью разработанных технических средств (устройств) и позволяющая получать ВДС разного состава и дисперсности в два этапа с последующей подачей её в штатную систему питания ДВС без значительного изменения его конструкции и мощностных характеристик. 4. Обоснованные рекомендации по практическому применению технологии приготовления ВДС и технических средств (устройств) для ее реализации в системе питания дизельного ДВС АТТ, которые обеспечивают снижение расхода топлива и содержания сажи в отработавших газах ДВС на всех режимах его работы.
Достоверность и обоснованность полученных научных результатов
обусловливается использованием фундаментальных законов и уравнений гидродинамики, классической теории вероятностей и математической статистики, современных аналитических методов, реализацией математических моделей, проведением достаточного количества экспериментальных исследований, которые подтверждаются сравнительным анализом теоретических результатов, полученных по существующим методикам, с помощью стандартных измерительных средств, с использованием которых установлено, что теоретические результаты отличаются от экспериментальных с погрешностью, не превышающей 10%, что характеризует их хорошую сходимость.
Практическая значимость. Разработаны и практически реализованы способ и устройство для приготовления и использования ВДС в системе питания дизельных ДВС, новизна которых подтверждена полученными соответствующими патентами (No 2498094 от 10.11.2013 г и No 2469199 от 10.12.2012 г) (приложение1,2). Применение технологии приготовления ВДС и технических средств (устройств) для ее реализации в системе питания дизельных ДВС обеспечит: повышение топливной экономичности двигателя до 18%; снижение содержания сажи в ОГ ДВС по значению K на 20 – 22%; по значению N на 30 – 35%. Разработан программный продукт для ЭВМ No 2021614518, реализующий алгоритм расчета зависимостей часового расхода топлива от содержания водной фазы в топливе, диаметра капель водной фазы, угла опережения впрыска топлива для дизельного двигателя (приложение 3). Разработаны рекомендации по практическому применению технологии приготовления ВДС и технических средств (устройств) для ее реализации в системе питания дизельных ДВС при повседневной эксплуатации АТТ, а также при проведении транспортных работ в период посевной и уборочной деятельности.
Реализация работы. Результаты исследований использованы и внедрены в сельскохозяйственное предприятие «Виктория» Эртильского района Воронежской области, ЗАО «Агро-Инвест – Касторное» п. Касторное Курской области, АО «Раненбург – комплекс» г. Чаплыгин Липецкой области, ООО «Трансстроймеханизация» г. Гагарин Смоленской области; в заказной научно- исследовательской работе 2 категории шифр «Способ» от 2014г.; в учебный процесс Мичуринского государственного аграрного университета и Липецкого института повышения квалификации и переподготовки кадров в АПК (г. Липецк), что подтверждено соответствующими актами (приложение 4 – 9).
Научная новизна работы:
1. Математическая модель исследования течения ВДС через рабочие органы РПА и процесса дробления в нем капель воды, учитывающая его конструктивные особенности.
2. Теоретическое обоснование рационального состава ВДС, позволяющее комплексно определять эксплуатационные (удельный расход топлива – gе,) и экологические (содержание сажи в ОГ) показатели дизельного двигателя в зависимости от исследуемых величин: содержания воды в топливе – Св; среднего диаметра капель воды в дизельной смеси – dк; угла опережения впрыска топлива θв.т.
3. Технология приготовления ВДС и технические средства (устройства) для ее реализации в системе питания дизельного двигателя, отличающиеся от существующих тем, что дополнительно введены: дозирующее устройство для автоматизации процесса подачи жидкого компонента в топливо в зависимости от режима работы двигателя; двухэтапный процесс перемешивания дозируемого компонента и топлива, позволяющий получать ВДС разного состава и дисперсности на АТТ и параллельно подавать ее в штатную систему питания дизельного двигателя без значительного изменения его конструкции для
13

повышения эксплуатационных и экологических показателей ДВС путем улучшения качества применяемого топлива.
4. Разработаны рекомендации по практическому применению технологии приготовления ВДС и технических средств (устройств) для ее реализации в системе питания дизельного двигателя АТТ, обоснованные проведенными эксплуатационными исследованиями, на основании разработанной методики влияния состава и дисперсности ВДС на удельный расход топлива и содержание вредных веществ в ОГ.
Апробация работы. Основные научные и экспериментальные результаты докладывались и обсуждались на следующих конференциях, семинарах и совещаниях: международной научно-практической конференции «Повышение эффективности использования мобильных энергетических средств в различных режимах движения» (ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, г. Воронеж 6 апреля 2017 г); международной научно-практической конференции «Роль аграрной науки в развитии АПК РФ» (ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, г. Воронеж 1–2 ноября 2017 г); международной научно-практической конференции «Проблемы развития технологий создания, сервисного обслуживания и использования технических средств в агропромышленном комплексе» (ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, г. Воронеж 15–16 ноября 2017г); международной научно-практической конференции «Наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения» (ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, г. Воронеж 26–27 ноября 2018 г); международной научно-технической конференции «Проблемы совершенствования машин, оборудования и технологий в агропромышленном комплексе» (ФГБОУ ВО ВГАУ, г. Воронеж 23–24 октября 2019г); национальной научно-практической конференции Воронежского государственного аграрного университета имени императора Петра I (ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, г. Воронеж, 26 февраля 2019 г); международной научно- практической конференции «Наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути решения» (ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, г. Воронеж 24 ноября 2020г).
Технические разработки демонстрировались на X, XI и XII специализированных выставках в г. Москва, где в 2011 году были получены диплом и золотая медаль; XIII, XIV и XV международных салонах промышленной собственности «Архимед» в г. Москва, где в 2012 году были получены диплом, золотая и бронзовая медали (приложение 10 – 12). Разработанные устройства для приготовления ВДС и ее подачи в систему питания двигателя демонстрировались на межвузовском конкурсе инновационных проектов «Кубок инноваций» в 2018 г., где был получен диплом и грант от губернатора Воронежской области (приложение 13).
Публикации. По теме диссертационных исследований опубликовано 19 печатных работ. Из них: 1 – из перечня изданий, индексируемых в международных системах цитирования библиографических базах Scopus, 5 – из перечня изданий, рекомендованных ВАК. Новизна технических решений подтверждена двумя патентами на изобретение РФ No 2498094 от 10.11.2013 г. и РФ No 2469199 от 10.12.2012 г. и одним положительным решением на выдачу патента на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы. Работа изложена на 148 страницах, включает 51 рисунок, 20 таблиц и 15 приложений на 31 странице. Список литературы включает 125 наименований.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать

    Читать «Совершенствование технологии и технических средств приготовления водно-дизельной смеси для двигателей автотракторной техники»

    Публикации автора в научных журналах

    Струйно-кавитационный эжектор для модернизации системы питания двигателей внутреннего сгорания
    А.А. Томилов, А.А. Свири- дов, А.Е. Ломовских, В.И. Вигдорович // Журнал «Наукоемкие технологии». – 2– No – С. 34
    Методика проведения экспериментальных исследований по влиянию состава и качества водно-дизельной смеси на эксплуатационные показатели дизельного двигателя
    А.С. Канищев, А.А. Томилов, С.Н. Сазонов, А.Е. Ломовских, А.С. Рябчук // Журнал «Наука в центральной России». – 2– No – С. 70
    Исследование влияния воднотопливной эмульсии на эксплуатационные показатели дизельного двигателя
    А.Е. Ломовских, А.В. Ду- наев, О.Е. Прилепин, Т.Р. Маматказин // Журнал «Технический сервис машин». – 2– No 2 (143). – С. 54
    Математическое моделирование течения водно-дизельной смеси через рабочие органы роторно-пульсационного аппарата и определение диаметра капель воды в смеси
    А.Е. Ломовских, Л.В. Великанова, Л.Н. Фоменко, А.А. Шаповалов // Деп. 46 ЦНИИ МО РФ 14 г. Инв. No В 7530 СРДР, серия Б, вып. No – М.: ЦВНИ МО РФ, 2– 13 с.
    Альтернативные двигатели внутреннего сгорания
    В.П. Иванов, А.А. Свиридов, А.Е. Ломовских, Е.А. Галныкин // Сборник мате- риалов Международной НПК «Повышение эффективности использования мо- бильных энергетических средств в различных режимах движения». Ч. 6 апре- ля 2017 г. – Воронеж: ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, 2– С. 322
    Смеситель-активатор моторного топлива
    Д.А. Старо- дубцев, А.Е. Ломовских, В.И. Черноиванов // Материалы Международной НПК «Роль аграрной науки в развитии АПК РФ». 1–2 ноября 2017 г. – Воронеж: ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, 2– С. 41
    Способ безразборной очистки поверхностей̆ деталей̆ цилиндро-поршневой группы от нагара
    А.А. Волокитин, Ю.В. Гусев, А.Е. Ло- мовских, Д.А. Стародубцев // Материалы Международной НПК «Наука и обра- зование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения». 26-27 ноября 2018 г. – Воронеж: ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, 2– С. 128
    Способ модернизации системы питания двигателей̆ автомобильной̆ техники
    В.И. Черноиванов, А.Н. Жулин, А.Д. Солод, Ю.В. Гусев // Новые технологии и технические средства для эффективного развития АПК: материалы национальной научно-практической конференции, 26 февраля 2019 г. Часть II. – Воронеж: ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, 2– С. 187

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Дарья П. кандидат наук, доцент
    4.9 (20 отзывов)
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных... Читать все
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных исследований, связанных с журналистикой, филологией и литературой
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы

    Последние выполненные заказы

    Другие учебные работы по предмету