ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗЕМЛЕРОЙНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН ОСНАЩЕННЫХ ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩИМИ СИСТЕМАМИ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЕМ ГАЗОВОЙ КАМЕРЫ

Проведен анализ актуальности энергосбережения в современном мире. Исследованы тенденции развития и совершенствования машин. Предложена модернизация существующей гидроаккумулирующей системы ЗТМ применением системы регулирования температуры газовой полости гидроаккумулятора за счет использования выхлопных газов двигателя.

Ключевые слова: эффективность, производительности, гидроаккумулятор, гидравлическая система, давление.

В современном мире цены на топливо и нефтепродукты регулярно возрастают. Большое внимание уделяется экологической обстановке на планете, а именно сокращению выбросов выхлопных газов СО₂ в атмосферу.

Эти проблемы вынуждают инженеров искать альтернативные источники энергии и создавать аккумулирующие и гибридные. Например такие как дизель-генераторы, электрические, системы работающие на био-топливе, гидроаккумулирущие системы. Последние в большинстве своем применяются на гидрофицированных строительных и дорожных машинах (СДМ). СДМ потребляют значительное количество топлива, а следовательно существенно влияют на экологию. Поэтому вопрос топливной экономичности СДМ актуален.

Повышения топливной экономичности СДМ можно добиться путем разработки новых аккумулирующих систем и совершенствованием уже существующих.

Применение гидроаккумулирующих систем позволяет экономить топливо и повысить производительность машин, путем накопления энергий на холостых режимах, когда двигатель работает на номинальной мощности и мощности ниже номинальной и возвратом энергии на нагруженных режимах работы, позволяя не выводить двигатель на максимальную мощность.

Рассмотрим существующие гидроаккумулирующие системы и принцип их действия, с целью выявления недостатков.

На данный момент существует следующие виды гидроаккумулятров.

Рис.1. Виды гидроаккумуляторных систем

Известна гидроаккумулирующая система Ingocar устанавливаемая на легковых автомобилях, разработанная немецким инженером Инго Валентином. Дизель-гидравлический двигатель накапливает жидкость в гидропневмоаккумляторе баллонного типа, после чего жидкость под давлением передаться через трубопровод на мотор-колёса и автомобиль приводиться в движение. [2]

В ХНАДУ был проведен эксперимент на бульдозере ДЗ-42Г на базе трактора ДТ-75. Целью эксперимента было проанализировать процесс работы гидроаккумулирующей системы и установить влияние гидроаккумулирующей системы на технико-экономические показатели машины ,был установлен гидропневмоаккумулятор баллонного типа, в гидропневмоаккумуляторе накоплялась энергия, когда бульдозер совершал холостой ход в процессе копания грунта. После выхода аккумулятора на рабочее давление, операций внедрения и выглубления отвала производились давлением которое подавалась от гидропневмоаккумулятора. Таким образом удалось достичь повышение производительности и уменьшение расхода топлива бульдозера.

Целью исследования является повышение эффективности использования гидроаккумулирущих систем СДМ за счет изменения физических свойств газа в гидропневмоаккумуляторе (ГПА), для повышения топливной экономичности машин.

Для этого необходимо решить следующие задачи:

- исследовать режимы работы гидропневмоакумулятора.

- установить зависимость изменения рабочих газов, применяемых в гидропневмоаккумултярах, от изменения их температуры.

- разработать систему подогрева газовой полости ГПА.

Характерной особенностью работы гидропневмоаккумулятора является то, что с уменьшением объема рабочей жидкости снижается давление (рис.5, 6).

, (1)

где – давление газовой камеры; – объем газовой камеры;

, (2)

где – минимальное давление газа;

– максимальное избыточное давление

– минимальный объем газа;

– объем газа при максимальном избыточном давление;

– показатель процесса протекающего без теплообмена;

– полезный объем.

Объем рабочей жидкости в ГПА определяется по следующей формуле:

. (3)

Рис.2. График зависимости давления P от объёма V	Рис.3. Рабочий процесс ГПА

Данная особенность не позволяет использовать в полной мере запасы рабочей жидкости, когда внешняя нагрузка превышает существующее давление в ГПА. Повысить давление газа при малом количестве рабочей жидкости можно путем изменения его температуры. При нагревании газ расширяется тем самым увеличивается давление в газовой камере ГПА. Известны исследования изменения давления азота от температуры, результаты которых приведены в таблице 1.

Таблица 1

Показатели повышение давления в зависимости от температуры

Обеспечить подогрев газовой камеры можно с помощью системы представленной на рис.4

Рис.4. Регулятор температуры гидроаккумулирующей системы: 1 – ДВС; 2 – выхлопной коллектор; 3 – теплообменник ; 4 – баллон с азотом ; 5 – трубопровод; 6 – ГПА ; 7 – распределительная заслонка ; 8 – реверсивная патрубок.

Представленная схема обеспечивает подогрев рабочей жидкости. В данной системе, подогрев газа производиться с помощью выхлопных газов от двигателя. Температура газа регулируется распределительной заслонкой.

Данная система позволяет повысить эффективность работы гидроаккумулирующей системы, путем более полного использования накапливаемой энергии на 5-7%, путем использования температурных свойств газа. В результате чего повыситься топливная экономичность машин.