WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Совершенствование процесса заправки сельскохозяйственой техники путем использования модульных автотопливозаправщиков (матз)

На правах рукописи

Ерохин Олег Владимирович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЗАПРАВКИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕНОЙ ТЕХНИКИ ПУТЕМ

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОДУЛЬНЫХ АВТОТОПЛИВОЗАПРАВЩИКОВ (МАТЗ)

Специальность 05.20.03 – Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

МОСКВА 2011

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В. П. Горячкина».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Коваленко Всеволод Павлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Пучин Евгений Александрович

кандидат технических наук

Красовский Виктор Семенович

Ведущая организация: Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт по использованию техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве ( ГНУ ВИИТиН г. Тамбов)

Защита диссертации состоится «6» июня 2011 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 220.044.01 при ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В. П. Горячкина» по адресу: 127550, г. Москва, ул. Лиственничная аллея, д.16-а, корпус 3, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО МГАУ.

Автореферат разослан «04» мая 2011 г. и размещен на сайте ФГОУ ВПО

МГАУ www.msau.ru «04» мая 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук А. Г. Левшин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современное сельскохозяйственное производство относится к наиболее крупным товаропроизводителям и товарополучателям, используя и интенсивно эксплуатируя при этом сельскохозяйственную технику, которая является одним из наиболее совершенствуемых направлений в развитии сельхозпроизводства. Одна из главных задач при выполнении сельскохозяйственных работ состоит в получении максимума товарной продукции и сохранении ее качества. Высокая производительность уборочно-транспортных работ и снижение потерь урожая напрямую зависят от сроков уборки, сокращение которых обусловлено исправным состоянием работающей техники. Существенный резерв сокращения сроков уборки урожая – улучшение использования парка сельскохозяйственных машин за счет снижения количества простоев. Для этого необходимо своевременно обеспечивать их топливо-смазочными материалами при выполнении различных сельскохозяйственных технологических операций в полевых условиях.

Стремление к повышению производительности сельскохозяйственных машин привело к созданию экономичных и многофункциональных образцов техники, позволяющих механизировать практически любой сельскохозяйственный процесс.

Рост количества и повышение мощностных показателей сельскохозяйственной техники приводит к увеличению потребления топливо-смазывающих материалов (ТСМ), расширению их ассортимента, ужесточению требований к качеству ТСМ при выполнении заправочных операций, которые целесообразно производить в полевых условиях при минимальных затратах времени.

Чтобы экономнее расходовать ТСМ в процессе их применения, следует четко соблюдать периодичность и объем заправок, выбирая оптимальные условия работы сельскохозяйственных машин при выполнении ими различных технологических операций. Оптимальная организация процесса заправки машин позволяет одновременно решить вопросы повышения надежности работы сельскохозяйственной техники и экономного, рационального использования топливо-смазочных материалов.

В связи с этим актуальное научное и практическое значение имеет совершенствование процесса заправки сельскохозяйственной техники путем использования модульных автотопливозаправщиков (МАТЗ).

Цель работы. Совершенствование системы обеспечения сельскохозяйственной техники топливо-смазочными материалами за счет использования универсальных многофункциональных автозаправщиков блочно-модульной конструкции.

Объект исследования. Технические средства нефтепродуктообеспечения сельскохозяйственной техники в полевых условиях.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовано моделирование сложных производственных процессов, исследование операций, включая теорию массового обслуживания, методы прямого наблюдения.

Предмет исследования. Процессы обеспечения сельскохозяйственной техники топливо – смазочными материалами.

Научная новизна. состоит в разработке взаимосвязанных математических моделей, полученных на основе системного подхода к исследуемым процессам и обеспечивающих оптимизацию использования топливозаправочных блоков-модулей при выполнении сельскохозяйственных работ с учетом вероятностного характера изменения действующих факторов.

Практическая ценность работы. Предложена конструкция универсального многофункционального автозаправщика, разработаны нормативные документы по его применению и инструкции по эксплуатации.

Разработанные рекомендации по совершенствованию процесса заправки сельскохозяйственной техники и технологического оборудования были применены и частично внедрены в составе уборочно-транспортных комплексов сельскохозяйственных предприятий Калужской области.

Результаты диссертационной работы рассмотрены и будут использованы предприятиями-изготовителями автотопливозаправщиков, при создании новых образцов заправочной техники.

Апробация работы. Результаты исследования докладывались на Международной научно-практической конференции ФГОУ ВПО МГАУ «Научные проблемы автомобильного транспорта», посвященной 80-летию со дня рождения профессора К.В. Рыбакова (9-10 апреля. 2009 г.); Международной научно-технической конференции ФГОУ ВПО СГАУ «Улучшение эксплуатационных показателей автомобилей, тракторов и двигателей», (апрель. 2010 г.) г. Санкт-Петербург; Международной научно-практической конференции ФГОУ ВПО МГАУ «Научные проблемы автомобильного транспорта», посвященной 80-летию ФГОУ ВПО МГАУ; 20-(21 мая 2010 г.); Международной научно-технической конференции ФГОУ ВПО СГАУ «Улучшение эксплуатационных показателей автомобилей, тракторов и двигателей», (20-22 апреля, 2011 г.).

Публикации. Результаты исследования опубликованы в шести научных статьях, из них три в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка литературы. Изложена на 187 страницах машинописного текста, включая 47 рисунков, 17 таблиц и библиографический список из 113 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлена актуальность проблемы и намечены пути ее решения.

В главе 1 «Состояние вопроса и постановка задач исследования» на основании анализа литературных и статистических материалов установлено, что на территории РФ с каждым годом растет количество сельскохозяйственных машин, а улучшение технических показателей сельскохозяйственной техники приводит к увеличению потребления топливо-смазывающих материалов, расширению их ассортимента, ужесточению требований к их качеству при выполнении заправочных операций, которые целесообразно производить в полевых условиях для уменьшения затрат времени.

В ранее проводимых работах К. В. Рыбакова, В. П. Коваленко, Н. Е. Сыроедова, С. А. Галко, В. С. Красовского и других отечественных и зарубежных исследователей было установлено, что существующие подвижные средства заправки не удовлетворяют существующим требованиям по техническим параметрам и оснащенности технологическим оборудованием при выполнении заправочных операций, недостаточно учитывают специфику проведения сельскохозяйственных работ в полевых условиях: имеют низкую проходимость, грузоподъёмность и маневренность шасси, морально устаревшее технологическое оборудование, недостаточную степень очистки выдаваемых потребителю ТСМ и т.д. Исходя из этого, необходимо совершенствовать требования, предъявляемые к подвижным средствам заправки и предлагать пути их решения, одним из которых может быть создание подвижных средств заправки, основанных на принципах многофункциональности.

На основе проведенного анализа определена цель работы, заключающейся в совершенствовании системы обеспечения сельскохозяйственной техники ТСМ путём использования многофункциональных автозаправщиков модульного типа. Для реализации поставленной цели необходимо: рассмотреть закономерности обеспечения сельскохозяйственной техники топливо-смазочными материалами; разработать математическое обоснование конструктивных решений при создании модульных автотопливозаправщиков (МАТЗ); обеспечить комплект технологического оборудования, обеспечивающий функционирование заправщика; разработать технические решения по обеспечению технологической, экологической и пожарной безопасности при функционировании заправщика; обосновать и разработать конструкцию модульного заправщика; провести лабораторные и стендовые испытания образцов технологического оборудования, используемого в конструкции МАТЗ; провести стендовые испытания макетного образца МАТЗ; дать технико-экономическое обоснование проекта МАТЗ.

В главе 2 «Математическое моделирование системы обеспечения топливо-смазывающими материалами сельскохозяйственного предприятия» представлено моделирование процесса применения передвижных заправочных модулей для заправки сельхозмашин на полевых работах.

Заправка сельхозмашин (СМ) осуществляется автомобильными топливозаправщиками (АТЗ) прибывающими к СМ по заявкам. Заявки поступают на центральный диспетчерский пункт (ЦДП), где в общем случае располагаются АТЗ и получают задание на заправку СМ. При наличии мобильной (радио, космической) связи задание на заправку СМ водитель АТЗ может получать в любом месте обслуживаемого района. Принципиальная схема организации заправки по такому варианту представлена на рисунке 1.

 Схема организации заправки СМ с использованием классических АТЗ На-1

Рис. 1 Схема организации заправки СМ с использованием классических АТЗ

На рисунке 2 представлена схема организации заправки СМ с применением автономных заправочных модулей, в данном варианте подсистемы предполагается, что заправка СМ (сельскохозяйственных машин) топливо-смазочными материалами осуществляется с применением заправочных модулей (ЗМ), развозимых и устанавливаемых на местности модульными автотопливозаправщиками (МАТЗ) в зоне выполнения сельскохозяйственных работ. Заправка СМ производится механизаторами самостоятельно по мере необходимости.

Расстановка заправочных модулей производится по заблаговременным заявкам потребителей, в которых указываются места работы сельхозмашин и объём их среднесуточной потребности в топливе. Заявки поступают на центральный диспетчерский пункт (ЦДП), где на основе анализа объёма потребности и мест работы сельхозмашин принимается оптимальное (рациональное) решение по размещению заправочных модулей.

Пополнение запасов топлива на заправочном модуле осуществляется исходя из требования минимального риска отсутствия топлива либо по заявкам потребителей, либо по информации из автоматизированной системы управления заправкой сельхозмашин (АСУ), получаемой с датчиков заправочного модуля в автономном режиме.

 Принципиальная схема организации заправки СМ с применением-2

Рис. 2 Принципиальная схема организации заправки СМ с применением автономных заправочных модулей

В данном варианте обеспечения заправки СМ топливо - смазочными материалами подсистема заправки может быть смоделирована как несколько замкнутых (количество источников требований на обслуживание - СМ, т.е. на заправку в зоне, фиксированное) одноканальных систем массового обслуживания (в каждой зоне обслуживания по одному ЗМ), в которых количество единиц СМ равно mi.

В связи с тем, что СМО замкнутые, средняя интенсивность потоков заявок на обслуживание (заправку ТСМ) определяется из расчёта среднего времени между заправками (дозаправками) каждой единицы СМ.

(1)

(2)

Где

mi количество единиц СМ в обслуживаемой системе, шт.;

средний интервал времени между заправками j -й единицы СМ, час.

Среднее время обслуживания (заправки) tобс. должно рассчитываться с учётом его затрат на движение tдв. СМ к ЗМ и на непосредственно на заправку tз.

, (3)

откуда интенсивность потока обслуживания будет равна

. (4)

Значения величин, входящих в формулу (3), в общем случае определяются по статистическим данным, однако значения tдв и tз на первом этапе могут быть определены расчётным путём: tдв. исходя из среднего расстояния и средней скорости движения СМ, а tз с учётом средних значений времени развёртывания и свёртывания ЗМ, объёма дозаправки, производительности насоса ЗМ при заправке и ограничений по приёмистости топливных систем СМ.

Размеченный граф возможных состояний моделируемой системы заправки СМ с применением ЗМ для одной зоны представлен на рисунке 3.

................

Рис. 3 Граф вероятных состояний системы обеспечения заправки СМ с применением ЗМ: 0 ЗМ свободен, заявок на заправку нет; 1 ЗМ выполняет заправку, m-1 СМ в заправке не нуждаются; 2 ЗМ выполняет заправку, 1 СМ в очереди, m-2 в заправке не нуждаются; k ЗМ выполняет заправку, k-1 СМ в очереди, m-k в заправке не нуждаются; m- ЗМ выполняет заправку, m-1 СМ в очереди требуют заправки.

Система дифференциальных уравнений для вероятностей состояний системы заправки СМ с применением ЗМ имеет вид :

(5)

В установившемся режиме (на бесконечности) при постоянных значениях потоков заявок и обслуживания система дифференциальных уравнений (5) переходит в систему обыкновенных линейных:

(6)

Система дифференциальных уравнений (5) решается с определением вероятностей состояний системы массового обслуживания только численно на ПЭВМ. Расчет неформальных параметров функционирования системы заправки производится по известным формулам теории вероятностей.

Предельные значения вероятностей состояний, при , одном ЗМ и числе источников требований на обслуживание (СМ) равном m, могут быть рассчитаны по зависимостям для АТЗ при условии, что число обслуживающих аппаратов (ЗМ) равно одному (одноканальная СМО). Расчётные зависимости для основных параметров одноканальной замкнутой СМО несколько упрощаются и приобретают следующий вид:

Вероятность того, что ЗМ свободен и готов к заправке

(7)

Вероятность, что ЗМ производит заправку СМ (занят)

(8)

Вероятность, что k СМ нуждаются в заправке

(9)

Средняя длина очереди СМ на заправку (количество СМ, требующих заправки, больше одного)

(10)

Доля СМ, нуждающихся в заправке (коэффициент «простоя» СМ)

(11)

Вероятность того, что число СМ, ожидающих начала заправки, больше некоторого числа N

(12)

При моделировании переходных процессов решение систем дифференциальных уравнений позволяет определить только значения вероятностей состояний во времени. Расчёт неформальных параметров функционирования СМО в этом случае осуществляется как значений математического ожидания и доверительных интервалов случайных величин, т.е. аналогично с вариантом применения АТЗ.

Вероятность того, что ЗМ занят обслуживанием (вероятность наличия очереди на заправку), Роч.

. (13)

Среднее число СТ (заявок), ожидающих заправки (в очереди), r:

. (14)

Среднее время ожидания заправки, Тож.:

. (15)

Среднее число СТ (заявок) в системе (в очереди и заправляемых), :

. (16)

Распределение времени ожидания обслуживания (заправки)

(17)

где l количество требований в очереди на обслуживание, ед.;

Pl вероятность l требований в очереди;

среднее время ожидания обслуживания в очереди lго требования.

Для моделирования процесса функционирования системы заправки СМ с применением ЗМ для одной зоны могут использоваться программы для многоканальных замкнутых СМО, в которых вместо числа АТЗ при вводе исходных данных вставляется один ЗМ.

Общая потребность в заправочных модулях определяется рациональным количеством зон заправки. При фиксированном наличии заправочных модулей в обслуживающей системе оптимизации подлежит определение состава зон заправки – числа СМ в зоне и места расположения ЗМ в ней, обеспечивающего минимальные средние потери времени на передвижение СМ к ЗМ и обратно.

В главе 3 «Оптимизация структуры, состава и технического оснащения системы обеспечения топливом сельскохозяйственного предприятия» произведены машинные расчеты результатов сравнительного анализа эффективности применения АТЗ и заправочных модулей с модульного автотопливозаправщика для заправки сельскохозяйственной техники в полевых условиях. Для объективности сравнения эффективности вариантов технического оснащения систем заправки сельскохозяйственных машин с применением автотопливозаправщиков классической компоновочной схемы и их модульных аналогов результаты их функционирования должны оцениваться при одном и том же объёме работ. Общий объём работ по заправке может задаваться либо количеством обеспечиваемых топливом СМ, либо площадью обрабатываемых земельных угодий, эквивалентной соответствующей оптимальной численности сельхозмашин (обеспечивающей выполнение сельхозработ в оптимальные агротехнические сроки). На рисунке 4 приведены результаты моделирования процессов применения АТЗ и ЗМ для заправки СМ с расчётными данными по времени заправки единицы сельхозтехники (т.е. по потерям СМ рабочего времени на простой для заправки топливом). Привязка исходных данных к общей площади земельных угодий сельхозпредприятия обеспечивает объективность учёта времени пробега АТЗ, АЦЗ (МАТЗ) и СМ, а учёт доли обрабатываемых земель и коэффициента севооборота – уровень загрузки системы заправки СМ топливом.

На рис. 4, кроме графиков зависимости времени заправки от общей площади земельных угодий сельхозпредприятия, представлена зависимость численности СМ от площади земельных угодий при оптимальной потребности в них в соответствии с исходными данными.

 Сравнительные зависимости времени заправки СМ с применением АТЗ и-43

Рис. 4. Сравнительные зависимости времени заправки СМ

с применением АТЗ и ЗМ.

Как видно из представленных на рисунке 4 графиков эффективность применения ЗМ (МАТЗ) по времени заправки при прочих одинаковых исходных данных зависит от количества заправочных модулей в сельхозпредприятии, а точнее от числа СМ, приходящихся на 1 ЗМ.

В соответствии с полученными результатами моделирования, применение 1 АТЗ более эффективно по сравнению с 1 ЗМ (в частности при заправке СМ, например, на единственном в сельхозпредприятии стационарном или мобильном модульном заправочном пункте).

Наличие 2 ЗМ по времени заправки уже эффективнее 1 АТЗ, хотя, видимо, их можно считать как минимум равноценными, так как в обоих случаях в комплекте технических средств системы необходимо иметь автотранспортное средство для доставки ЗМ к месту работ СМ, а также топлива к ним.

Наличие в системе 3 ЗМ по времени заправки СМ топливом и численности водителей эффективнее применения 2 АТЗ. В общем случае эффективность ЗМ (МАТЗ) по сравнению с АТЗ возрастает с увеличением площади земельных угодий.

Потребность сельхозпредприятий в ЗМ должна быть оптимизирована исходя из конкретной площади земельных угодий, доли обрабатываемых земель и интенсивности работ, а также технических характеристик ЗМ (прежде всего вместимость топливных емкостей) и СМ (производительность, расход топлива, скорость движения к ЗМ).

В главе 4 «Обоснование комплекта технологического оборудования обеспечивающего функционирование автотопливозаправщика блочно-модульного построения» обоснован выбор блочно-модульного построения автотопливозаправщика и технологического оборудования обеспечивающего выдачу очищенного топлива. Сущность блочно-модульного принципа состоит в том, что изделие формируется из отдельных модулей, связанных технологически между собой и выполняющих определенные функции, а также обеспечивающих при различных сочетаниях формирование нового изделия или системы изделий. В этом случае под модулем понимается конструктивно, технологически и функционально завершенный элемент, унифицированный в заранее установленном параметрическом и типоразмерном ряду, выполняющий самостоятельную функцию в технических средствах доставки и заправки сельскохозяйственной техники различного предназначения. Размещение заправочных модулей на грунте позволит, при необходимости, расширить возможности блочно-модульного заправочного средства, обеспечив одновременную заправку рассредоточенной сельскохозяйственной техники в нескольких пунктах. При использовании для заправки транспортных машин технологического оборудования, размещенного на базовом шасси, возможны различные варианты работы одного или нескольких заправочных модулей, а при заполнении резервуарных модулей из расходных ёмкостей склада или из транспортных цистерн собственными средствами для сокращения продолжительности этой операции предусмотрена возможность одновременной работы всех электронасосных агрегатов.

Для определения суммарных затрат средств на транспортировку 1 т. ТСМ предлагается график (рис. 5).

 ависимость оптимальной грузоподъемности автомобилей от дальности-44

Рис. 5 Зависимость оптимальной грузоподъемности автомобилей

от дальности перевозки.

Автотопливозаправщики, имеющиеся в эксплуатации сельскохозяйственных предприятий с грузоподъемностью 2,5-6 т, экономически невыгодны, и их целесообразно использовать там, где позволяют дорожные условия, заменять транспортными средствами грузоподъёмностью 7-15 т.

Так как автотопливозаправщики не являются основными технологическими машинами сельскохозяйственного назначения, задачу по уменьшению их вредного воздействия на грунт можно определить как необходимость существенного уменьшения максимальных давлений на почву и глубины образуемой колеи, а так же снижения буксования.

Для изготовления заправочных модулей, целесообразно использовать модифицированные полимерные материалы, имеющие в своей структуре добавки-антипирены, это эффективный способ снижения горючести материалов и изделий на основе полимеров, позволяющий создавать самозатухающие материалы, применение которых значительно снизит вероятность возникновения пожара.

В качестве защитных используются покрытия вспенивающегося типа на основе хлорпреновых каучуков (лакокрасочное покрытие) или на основе поливинилхлорида (пластикат марки СМОГ). Они обеспечивают защиту от открытого пламени и горящих огнесмесей, с температурой до 1800С.

Полимерное самозатягивающееся покрытие обладает прочностью при растяжении 20 МПа, имеет относительное удлинение при растяжении - 400% и  сопротивление раздиру 60 кН/м. Твердость по Шору 65 ед. Обеспечивает полное затягивание отверстий после пробития индентором (инородным телом) диаметром до 15 мм.

Новое направление в области пассивной пожарной безопасности, является применение сеточных фрагментов, покрытых огнезащитными красками, вспенивающимися при нагревании и полностью перекрывающими ячейки сетки огнестойким пенококсом. Вспенивающиеся покрытия практически не изменяют необходимых функциональных свойств сеточных элементов. При воздействии высокой температуры и пламени свободное пространство ячеек сетки полностью перекрываются огнестойким пенококсом, образую теплоизоляционный барьер для распространения горения. Преимуществами данной конструкции являются несложность монтажа и небольшие финансовые затраты (рис. 6).

 а б хема теплового воздействия на ограничивающую сеточную-45

а б

Рис. 6 Схема теплового воздействия на ограничивающую сеточную конструкцию. а-до перекрытия ячеек, б-после перекрытия

Технологическое (раздаточное) оборудование, подобранное для установки его в заправочный модуль, обеспечивает следующие операции: верхнее (открытое) и нижнее (закрытое) наполнение заправочного модуля; опорожнение заправочного модуля происходит своим насосом и самотеком; слив продукта из отстойных зон ёмкости и средств очистки продукта от механических примесей; выдача продукта; учет выдаваемого продукта.

Установка средств дополнительного оснащения автотопливозаправщика модульного построения при использовании его в составе автоматизированной системы диспетчеризации и учета производства. Данная система контроля позволяет регулировать и оптимизировать процессы доставки, долива, заправки нефтепродуктов с нефтесклада сельскохозяйственного предприятия к сельскохозяйственной техники выполняющая работы в полевых условиях. Так же своевременно оповещать центральный диспетчерский пункт об окончании запасов топлива в заправочном модуле, подача сигнала зависит от настройки критического запаса и расстояния подвоза.

В процессе экспериментальных исследований определялась эффективность очистки выдаваемого топлива от механических загрязнений и свободной воды с использованием гидрофобных перегородок. Известны результаты исследования различных пористых водоотталкивающих материалов при их применении в конструкции трёхступенчатых фильтров-сепараторов. Исследования показали, что используя гидродинамический эффект можно обеспечить удаление из топлива механических загрязнений и свободной воды при помощи конструкции фильтра с одной ступенью очистки.

Эффективность обезвоживания дизельного топлива изготовленными водоотталкивающими перегородками определялась при различных скоростях потока продукта с начальным содержанием воды 0,1%(масс). Результаты испытаний приведены в табл. 1 и 2.

Таблица 1

Водоотталкивающая способность перегородок на основе металлических сеток

№ Исходной сетки Содержание свободной воды после перегородки, % (масс), при скорости потока, м/с 103.
5,5 16,9 28,3 38,0 52,1 69,5 82,1 95,0 109,5 122,1
004 отс 0.0001 0,0002 0,0003 0,0005 0,0007 0,0008 0,0011 0,0014 0,0018
0056 0,0001 0,0002 0,0002 0,0004 0,0006 0,0009 0,0012 0,0013 0.0015 0,0021
0063 0,0001 0,0002 0,0003 0,0005' 0,0007 0,0009 0,0013 0,0016 0,0018 0,0023
0071 0,0002 0,0003 0,0006 0,0008 0,0008 0,0010 0,0018 0,0025 0,0032 0,0081
008 0,0003 0,0004 0,0007 0,0009 0,0012 0,0016 0,0028 0,0035 0,0056 0,0099
«Фауди» 0,0003 0,0005 0,0008 0,0015 0,0016 0,0022 0,0039 0,0050 0,0080 0,0150

Таблица 2

Эффективность обезвоживания водоотталкивающими перегородками

№ Исходной сетки Эффективность водоотделения, % при скорости потока м/с 10 3
5,5 16,9 28,3 38,0 52,1 69,5 82,1 95,0 109,5 122,1
004 100 99,9 99,8 99,7 99,5 99,3 99,2 98,9 98,6 98,2
0056 99,9 99,8 99,8 99,6 99,4 99,1 98,8 98,7 98,5 97,9
0063 99,9 99,8 99,7 99,5 99,3 99,1 98,7 98,4 98,2 97,7
0071 99,8 99,7 99,4 99,2 99,2 99 98,2 97,5 96,8 91,9
008 99,7 99,6 99,3 99,1 99,8 98,4 97,2 96,5 94,4 90,1
«Фауди» 99,7 99,5 99,2 99,5 99,4 97,8 96,1 95 92 85

Как видно из приведенных данных, лучшими водоотделяющим*- свойствами обладает перегородка, изготовленная из сетки 004. Проведенные параллельно испытания сетки из нержавеющей стали с тефлоновым покрытием фирмы «Фауди» показали, что сетка 004 с фторлоновым покрытием эффективно обеспечивает водоотделение до предельно допустимого её содержания в продукте ( 0,0015%) при скорости потока 0,11м/с, а сетка с тефлоновым покрытием фирмы «Фауди» обеспечивает такое содержание воды только при скорости потока не выше 0,038м/с. При этом в обоих случаях содержание воды в исходном продукте практически не влияет на конечный результат.

Результаты испытаний изготовленных гидрофобных перегородок и перегородки с фторопластовым покрытием, проводившихся с целью оценки их водопроницаемости, приведены в табл. 3

Таблица 3

Водопроницаемость гидрофобных перегородок

№ исходной сетки Размер ячейки водоотталкивающей перегородки в свету, мм Площадь живого сечения ячейки, кВ. мкм Давление продавливания воды, мм. вод. ст.
004 2020 400 228
0056 2525 625 182
0063 3636 1296 163
0071 4040 1600 159
008 4848 2304 148
«Фауди» 6060 3600 145

Зависимость водопроницаемости гидрофобных перегородок от живого сечения их ячеек представлена на рис. 8. Указанная зависимость носит нелинейный характер, так как водопроницаемость перегородки резко возрастает с увеличением размера ячеек.

В исследуемом диапазоне скоростей потока продукта зависимость перепада давления на перегородке от скорости потока носит линейный характер, на основании проведенных исследований разработан гидродинамический каскадный фильтр-водоотделитель (рис. 9) полнопоточного типа обеспечивающих эффективную очистку выдаваемого топлива. Если при использовании единичного гидродинамического фильтра очистке подвергается не более 70 - 90% очищаемого продукта, то при трёхступенчатой установке этих фильтров объём очищенного продукта составит 97,3 - 99%.

 аскадный гидродинамический фильтр: 1 – корпус первой ступени; 2 –-48

Рис. 9 Каскадный гидродинамический фильтр: 1 корпус первой ступени; 2 корпус второй ступени; 3 корпус третьей ступени с патрубком выхода очищенного нефтепродукта; 4 крышка с входным патрубком; 5 пружина; 6 основание фильтрационного элемента; 7 гидрофобная пористая перегородка; 8 промежуточное перфорированное днище со сливным патрубком; 9 глухое днище со сливным патрубком; 10 сливной вентиль.

В главе 5 «Экономическая эффективность использования МАТЗ» результаты экономической эффективности внедрения в производство результатов научно-исследовательских работ в общем случае определяется различными методами. В данном случае оценивалась эффективность использования автотопливозаправщиков за счет снижения их количества с 3 единиц до 1 (для типового хозяйства), которая способна обеспечивать весь топливозаправочный процесс, за счет своевременной расстановки заправочных модулей с технологическим оборудованием на его базе.

Полученные данные свидетельствуют о высокой экономической эффективности практического применения результатов выполненных исследований.

Результаты данного исследования, а также результаты ряда других исследований имеют и важное методическое значение в плане последующего широкого применения групповых и других передовых методов использования техники на уборке зерновых колосовых культур.

Общие выводы

  1. Эксперементально с вероятностью Р=97% установлено, что создаваемый поток требований к заправочным средствам является пуассоновским, что является основанием для применения методов теории массового обслуживания.
  2. На основе методов теории массового обслуживания разработан комплекс взаимосвязанных математических моделей, обеспечивающих выбор эффективных режимов работы СМ и их заправки в полевых условиях при использовании заправочных блоков-модулей.
  3. В соответствии с целью работы по совершенствованию системы обеспечения сельскохозяйственной техники топливо-смазочными материалами путём использования универсальных многофункциональных автозаправщиков на основе блочно-модульного построения, достигнуто уменьшение простоя СМ (в среднем на 20%) из-за отсутствия топлива и уменьшение времени заправочных операций до 10 минут.
  4. Методами теории массового обслуживания определены рациональные соотношения количества уборочных n = 5 и заправочных средств (модулей) m = 1 с учетом расхода топлива сельскохозяйственных машин, емкости топливного бака, производительности заправочного средства и других факторов.
  5. Разработаны образцы оборудования для обеспечения чистоты выдаваемого топлива – плавающий топливоприемник и каскадный гидродинамический фильтр – водоотделитель с тонкостью очистки 5 мкм. и эффективностью водоотделения 97 %.
  6. Выбрано технологическое оборудование для осуществления заправочных операций в полевых условиях: топливный насос (производительность 50 л/мин), раздаточные краны с вмонтированными электронными счетчиками расхода (точность ± 0,5%), каскадный фильтр-водоотделитель, автоматическая система управления процессом заправки.
  7. Для снижения вероятности возникновения аварийных пожароопасных ситуаций использован материал корпуса блока-модуля способствующий самозатуханию открытого огня, для самозатягивания пробоин (размер до 150 мм.), вспенивающиеся сетки для исключения распространения и затухания пламени.
  8. Технико-экономический расчет от практического применения результатов исследования показал, что за счет уменьшения числа автотопливозаправщиков (АТЗ), экономический эффект составит 1522344 руб. с учетом использования МАТЗ в течение года.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих изданиях:

  1. Коваленко В. П. Перспективы развития средств заправки сельскохозяйственной техники в полевых условиях. [Текст] / В. П. Коваленко, Е. В. Новиков, О. В. Ерохин, А. В. Ерохин // Международный технико - экономический журнал. 2010. №5. С. 95100.
  2. Пирогов Ю. Н. Математическое моделирование системы заправки сельскохозяйственных машин топливом. [Текст] / Ю. Н. Пирогов, В. П. Коваленко, Е. В. Новиков, О. В. Ерохин, А. В. Ерохин // Международный технико-экономический журнал. 2011. №1. С. 100105.
  3. Коваленко В. П. Устройство для снижения загрязненности топлива при его выдаче из расходных емкостей. [Текст] / В. П. Коваленко, А. Н. Воробьев, О. В. Ерохин // Международный технико-экономический журнал. 2011. №1. С. 106 111.

4. Коваленко В. П. Концепция развития подвижных средств заправки сельскохозяйственной техники. [Текст] / В. П. Коваленко, О. В. Ерохин, Е. В. Новиков, С. А. Галко, В. В. Безручкин // Улучшение эксплуатационных показателей автомобилей, тракторов и двигателей: сборник научных трудов международной научно-технической конференции. СПб. : СПбГАУ, 2009. С. 222 226.

5. Коваленко В. П. Перспективы развития средств заправки военной техники в полевых условиях. [Текст] / В. П. Коваленко, С. А. Галко, В. В. Безручкин, О. В. Ерохин // Труды 25 ГОСНИИ МО РФ :Выпуск 55. М., Министерство обороны РФ, 2010. С. 339 346.

6. Коваленко В. П. Пути решения проблем процессов заправки сельскохозяйственной техники в полевых условиях при выполнении различных операций. [Текст] / В. П. Коваленко, Ю. Н. Пирогов, Е. В. Новиков, А. В. Ерохин, О. В. Ерохин // Проблемы и перспективы развития автотранспортного комплекса. Материалы I Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Магадан., СВГУ, 2010. С. 181 185.

Подписано к печати 03.05. 2011 г., формат 68х84/16, печать трафаретная,

бумага офсетная, усл. печ. л. 1,1, тираж 100 экз., заказ №219.

Отпечатано в ООО «УМЦ «Триада»

127550, Москва, ул. Лиственничная аллея, 7-2



 



<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.