Подогрев кузова самосвального полуприцепа

Система подогрева кузова китайских самосвалов
SHACMAN, FOTON, DongFeng и FAW

Полный кузов Окулена (Okuslide)

Вижу острую необходимость вернуться к вопросу о том, как правильно выбрать и обустроить самосвал SHACMAN SX3256DR: введение экологических норм Евро-4 повлекло кардинальную перестройку выхлопной магистрали грузовиков. Повсеместно реализуется технология SCR: выхлопные газы обрабатываются раствором мочевины (AdBlue), который специальной форсункой впрыскивается в магистраль непосредственно перед глушителем. Глушитель превратился в этакую химическую колбу, где и происходит нейтрализация окислов азота NOx, содержащихся в выхлопных газах. Результаты реакции (вода Н2О и углекислый газ СО2) потоком выливаются из выхлопной трубы. Именно поэтому инструкция по монтажу рекомендует располагать глушитель-конвертор так, чтобы его выходное отверстие располагалось ниже, чем входное.

Значение здесь имеют некоторые вполне конкретные детали. Отныне не представляется возможным отбирать для обогрева кузова горячие выхлопные газы непосредственно на выходе из двигателя до входа в глушитель. Выхлопные газы можно отбирать только после нейтрализации в глушителе. Больших экспериментов здесь производить не требуется: температуру выхлопных газов на выходе у автомобиля Евро-4 можно оценить ладонью — даже у хорошо прогретого автомобиля они будут чуть-чуть тёплыми. Соответственно их использование для обогрева кузова становится бессмысленным. Что делать? Прежде всего — по достоинству оценить те невероятные конструкции, которые нам предлагают автопроизводители.

Безумие ниже — это вход в глушитель-конвертор самосвала DongFeng Евро-4:

Выход организован следующим образом:

Понятно, что из этого выходит в конечном счёте:

А вот изготовленный из нержавеющей стали двухсекционный переключатель потока выхлопных газов у самосвала FOTON:

Достаточно складно система подвода выхлопных газов организована у FAW. Глушитель-конвертор здесь имеет два выхода: один — внизу (в атмосферу) и другой — вверху (в подкузовное постранство). При этом предусмотрена возможность перекрыть нижний выход специальной пластиной, соответственно поток выхлопных газов оказываетсмя направленным на обогрев кузова. Обратите внимание: пластина имеет специальный вырез, который позволяет жидкости, образовавшейся в ходе SCR-реакций, и обычному конденсату — свободно вытекать из глушителя даже в режиме работы «подогрев кузова». Тем не менее эффективность технологии в целомостается оставляет желать лучшего:

А теперь конструкция системы подогрева SHACMAN Евро-4:

Для сравнения та же система в исполнении Евро-3:

Обратите, пожалуйста, внимание, что назначение гофры (сильфона) на переднем плане фотографии системы Евро-3 — защитить двухсекционный переключатель потока выхлопных газов от механического воздействия со стороны кузова при его опускании. В системе Евро-4 такая защита не предусмотрена, не удивляйтесь, когда обнаружите, что переключатель (на фотографии — в форме кубика) выломан из глушителя вместе с небольшим вертикальным патрубком, в который вставлен датчик-анализатор состава выхлопных газов .

Получается, что решения, которые нам предлагаются — для реальной работы непригодны. Требуется что-то новое. Просматриваются три способа атаковать вопрос.

Грубое решение. Всё-таки отобрать выхлопные газы до входа в глушитель. Придётся поработать не только сварочным аппаратом. Нужно будет перепрошить блок управления двигателем с уровня Евро-4 в Евро-3, т.к. тот самый датчик контроля качества выхлопных газов, расположенный на выходе из глушителя, не получив удовлетворительной информации о газовом составе, переведёт двигатель в аварийный режим, в частности — он не сможет работать на полной мощности. Такого рода изменение управляющей программы двигателя несомненным образом является экологическим преступлением, но в данный момент в России ответственность за нарушения такого рода — иллюзорная, так что самые авторизованные сервисные центры самых авторитетных автогрузовых марок практически открыто выполняют такого рода работы. Зафиксированная рынком стоимость по услуге — 30.000 рублей. Именно поэтому в России повсеместно на заправках отсутствует в продаже AdBlue. Экологический класс Евро-4 остался только в ПТСах! Понятно, что бесконечно такая вольница продолжаться не может: в какой-то момент какая-нибудь экологическая полиция полновесным образом спросит за все такие проделки. Отмечу, что теоретически и сейчас — несоответствие технических параметров автомобиля заявленным в ПТС (например, несоответствие в экологическом классе, графа № 13 ПТС) может послужить основанием для отмены его регистрации в органах ГИБДД.

Читайте также:  Обтяжка кузова прозрачной пленкой

Более гибкое решение. Состоит в переходе к эксплуатации полукруглых самосвальных кузовов типа half-pipe (половинка трубочки). Боковые углы, в которых скапливается примерзший материал, в таких кузовах отсутствуют. А угол между вертикальной торцевой стенкой самосвального кузова и его днищем вполне может быть прогрет даже выхлопными газами 4-го экологического уровня. Эти кузова представляют собой достаточно деликатную с точки зрения технологии изготовления конструкцию. Отмечу, что они практически на 1 тонну легче своих традиционных «квадратных» аналогов, потому что их жёсткость обеспечивается новыми техническими решениями, а не введением в конструкцию дополнительных усилителей из металла. Одним из таких решений являются три продольных складочки вдоль борта кузова. Конструкция показывает себя не совсем удачной: при перевозке глины или чего-то похожего именно за счёт заполнения «складочек» получается прилипание грунта к стенкам кузова.

Более практичной представляется следующая конструкция:

Изящное решение. Предлагается сконцентрироваться на эксплуатации полукруглых кузовов half-pipe, полностью отказаться от систем обогрева выхлопными газами и использовать пластиковое покрытие Окулен, чтобы обеспечить соскальзывание материалов с внутренней поверхности кузова ( подробнее здесь). Речь идет о некотором специальном материале Okuslide Premium Blue (техническое название — полимер UHMW-PE), устойчивом к истиранию, примерзанию грунта и даже — прогреву. Конструкция выглядит следующим образом — сплошной лист полимерного покрытия толщиной 12 мм аккуратно надрезается так, чтобы обеспечить прилегание к кузову. Крепление к кузову — саморезами через алюминиевый профиль. Неприятным обстоятельством здесь оказывается цена: применительно к стандартному 19-кубовому кузову (длина 5.6 м) калькуляция составляет . 180.000 руб. Можно не сомневаться, что в самое ближайшее время своё предложение по вопросу сделают китайские производители. Уверен, что различия «настоящего европейского» Окулена и некоторого нового «псевдо-Окулена» значения иметь не будут. Важно, что такая конструкция не может стоить дороже 30.000 руб.

Для полноты оценки ситуация слкдует упомянуть о возможносьи установки на кузов специализированного устройства — вибратора.

С рабочим приветом — проф. И.К.Шацман. Я работаю, чтобы у Вас ничего не стояло.

Источник

ПОДОГРЕВ КУЗОВА САМОСВАЛА ДЛЯ РАБОТЫ С УВЛАЖНЕННЫМИ ГРУНТАМИ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

HEATED TRUCK BODY FOR MOIST SOILS AT NEGATIVE TEMPERATURES

Ключевые слова: самосвал, грунты, адгезия, увлажнение, подогрев.

Keywords: dump truck, primers, adhesion, wetting, heating.

В статье приводятся сведения о способах повышения производительности автомобильных самосвалов при работе с мерзлыми увлажненными грунтами за счет подогрева кузова отработанными газами двигателя.

The article provides information about improving the performance of motor trucks when working with frozen moist soils due to the heating of a body exhaust gases of the engine.

В России 25% территории занимают зоны избыточного увлажнения, в которых при разработке грунта происходит налипание, а в зимний период и намерзание грунта на кузов самосвала. При этом силы трения и прилипания составляют 30-70% от общего сопротивления при разгрузке кузова, а производительность снижается в 1,2-2 раза и более.

Значительная часть самосвалов эксплуатируется в районах Урала и Сибири, где период с минусовой температурой весьма продолжителен и составляет 180-240 дней в году. Температура воздуха в среднем достигает — 27 °С, снижаясь в отдельные дни до -50 °С.

Применяемые на практике методы борьбы с этим явлением трудоемки и малоэффективны, отрицательно сказываются на работоспособности рабочего оборудования самосвалов. Одним из основных направлений повышения производительности автомобильных самосвалов является разработка методов и средств защиты кузовов самосвалов от адгезии грунта. [1, с. 205] [2, с. 140]

Читайте также:  Мастика для обработки кузова автомобиля внутри

В связи с ограниченностью применимости многих методов снижения адгезии и трения большой интерес представляет использование их в различных комбинациях. Анализ различных комбинаций дает возможность обосновать совместное действие двух, относящихся к интенсифицирующему (внешнему) воздействию, методов: вибрационного и теплового, создающих термоакустическое воздействие. [3, с. 48]

При этом появляется новый технологический эффект, заключающийся в том, что эффективность устранения адгезии проявляется в более широком диапазоне влажности грунтов, при меньшей возмущающей силе вибровозбудителя и более быстром прогреве контактного слоя. Адгезия и трение влажного суглинка по стали снижается в 3-4 раза. [4, с. 76]

Для решения указанных задач и достижения иных преимуществ предлагается самосвальный кузов [5, с. 55], обогреваемый выхлопными газами, содержащий переднюю и боковые стенки и днище, входной патрубок для приема выхлопных газов и систему распределения потока выхлопных газов, включающую в себя первый газоход, полость которого подсоединена к полости входного патрубка, и примыкающие к нему второй, третий и четвертый газоходы, полости которых с одной стороны соединены с полостью первого газохода, а с другой стороны соединены с атмосферой, первый газоход образован нижней частью передней стенки кузова, примыкающей к ней стенкой днища кузова и соединенной с ними наклонной пластиной из листовой стали, второй и третий газоходы расположены вдоль левой и правой боковых стенок и образованы, соответственно, нижней частью соответствующей боковой стенки кузова, примыкающей к ней стенкой днища и соединенной с ними вогнутой упругой пластиной из листовой стали, а четвертый газоход расположен между вторым и третьим газоходами и образован средней частью днища кузова и расположенной над ней выпуклой упругой пластиной из листовой стали.

Кроме того, в наклонной пластине выполнены проемы, соединяющие полость первого газохода с полостями второго, третьего и четвертого газоходов [6, с. 172].

Предпочтительно, наклонная пластина выполнена из листовой стали с твердостью по Бринеллю выше 400.

Основным преимуществом является формирование обогреваемой зоны по всей нижней части самосвального кузова. При этом формирование обогреваемой зоны вдоль бортов с использованием вогнутой упругой пластины из листовой стали значительно уменьшает поперечное сечение газохода по сравнению с плоской наклонной пластиной, как это имеет место в известных решениях. Аналогичное преимущество обеспечивает формирование обогреваемой зоны в средней части днища с использованием выпуклой упругой пластины, которая перекрывает всю среднюю часть днища между вторым и третьим газоходами.

Плавные переходы, обеспечиваемые вогнутыми упругими пластинами и выпуклой упругой пластиной, исключают налипание увлаженного транспортируемого материала к кузову. Кроме того, поскольку указанные элементы конструкции выполнены из листового материала, то они работают как пружины, что исключает образование вмятин и препятствует налипанию транспортируемого материала.

Выполнение наклонной пластины, вогнутых упругих пластин и выпуклой упругой пластины из листовой стали с твердостью по Бринеллю выше 400 повышает износостойкость самосвального кузова, а также повышает упругие свойства пластин.

Самосвальный кузов имеет систему распределения потока выхлопных газов, включающую в себя газоходы. Полость газоходов подсоединена к полости входного патрубка (рисунок 1).

Определение температуры подогрева кузова

Критерий Фурье:

где: а — коэффициент температуропроводности материала, м 2 /с; т — продолжительность нагревания, с; 5 — половина толщины нагреваемого материала, м. Значение безразмерной температуры 0:

где: tK, tH — температура, соответственно в начале и конце нагревания, °С; U — температура в камере нагревания, °С.

Рисунок 1 — Схема движения отработанных газов в полостях кузова самосвала

Определение необходимого времени нагрева поверхности кузова ведется графоаналитическим методом.

Каждой линии номограммы (рисунок 2) соответствует определенное значение критерия Био (Bi). Значение критерия Bi, определяется следующим образом:

где: X — коэффициент теплоповодности, Вт/мК; а — коэффициент теплоотдачи от продукта к охлаждающей среде, Вт/м 2 К.

w — скорость движения нагретого газа в камере нагревания, м/с.

Читайте также:  Молдинги кузова ситроен джампер

На основании вышеизложенного графоаналитическим методом определим изменение температуры днища кузова в зависимости от температуры окружающей среды и времени нахождения самосвала в пути, а — коэффициент температуропроводности стали а= 1.172хКГ 5 м 2 /с [7, с. 85] [8, с. 73]

Рисунок 2 — Номограмма определения безразмерной избыточной температуры 0 на поверхности пластины

Проведены расчеты для самосвала КамАЗ — 6520 [9, с.75]. Для расчетов на основании теплового расчета двигателя принято, что температура отработанных газов составляет 800 К. [10, с.67] На основании расчетов, составлена таблица и график нагрева поверхности кузова самосвала в зависимости от времени его движения с грузом.

Таблица 1 — Результаты расчетов температуры нагрева кузова самосвала

Температура воздуха, С°

Время движения самосвала с грузом, мин

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

Рисунок 3 — Зависимость изменения температуры поверхности кузова от температуры окружающей среды и времени движения самосвала

В ходе исследований и проведенных расчетов установлено, что в положительная температура поверхности кузова самосвала достигается при его движении с грузом не менее чем через 25 минут.

  • 1. Sevryugina N.S. The solution of applied problems of optimization of stability of system «envi- ronment-man-technics» / Sevryugina N.S., Melikhova S.B., Volkov E.A. //Modern applied science. 2015. T. 9. № 3. C. 200-207.
  • 2. Бодров, A.C., Технология ремонтного окрашивания сельскохозяйственных машин порошковыми красками [Текст] :дис. . канд. техн. наук: 05.20.03: защищена 31.05.07 / А.С. Бодров. — Москва, 2007. — 137 с. -Библиогр.: с. 125-136.
  • 3. Бурнашов, М.А. Очистка поверхностей деталей автомобилей водоледяной струей с заранее подготовленными частицами [Текст] /М.А. Бурнашов, А.Н. Прежбилов/ Мир транспорта и технологических машин, № 3, 2015. С. 46-54
  • 4. Каманин, Ю.Н. Практические рекомендации по проектированию гидравлических устройств ударного действия для работы в условиях пониженных температур [Текст] / Ю.Н. Каманин // Мир транспорта и технологических машин, № 3, 2014. С. 72-78
  • 5. Степин, Ю.В. Карьерные дороги элемент — открытых горных работ [Текст] / Ю.В. Степин, С.А. Арефьев, Р.С. Ганиев // Мир транспорта и технологических машин, № 1, 2014. С. 55-62.
  • 6. Волков В.С., Тарасова Е.В. Методика оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха отработанными газами автотранспорта по концентрации СО // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. 2015. Т. 2. №. 1. С. 170-173. DOI: 10.12737/13995
  • 7. Ределин, Р.А. Результаты математического моделирования работы отбойного гидравлического молота при различных температурных условиях // Мир транспорта и технологических машин, № 3,2014. С. 84-90
  • 8. Рылякин, Е.Г. Повышение работоспособности гидропривода транспортнотехнологических машин в условиях низких температур работ [Текст] / Е.Г. Рылякин, Ю.А. Захаров // Мир транспорта и технологических машин, № 1, 2014. С. 69-76
  • 9. Паничикин, А.В. Системы мониторинга для строительной техники Глонасс /А.В. Паничикин, М.Ю. Чукалов, И.В. Паничкина/ Сборник статей научно-технической Глонасс регионы декабрь 2014 г
  • 10. Паничкин, А.В. Особенности эксплуатации и ремонта бульдозеров в условиях крайнего севера [Текст] /А.В. Паничикин, М.Ю. Чукалов// Сборник научных статей 2-й Международной молодежной научно-практической конференции, Юго-Зап. гос. ун-т., ЗАО «Университетская книга», Курск, 2015
  • 11. Новикова Т.П., Новиков А.И., Дорохин С.В. Математическая модель распределения трудовых ресурсов при технической эксплуатации и ремонте автотранспортных средств // Актуальные вопросы инновационного развития транспортного комплекса: Материалы 5-й Международной научно-практической интернет-конференции; под общей редакцией А.Н. Новикова. Орел, 2016. С. 133-139.
  • 12. Зорина И.О., Дорохин С.В. Увеличение ресурса кузова легкового автомобиля //Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. 2016. Т. 3. №. 1. С. 75-79. DOI: 10.12737/18835.

© Паничкин А.В., 2016

студент 6 курса Брянского государственного инженернотехнологического университета, РФ Сиваков В.В.

канд.техн.наук, доцент кафедры оборудования лесного комплекса Брянского государственного инженернотехнологического университета, РФ

Источник

Поделиться с друзьями