Программа-методика испытаний комбинированной энергоустановки на базе трактора ВТЗ-2048А

Комбинированная энергоустановка на основе двигателя внутреннего сгорания и система компенсации мощности на базе трактора ВТЗ-2048А (рис. 1,2 и 3, таблица 1) представляет собой емкостной накопитель энергии для резервирования некоторой части мощности тракторного двигателя для преодоления систематически возникающих пиковых сопротивлений, носящих колебательный характер в момент выполнении трактором сельскохозяйственных операций или разгона.

Схема методики испытания

Оборудование и средства испытаний. Тормозной стенд с беговыми барабанами КИ – 8948, дроссель – расходомер ДР -70(для испытания гидравлических систем), измеритель расхода топлива DMF – 5, мультиметр Ц – 4341, токовые клещи, счётчик оборотов ЦАТ – 3М.

Частная методика проведения испытаний . При разорванной цепи питания мотор – генераторов принимали что силовая установка трактора – дизель. При включенной цепи питания мотор – генераторов с накопителями силовая установка – комбинированная.

Нагружение колёс трактора осуществляли с помощью балансирной машины стенда с беговыми барабанами. Таким образом получали характеристику при постоянной нагрузке.

Колебательную нагрузку создавали при помощи дросселя – расходомера подсоединённого к гидросистеме трактора. При этом задавались частота и величина давления в гидросистеме. В сочетании с нагружением от беговых барабанов получали изменяющуюся во времени нагрузку на силовую установку. Средняя нагрузка устанавливалась стендом с беговыми барабанами.

При испытании комбинированной силовой установки проводились замеры напряжения и тока в цепи питания мотор – генератора и накопителей.

Использование в качестве источника кратковременной мощности энергоемких конденсаторов, которые в короткий промежуток времени накапливают и выдают энергию через тяговый электродвигатель-генератор на двигатель трактора. В результате чего, не происходит снижение рабочих скоростей, двигатель внутреннего сгорания работает без перегрузок, с меньшим потреблением топлива и меньшим выбросом количества вредных веществ.

Комбинированная энергоустановка должна позволить:

• ■     - снизить расход топлива при выполнении сельскохозяйственных

операций на 25% по сравнению с энергоустановками серийного трактора;

• ■     - снизить количество вредных выбросов при выполнении

сельскохозяйственных операций на 25% в сравнении с энергоустановками серийного трактора.

Система компенсации мощности состоит из привода, редуктора, двух электродвигателей-генераторов и двух параллельно соединенных конденсаторов.

Рис. 1. Комбинированная энергоустановка на базе трактора ВТЗ-2048А.

Вид спереди. 1-редуктор; 2-электродвигатель-генератор; 3-конденсатор.

Рис. 2. Комбинированная энергоустановка на ба ₂ е трактора ВТЗ-2048А. Вид слева. 1-привод редуктора комбинированной энергоустановки.

Привод системы компенсации мощности состоит из измененного шкива ремённой передачи переднего хвостовика коленчатого вала двигателя трактора. ³

Рис. 3 Компоновка комбинированной энергоустановки на базе трактора ВТЗ-2048А.

Таблица 1. Технические характеристика установки

Наименование	Значение
Зарядно-разрядное напряжение, В Разрядно - зарядный ток, А Рабочая энергоемкость накопителя электроэнергии, МДж: Количество  полных  зарядно-разрядных  циклов накопителя электроэнергии Масса системы компенсации, кг Срок службы, лет	80...150 до 1800 1,2 не менее 100000 не более 200 10

Экспериментальные исследования комбинированной энергоустановки на базе трактора ВТЗ-2048А проведены в ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина по специальной программе-методике.

а

б

в

Рис. 4. Результаты стендовых испытаний трактора с КЭУ: а – мощность на колесе; б – часовой расход топлива; в – дымность;

• д изель без комбинированной энергоустановки и пиковых колебаний;

• и    дизель с комбинированной энергоустановкой и без пиковых колебаний;

• △    дизель без комбинированной энергоустановки и с пиковыми колебаниями; • дизель с комбинированной энергоустановкой и пиковыми колебаниями

При проведении стендовых испытаний установлено (рис. 4.4), что в момент повышения нагрузки на ведущих колесах происходит:

• -    увеличение мощности на колесе при постоянном тормозном усилии на колесах трактора с комбинированной энергоустановкой на 19% по сравнению с трактором без комбинированной энергоустановки;

• -    снижение расхода топлива при постоянном тормозном усилии на колесах трактора с комбинированной энергоустановкой на 22% по сравнению с трактором без комбинированной энергоустановки;

• -    снижение расхода топлива при постоянном тормозном усилии на колесах трактора с комбинированной энергоустановкой и колебаниями нагрузки на 9% по сравнению с трактором без комбинированной энергоустановки;

• -    снижение дымности при постоянном тормозном усилии на колесах трактора с комбинированной энергоустановкой и колебаниями нагрузки на 17% по сравнению с трактором без комбинированной энергоустановки.

Основные направления исследований при испытании автомобиля по методике НАМИ. Проблема создания автомобиля с гибридной силовой установкой требует использования самых современных технологий, разработки специальных методик проведения экспериментальных исследований и испытаний с использованием специализированного оборудования. В этой главе описаны использованные в работе методы и оборудование для проведения экспериментальных исследований, как в стендовых, так и в дорожных условиях. В данном случае использования в составе ГСУ двигателя внутреннего сгорания требуется применение современных процедур оценки состава отработавших газов в процессе испытаний автомобиля с ГСУ и оценки показателей по топливной экономичности и выбросам вредных веществ, при испытаниях автомобилей в условиях стенда с беговыми барабанами и дорожных условиях.

Диссертационные исследования проводились в стендовых условиях на автомобильном стенде с беговыми барабанами, с использованием расходомера топлива, газоанализатора и системы отбора отработавших газов, а также в дорожных условиях на дорогах НИЦИАМ ФГУП НАМИ.

Сопоставление расчетных зависимостей с результатами экспериментальных измерений позволили оценить достоверность и точность использованных методик исследований.