СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА

Влияние конструктивных особенностей системы охлаждения на ресурс двигателей строительной техники

Авторы

  • Юрий Васильевич Забайкин Российский государственный университет нефти и газа им. Губкина, 119991, г. Москва, Ленинский проспект, д. 65, корп. 1

Как цитировать

ГОСТ Забайкин Ю. В. Влияние конструктивных особенностей системы охлаждения на ресурс двигателей строительной техники // СТРОИТЕЛЬНЫЕ И ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ. 2024. Т. 68. № 7-8. С. 10-21.
APA Забайкин, Ю. В. (2024). Влияние конструктивных особенностей системы охлаждения на ресурс двигателей строительной техники. СТРОИТЕЛЬНЫЕ И ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ, 68(7-8), 10-21.

Аннотация

Эффективность системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания является критическим фактором, определяющим их эксплуатационный ресурс и надежность функционирования в условиях интенсивных нагрузок строительной техники. Современные тенденции форсирования двигателей по мощности при одновременном ужесточении экологических требований актуализируют проблему оптимизации конструктивных решений систем охлаждения для обеспечения максимального ресурса силовых установок. В работе представлен комплексный анализ влияния архитектурных особенностей систем охлаждения на долговечность двигателей строительной техники на основе экспериментальных исследований 347 единиц техники различных типов. Исследование охватывает период эксплуатации до 15000 моточасов с детальным мониторингом параметров теплового состояния и износных характеристик. Установлено, что оптимизация конструкции системы охлаждения позволяет увеличить межремонтный ресурс на 23-31% при снижении удельного расхода топлива на 4,2-6,8%. Выявлены критические зависимости между геометрическими параметрами охлаждающих каналов, интенсивностью теплоотвода и скоростью накопления усталостных повреждений в материале цилиндропоршневой группы. Результаты численного моделирования подтверждают, что неравномерность температурных полей, обусловленная конструктивными недостатками системы охлаждения, приводит к локальным термомеханическим напряжениям, превышающим предел длительной прочности материала на 15-25%. Разработанные методические подходы к проектированию систем охлаждения обеспечивают снижение максимальных температур деталей цилиндропоршневой группы на $35-42^{\circ}C$, что коррелирует с увеличением ресурса до первого капитального ремонта на 2800-3500 моточасов. Практическая значимость результатов подтверждается успешной апробацией предложенных решений на предприятиях строительного машиностроения с экономическим эффектом 1,8-2,3 млн рублей на единицу техники за жизненный цикл.

Ключевые слова

система охлаждения ресурс двигателя строительная техника термомеханические напряжения долговечность теплоотвод цилиндропоршневая группа

Финансирование

Авторы не заявили о внешнем финансировании исследования.

Библиографические ссылки

Abdullah Md., Abedin M.Z. Recent development of combined heat transfer performance for engine systems: a comprehensive review // Results in surfaces and interfaces. 2024. Vol. 15. Art. 100212.

Broatch A., Olmeda P., Martin J., Amin D. Improvement in engine thermal management by changing coolant and oil mass // Applied thermal engineering. 2022. Vol. 212. Art. 118513.

Chen Y., Wang H., Li X., Zhang W. Al-enhanced design of excavator engine room cooling system using computational fluid dynamics and artificial neural networks // Engineering applications of artificial intelligence. 2024. Vol. 127. Art. 107265.

Chin Y. Enhancing cooling systems for heavy-duty and commercial vehicles // Advances in automobile engineering. 2024. Vol. 13. Art. 285.

Di Battista D., Di Bartolomeo M., Fatigati F. Editorial: New developments in vehicle thermal management // Frontiers in mechanical engineering. 2023. Vol. 9. Art. 1255446.

Garcia E., Triantopoulos V., Trzaska J., Boehman A.L., Taylor M., Li J. Development of a high thermal efficiency heavy-duty engine // Frontiers in thermal engineering. 2024. Vol. 4. Art. 1517404.

Jafari S., Dunne J.F., Langari M., Yang Z., Pirault J.-P., Long C.A., Jose J.T. A review of evaporative cooling system concepts for engine thermal management in motor vehicles // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D. Journal of automobile engineering. 2017. Vol. 231. № 8. pp. 1087-1101.

Kim J., Park S., Lee H., Choi M. Robust Nonlinear Control of an Innovative Engine Cooling System // IFAC-PapersOnLine. 2015. Vol. 48. № 15. pp. 394-399.

Liu F., Yu D., Lin Q., Cao L., Zhuang Q. Analysis of factors affecting uniformity of engine coolant flow rate // Journal of physics: conf. series. 2025. Vol. 2658. Art. 012073.

Mu H., Wang Y., Yang C., Teng H., Zhao X., Lu H., Wang D., Hao S., Zhang X., Jin Y. Technical research on improving engine thermal efficiency // Advances in mechanical engineering. 2022. Vol. 14. № 8.

Palani S., Irudhayaraj R., Vigneshwaran R., Selvam M., Harish K.A. Study of Cooling System in I.C. Engine Improving Performance with Reduction of Cost // Indian journal of science and technology. 2016. Vol. 9. № 1. pp. 1-8.

Sirsikar S., Kale A., Patil R. Review paper of engine cooling system // International journal of engineering research and technology. 2020. Vol. 9. № 6. pp. 342-347.

Torregrosa A.J., Olmeda P.C., Romero C.A. A Methodology for the design of engine cooling systems in standalone applications // SAE International journal of engines. 2010. Vol. 3. № 1. pp. 742-751.

Wilson S., Yoon H., Sun Y., Lee J., Ha J., Lee E. A comparative study on engine thermal management system // SAE Technical Paper. 2020. Paper 2020-01-0946.

Zhang Y., Liu W., Chen J., Wu H. An economical and precise cooling model and its application in a single-cylinder diesel engine // Applied sciences. 2021. Vol. 11. № 15. Art. 6749.

Опубликован

2025-10-22

Выпуск

Раздел

СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА

Метрики

336 просмотров
0 скачиваний
Хотите опубликоваться?
Подать статью

Похожие статьи

<< < 1 2 3 4 > >> 

Вы также можете начать расширеннвй поиск похожих статей для этой статьи.