|
Агроосвіта |
ТРАКТОРИ І АВТОМОБІЛІ, частина І Електронний підручник |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
2. ОСНОВИ ТЕОРІЇ АВТОТРАКТОРНИХ ДВИГУНІВ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
2.3. Характеристики та випробування двигунів 2.3.2. Основні характеристики двигунів 2.3.3. Стенди для обкатування і
випробування двигунів внутрішнього згоряння 2.3.4.
Випробування двигунів внутрішнього згоряння 2.3.5.
Принципова схема функціонування та управління стендом Показниками двигуна називають величини, що характеризують його
роботу. Крім конструктивних параметрів, вони залежать від особливостей і
налаштувань систем живлення і запалювання, ступеня зносу деталей тощо. Тиск наприкінці такту стискання (компресія) є показником технічного стану (зношеності)
циліндро-поршневої групи і клапанів. Крутний момент на колінчастому валу двигуна визначає силу тяги на
колесах: що він більший, то краща динаміка розгону автомобіля, дорівнює
добутку сили на плече і вимірюється в Н×М (Ньютон на метр) (раніше в кгс.
м (кілограм-сила на метр)).
Рис.2.3.1. Схема сил, які діють на двигун: Мкр – крутний момент; Р – тиск газів; F – сила, яка створює крутний момент;
L – плече (радіус кривошипа) Крутний момент
збільшується з ростом: ·
робочого
об'єму. Тому двигуни, яким потрібен значний крутний момент, мають великий
об'єм; ·
тиску
пальних газів в циліндрах, який обмежений детонацією (вибухове горіння бензо-повітряної суміші, супроводжуване характерним
дзвінким звуком. Помилково називається "стуком поршневих пальців"),
або зростанням навантажень в дизелях. Максимальний
крутний момент двигун розвиває за певних обертів (див. нижче), їх разом з
його величиною вказують у технічній документації. Потужність двигуна – величина, що показує, яку роботу він здійснює в
одиницю часу, вимірюється в кВт (раніше – в кінських силах). Одна кінська сила (к.с.)
приблизно дорівнює 0,74 кВт. Потужність за обертального руху дорівнює добутку
крутного моменту на кутову швидкість колінчастого вала. Двигуни більшої
потужності виробники отримують збільшенням: •
робочого
об'єму, що, у свою чергу, призводить до зростання габаритів двигуна; •
обертів
колінчастого вала, кількість яких обмежена
інерційними силами і збільшенням зносу деталей. Високооборотний двигун однакової
потужності (за інших рівних умов – конструкції двигуна, технології
виготовлення, застосовуваних матеріалів тощо) з низькообертовим
має менший термін служби, оскільки в середньому для одного і того самого
пробігу його колінчастий вал здійснюватиме більше обертів; •
тиску
в циліндрі шляхом підвищення ступеня стиснення або надуву
повітря за допомогою турбокомпресорів. Для застосування надуву ступінь стиснення вимушено зменшують для
запобігання детонації (у бензинових двигунів) і зниження
жорсткості роботи циліндро – поршневої групи (у
дизелів). Надув дозволяє, наприклад, зберегти потужність за меншого робочого об'ємку. Номінальна потужність – гарантована виробником потужність за повної подачі
палива на певних обертах. Саме її, а не максимальну потужність, вказують у
технічній документації на двигун. Питома витрата палива – це кількість палива, що витрачається двигуном на 1
кВт потужності, що розвивається за одну годину. Є показником досконалості
конструкції двигуна: що витрата нижче, то більш ефективно використовується енергія згоряння палива в циліндрах. 2.3.2. Основні характеристики двигунів
Рис. 2.3.2. Зовнішні
швидкісні характеристики двигуна За одних і тих
самих конструктивних параметрів у різних двигунів такі показники, як
потужність, крутний момент і питома витрата палива можуть відрізнятися. Це
пов'язано з такими особливостями, як кількість клапанів на циліндр, фази
газорозподілу тощо. Тому для оцінювання роботи двигуна на різних обертах
використовують характеристики – залежність його показників від режимів
роботи. Характеристики визначають дослідним шляхом на спеціальних стендах,
оскільки теоретично їх розраховують лише приблизно. Як правило, в
технічній документації до автомобіля наводять зовнішні швидкісні
характеристики двигуна (див. рис 2.3.2.), що визначають залежність
потужності, крутного моменту і питомої витрати палива від кількості обертів
колінчастого вала за повної подачі палива. Вони
дають уявлення про максимальні показники двигуна. Показники двигуна
змінюються з таких причин. Із збільшенням кількості обертів колінчастого вала росте крутний момент завдяки тому, що в циліндри
надходить більше палива. Приблизно на середніх обертах він досягає свого
максимуму, а потім починає знижуватися. Це відбувається через те, що із
збільшенням швидкості обертання колінчастого вала
мають суттєвий вплив інерційні сили, сили тертя, аеродинамічний опір впускних
трубопроводів, погане наповнення циліндрів свіжим зарядом паливо-повітряної
суміші тощо. Швидке зростання
крутного моменту двигуна вказує на хорошу динаміку розгону автомобіля завдяки
інтенсивному збільшенню сили тяги на колесах. Що довше величина моменту
знаходиться в районі свого максимуму і не знижується, то краще. Такий двигун
більш пристосований до зміни дорожніх умов і рідше доведеться перемикати
передачі трансмісії. Потужність росте
разом з крутним моментом і навіть, коли він починає знижуватися, продовжує
збільшуватися завдяки підвищенню обертів. Після досягнення максимуму
потужність починає знижуватися з тієї самої причини, з якої зменшується
крутний момент. Оберти трохи вище максимальної потужності обмежують
регулювальними пристроями, тому що в цьому режимі значна частина палива
витрачається не на здійснення корисної роботи, а на подолання сил інерції і
тертя в двигуні. Максимальна потужність визначає максимальну швидкість
автомобіля. У цьому режимі автомобіль не розганяється і двигун працює тільки
на подолання сил опору руху – опору повітря, опору коченню тощо. Величина питомої
витрати палива також змінюється залежно від обертів колінчастого вала, що бачимо на характеристиці (див. рис 2.3.2.). Питома
витрата палива має знаходитися якомога довше поблизу мінімуму; це вказує на
хорошу економічність двигуна. Мінімальна питома витрата, як правило, досягається
трохи нижче середніх обертів, на яких переважно і експлуатується автомобіль
під час руху в місті. Пунктирною лінією
на графіку показано більш оптимальні характеристики двигуна. 2.3.3. Стенди для обкатки і випробування
двигунів внутрішнього згоряння
Рис. 2.3.3.
Універсально-обкатувальний стенд серії «КОПІС»
КС276 1 – Пульт управління (ПУ); 2 – рама навантажувально-урухомлювальної станції; 3 – урухомлювальний
електродвигун; 4 – захисний кожух урухомника; 5
– механізм управління подачею
палива; 6 – гвинтові опори;
7 – електропневматичний блок; 8 – автономна система охолодження; 9 – універсальні гнучкі
температуростійкі рукави для видалення
вихлопних газів; 10 – персональний комп'ютер (ПК); 11 – інтерфейс для
зв'язку (ПУ з ПК) Стенди обкатувально-універсальні серії «КОПІС» КС276 розроблені
і виготовлені з використанням новітніх запатентованих інноваційних технологій
ТОВ «КОПІС». Це високоякісне сучасне енергоощадне обладнання, що скорочує
витрати користувачів більш, ніж в 10 разів порівнянно
з технічно і морально застарілими стендами. Обкатувальні
стенди серії КС276 забезпечують обкатку різних дизельних і бензинових,
карбюраторних і інжекторних, двигунів внутрішнього згоряння. Застосування стендів: •
експлуатаційні
організації, що мають рухомий склад, самостійно виконують різні види ремонту
та мають технологічну потребу в післяремонтній обкатці і випробуванні ДВЗ; •
авторемонтні
заводи; •
заводи-виготовлювачі; •
сервісні
центри; •
установи
вищої і середньої спеціальної освіти 2.3.4. Випробування двигунів внутрішнього
згоряння Класифікація та умови випробувань Випробування
здійснюють з метою: контролю якості виготовлених або відремонтованих
двигунів; контролю виконання договірних гарантій; визначення параметрів, які
характеризують якість двигунів; дослідження нових моделей двигунів, впливу
різноманітних конструкційних і експлуатаційних параметрів на роботу двигунів;
вирішення завдань, пов'язаних з тепловими процесами, конструкцією,
застосуванням інших палив і олив тощо. Випробовують
двигуни здебільшого з використанням спеціальних установок – стендів (іноді
безпосередньо на тракторі чи автомобілі). Стенди
для випробувань оснащують спеціальними приладами та обладнанням для
вимірювання тих чи інших параметрів. Двигуни, які можна випробувати
на стендах серії КС276:
Стендові
випробування двигунів поділяють на: приймально-здавальні – з метою
контролю якості виготовлення, збирання й регулювання; періодичні
короткочасні – для контролю відповідності основних параметрів двигунів,
що перебувають в експлуатації, технічним умовам; періодичні тривалі –
для контролю стабільності параметрів і безвідмовності в стендових умовах
двигунів, що перебувають в експлуатації; типові – для контролю
ефективності змін, впроваджених у конструкцію чи технологію виготовлення; попередні
– для контролю якості виготовлення дослідних зразків; атестаційні –
для визначення технічного рівня двигунів, що перебувають в експлуатації, та
підготовки їх до державної атестації якості (випробування здійснюють за
програмою періодичних тривалих випробувань і за спеціальною програмою,
узгодженою з користувачем); граничні – для визначення меж припустимих
значень параметрів під дією певних факторів. Під
час стендових випробувань слід виконувати вимоги техніки безпеки і виробничої
санітарії, передбачені стандартами, технічними умовами та технічною
документацією підприємств-виготовлювачів на двигуни, стенди, пристрої та
прилади, палива, оливи, охолодні рідини; деталі, що обертаються, мають бути
споряджені захисними щитками; випускні труби – термоізольовані так, щоб
температура їхніх зовнішніх поверхонь не перевищувала 70 °С. Обов'язкове
дотримання також таких умов: ►двигуни серійного виготовлення та дослідні зразки нових
і модернізованих двигунів перед випробуваннями мають бути термоізольовані
так, як встановлено відповідною технічною документацією; ►температура навколишнього повітря під час випробувань
має бути в межах 10 – 40 °С, атмосферний тиск – 600 – 825 мм рт.
ст.; ►температура палива на вході в паливну систему двигуна
має підтримуватися в межах, встановлених у технічній документації
заводу-виготовлювача (для підтримування потрібної температури можна
застосовувати допоміжну систему охолодження); ►випробування здійснюють на паливі й оливі, визначених у
технічній документації заводу-виготовлювача; ►температуру охолодної рідини та оливи в двигуні слід
підтримувати в межах, зазначених у технічних умовах на двигун; ►кількість точок замірювання у процесі випробувань має
бути достатньою для того, щоб під час побудови характеристик визначити форму
й характер кривої у всьому діапазоні обстежуваних режимів; ►показники двигуна мають визначатися в усталеному режимі
роботи (крутний момент, частота обертання колінчастого вала,
температура охолодної рідини, температура оливи можуть змінюватися за час
вимірювань не більш ніж на ± 2 %); ►значення крутного моменту, частоти обертання колінчастого
вала й витрати палива потрібно визначати одночасно;
у протокол заносять середнє арифметичне значення двох послідовних вимірювань,
які не можуть відрізнятися один від одного більш ніж на ± 2 %; ►після закінчення випробувань складають звіт, в якому наводять
висновки щодо відповідності двигуна технічним умовам. З
метою взаємного припрацювання тертьових поверхонь деталей, а також для
виявлення дефектів ремонту й збирання застосовують обкатування
відремонтованих двигунів на обкатувально-гальмівних
стендах. Залежно від потужності двигунів, які обкатують, використовують
стенди різної потужності – від КИ-5542 (37 кВт) до КИ-5274 (160 кВт). За
частоти, нижчої від синхронної, стенд працює в режимі електродвигуна (холодне
обкатування), а за частоти, вищої від синхронної – в режимі гальма (гаряче
обкатування). Обкатують
двигуни на штатних моторних оливах або на спеціальній обкатувальній
(можливе застосування спеціальних присадок). Послідовність
обкатування на стенді: холодне, гаряче без навантаження, гаряче обкатування з
навантаженням. Холодне обкатування двигунів
здійснюють упродовж 30 хв ступінчасто на різних швидкісних режимах. За
потреби регулюють зазори в клапанному механізмі. Гаряче обкатування без навантаження двигунів КамАЗ, ЗІЛ, ЗМЗ виконують
упродовж 10 – 15 хв з частотою обертання 1400 хв-1, двигунів Д-240
(245), СМД-62 (64) – по 5 хв з частотами відповідно 1000, 1500, 2000 хв-1. Перед гарячим
обкатуванням з навантаженням зливають обкатувальну
оливу й заливають свіжу моторну. Дизельні двигуни рекомендують обкатувати на
швидкісних режимах, близьких до номінальних, зі ступінчастою зміною
навантаження. Основні параметри, які контролює стенд КС-276-032
2.3.5. Принципова схема функціонування
та управління стендом для випробувань
двигунів
Рис. 2.3.4. Схема
функціонування та управління стендом для випробувань двигунів Вал
ДВЗ з'єднаний з валом асинхронного електродвигуна карданним валом. На валу електродвигуна встановлений
датчик частоти обертання. Запуск і провертання вала
ДВЗ проводиться асинхронним електродвигуном, який споживає електроенергію з
мережі. У разі гальмування ДВЗ асинхронним електродвигуном за
"гарячої" обкатки під навантаженням для створення навантажувального
моменту електродвигун виробляє електроенергію, яка через рекуператор
повертається в мережу. Роботою
електродвигуна керує перетворювач частоти. Частоту обертання і навантаження
задають у програмі. Показання датчиків реєструють і відображають на екрані
монітора в реальному масштабі часу. Після закінчення випробувань генерується
звіт. Стенд випробування двигуна
Питання для самоконтролю 1. Які основні характеристики двигунів? 2. Що
називається питомою витратою палива? 3. Назвіть складові універсально-обкатувального стенда серії «КОПІС» КС276 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
