ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ

Как известно, мощность – это работа, совершенная в еди-ницу времени. Кроме эффективной мощности для оценки тех-нико-экономической эффективности двигателей используют индикаторную мощность N_i.

Индикаторная мощность–это мощность,развиваемаягазами в цилиндрах двигателя.

Эффективная мощностьменьше индикаторной вследст-вие того, что часть последней затрачивается на преодоление механических потерь в двигателе:

Мощность механических потерь N_мучитывает затратычасти индикаторной мощности на преодоление сопротивлений трения движущихся деталей и приведение в действие вспомо-гательных устройств двигателя – масляного и водяного насо-сов, вентилятора, генератора, топливного насоса и др.

Механический коэффициент полезного действия двигате-ля (КПД) – отношение эффективной мощности к индикатор-ной:

η_м=N_е/N_i (6.2)

При работе на номинальном режиме, то есть при полном использовании мощности N_e, КПД автотракторных двигателей составляет 0,75–0,88. У дизелей КПД меньше, чем у карбюра-торных двигателей, так как из-за более высокой степени сжа-тия выше затраты мощности на трение движущихся деталей.

Массу топлива, расходуемую двигателем при определен-ной загрузке в течение 1 ч, называют часовым расходом топ-лива G_т (кг/ч). Топливную экономичность различных двига-телей оценивают по удельному расходу топлива g_e г/(кВт·ч)],

под которым подразумевают массу топлива в граммах, расхо-дуемую за 1 ч на создание единицы эффективной мощности:

Номинальное значение g_e современных автотракторных четырехтактных карбюраторных двигателей находится в пре-делах 280–300 г/(кВт·ч), а у дизелей – в пределах 220– 260г/(кВт·ч), то есть дизели более экономичные, чем карбю-раторные двигатели, за счет более высокой степени сжатия. Чем выше степень сжатия, тем экономичнее двигатель.

Применение на ряде современных бензиновых двигателей вместо карбюратора системы с впрыском топлива во всасы-вающий коллектор или непосредственно в цилиндр обеспечи-вает снижение g_e по сравнению с карбюраторными двигателя-ми. Наименее экономичными являются двухтактные двигате-ли, так как у них цилиндры продуваются горючей смесью, из-за чего часть ее уходит с отработавшими газами. Кроме того, их цилиндры хуже очищаются от продуктов сгорания.

Эффективность работы различных двигателей сравнивают не только по топливной экономичности, но и по литровой мощности и удельной массе.

Литровая мощность N_n – это отношение эффективной мощности N_e к рабочему объему двигателя К, показывающее, насколько эффективно используется рабочий объем. Чем больше литровая мощность при других равных условиях, тем меньше габаритные размеры и масса двигателя. У тракторных дизелей N_л = 11–20 кВт/л.

Современная тенденция развития автотракторных двига-телей характеризуется увеличением их полной эффективной и литровой мощностей, снижением удельного расхода топлива

и масел, уменьшением металлоемкости и токсичности выбро-сов отработавших газов, повышением надежности и долго-

вечности. Этим объясняется широкое применение дизелей с турбонаддувом, имеющим промежуточное охлаждение возду-ха, поступающего в цилиндры, для повышения наполнения их воздухом. Многие зарубежные бензиновые двигатели вместо карбюраторов оснащают системой впрыска топлива, рабо-тающей в автоматическом режиме совместно с системой за-жигания, что обеспечивает оптимальный режим работы обеих систем, повышение мощности и снижение расхода топлива, а также уменьшение токсичности выбросов отработавших га-зов. Такие «инжекторные» двигатели устанавливают и на не-которых отечественных легковых автомобилях.

Технико-экономические показатели двигателей опреде-ляют на специальных обкаточно-тормозных стендах, на кото-рых замеряют загрузку двигателя и частоту вращения его ко-ленчатого вала. По загрузке (показанию силоизмерительного механизма) определяют вращающий момент двигателя М_вр. (Нм) как произведение силы на плечо ее приложения относи-тельно оси вращения коленчатого вала. Частоту вращения этого вала п (мин^-1) замеряют тахометром. Эффективную мощность двигателя рассчитывают по формуле

Технико-экономические показатели при различных режи-мах работы (частоте вращения и нагрузке) оценивают по ха-рактеристикам. Характеристики – это графические выражения зависимости одного или нескольких показателей работы дви-гателя от другого независимого показателя. Характеристики строят по результатам испытаний двигателя на тормозном стенде.

Наиболее эффективно двигатель работает на режиме мак-симальной мощности. Частоту вращения коленчатого вала и вращающий момент двигателя на этом режиме называют но-минальными. Недогрузка двигателя существенно влияет на

производительность и топливную экономичность тракторов и автомобилей. Так, удельный расход топлива интенсивно рас-тет при уменьшении N_e от максимального значения до нуля.

ТРАНСМИССИЯ

Общие сведения

Сопротивление движению тракторного агрегата и автомо-биля изменяется непрерывно и в широких пределах. Это объ-ясняется колебаниями удельного сопротивления почвы, за-грузки рабочих органов машин, сопротивлений качению колес

и сцепления их сгрунтом или дорогой, возникающими на пути движения, подъемами и уклонами и т. д. Соответственно тре-буется изменять вращающий момент, подводимый к ведущим колесам (звездочкам) как для преодоления возросших сопро-тивлений, так и для более полного использования мощности двигателя, получения высокой производительности при наи-меньшем расходе топлива.

Трансмиссия служит для передачи вращающего момента двигателя ведущим колесам трактора (автомобиля), а также части мощности двигателя агрегатируемой с трактором ма-шине. При помощи трансмиссии можно изменить вращающий момент и частоту вращения ведущих колес по значению и на-правлению.

К трансмиссии предъявляют следующие требования: вы-сокий КПД, возможность индивидуального регулирования частоты вращения колес, низкая металлоемкость, высокая на-дежность, возможность привода агрегатов с большим относи-тельным перемещением, независимость размещения силовой установки, возможность деления мощности, применение группового и индивидуального приводов ходовых систем, приспособленность к колебаниям тяговых нагрузок, способ-ность передавать мощность на значительные расстояния, ши-рокий диапазон регулирования силовых и скоростных пара-метров.

По способу изменения вращающего момента различают ступенчатые, бесступенчатые и комбинированные трансмис-сии.

Ступенчатые трансмиссиисостоят из зубчатых колесразличных типов. В этой трансмиссии при переходе от одного режима работы к другому вращающий момент меняется через интервалы, кратные передаточным числам, поэтому она полу-чила название ступенчатой. При наличии ступенчатой транс-миссии на некоторых режимах невозможно полностью ис-пользовать мощность двигателя.

Бесступенчатые трансмиссииобеспечивают непрерыв-ность и автоматичность процесса изменения вращающего мо-мента, чем выгодно отличаются от ступенчатых. Вместе с тем им свойственны некоторые недостатки: сложность конструк-ции, более низкий КПД. Различают фрикционные (механиче-ские), электрические и гидравлические бесступенчатые трансмиссии. Гидравлические передачи делят на гидродина-мические и гидрообъемные.

Минский тракторный завод разработал инновационный трактор "Беларус-3023" с бесступенчатой электромеханиче-ской трансмиссией.

Комбинированные трансмиссиипредставляют собойсочетание одной из бесступенчатых передач со ступенчатой передачей, имеющей вспомогательное значение. Это позволя-ет расширить диапазон изменения вращающего момента на движителях и одновременно сохранить основные преимуще-ства бесступенчатой передачи. Комбинированная трансмис-сия, у которой в качестве одной из сборочных единиц приме-няют гидродинамическую передачу, называется гидромехани-ческой. Такая трансмиссия применена в тракторе ДТ-175С.

Наиболее распространены механические трансмиссии. В механическую трансмиссию входят следующие механизмы (рисунок 7.1): сцепление коробка передач, промежуточное со-единение, карданная передача главная (центральная передача, дифференциальный механизм или муфты поворота у гусенич-ных тракторов и конечные передачи.

Рисунок 7.1 – Схемы трансмиссий:

а – автомобиля с колесной формулой 4×2; 1 – сцепление; 2 – коробка передач; 3 – карданная передача; 4 – главная передача;

5 – дифференциал; 6 – полуось; б – колесного трактора;

в – гусеничного трактора: 1 – двигатель; 2 –сцепление; 3 – коробка передач; 4 – главная (центральная) передача; 5 – задний мост;

6 – дифференциал у колесных тракторов и конечные передачи у гусеничных тракторов; 7 – ведущее колесо (гусеница); 8 – направляющее колесо; 9 – бортовые фрикционы или планетарный механизм поворота

Сцепление

Сцеплением называют механизмы, предназначенные для обеспечения разъединения и плавного соединения трансмис-сии с двигателем Отсоединение трансмиссии от двигателя не-

обходимо при его пуске изменении передаточного числа в трансмиссии путем перемещения шестерен в коробке передач, во время остановки или стоянки трактора. Сцепление ограни-чивает максимальный вращающий момент в трансмиссии, предохраняя ее от перегрузок.

К сцеплению предъявляют следующие требования: на-дежная передача наибольшего вращающего момента двигате-ля трансмиссии; быстрое и плавное разъединение и соедине-ние ведущих и ведомых частей, обеспечивающее необходи-мую частоту выключения и включения, а следовательно, и по-степенное нагружение механизмов трансмиссии; ограничен-ный момент инерции ведомых частей; высокая надежность работы, легкость управления, удобство обслуживания и регу-лировок.

На тракторах и автомобилях применяют фрикционные дисковые сцепления, передающие вращающий момент за счет сил трения. Рабочими поверхностями в них служат плоские диски (ведущие и ведомые). В зависимости от числа ведущих элементов (дисков), передающих вращающий момент, разли-чают одно- и двухдисковые сцепления. Число дисков опреде-ляется передаваемым наибольшим вращающим моментом и размером ведомого диска (или дисков), исходя из минимиза-ции моментов инерции ведомой части.

Наиболее распространенная схема установки сцепления между маховиком двигателя и ведущим валом коробки пере-дач показана на рисунке 7.2. Ведущим диском сцепления слу-жит маховик.

Рисунок 7.2 – Принципиальная схема сцепления

К его торцу пружинами через нажимной диск прижимает-ся ведомый диск с фрикционными накладками, установлен-ный посредством шлицев на ведущем валу коробки передач.

При включенном сцеплении между маховиком и наклад-ками ведомого диска возникают силы трения, вынуждающие сцепление вращаться как одно целое, передавая вращающий момент от маховика на ведущий вал коробки передач. Для выключения сцепления водитель воздействует на педаль при-вода, и через систему тяг усилие передается на муфту выклю-чения, которая через рычаги выключения отжимает нажимной диск от ведомого, сжимая пружины.

Трение между ведущим и ведомым дисками исчезает, и сцепление не передает вращающий момент в трансмиссию. Направление действия механизма управления сцепления при его выключении на схеме изображено стрелками. Рассмотрен-ная схема сцепления относится к однопоточным.

Тракторы часто агрегатируют с орудиями с активными рабочими органами, для привода которых служит ВОМ. В

этом случае применяют двухпоточные сцепления (например, трактор ЮМЗ-8244). Схема такого сцепления показана на ри-сунке 7.3.

Рисунок 7.3 – Схема двухпоточного сцепления:

1 – ведомый диск трансмиссии; 2 – ведущие диски; 3 – ведомый диск ВОМ; 4 – муфта выключения сцепления трансмиссии; 5 – рычаг выключения сцепления трансмиссии; 6 – рычаг выключения сцепления ВОМ: 7 – муфта выключения сцепления ВОМ; 8 – пружина

Фактически двух поточное двухдисковое сцепление пред-ставляет собой сочетание двух однодисковых сцеплений, ка-ждое из которых имеет отдельные ведомые 1, 3 и ведущие 2 диски, сжимаемые общими пружинами 8. Механизм управле-ния сцеплением позволяет отключать каждый диск рычагами 5 и 6 независимо от другого диска и останавливать тракторбез остановки ВОМ. Привод от сцепления также разделен (один вал расположен внутри другого).

При передаче большого вращающего момента на тракто-рах ДТ-75М, Т-150, Т-150К, Т-4А устанавливают двухдиско-вые сцепления с двумя ведомыми и двумя ведущими дисками.

Возможные неисправности сцепления тракторов МТЗ и способы их устранения представлены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 – Возможные неисправности сцепления тракторов МТЗ и способы их устранения

Продолжение таблицы 7.1