Классификация МЭС

Чтобы выполнить большее количство разнообразных по своему характеру работ нужны различные модели тракторов, выпускаемых для удовлетворения потребностей народного хозяйства, образуется типаж тракторов. Типаж состоит из отдельных классов. Класс тракторов совокупность типоразмеры и моделей тракторов, имеющих одинаковые основные классификационные параметры с/х тракторы классифицируются по назначению

1. Общего назначения применяются для пахоты пасева, культивации уборки зервновых и т.д. (ХТЗ-150 к рпимеру К 744Р и др)

2. Универсально- пропашные для междурядной обработки и уборки пропашных культур а так же могут выполнять другие работы.

3. Спеуиализированые (свекловодческие виноградные, хлопководческие, рисоводческие, садоводческие ,

4. По типу ходовой част

Колесные, гусенечные

5. По типу остова

a. Рамные (хтз 150, к744Р и др)

b. Полурамные (белорус 1221 и до)

c. Безрамные остов который получается в результате соединения корпусов отдельных механизмов.

ПО тяговому услию 10 класов

Мощностной баланс трактора. Определение составляющих этого баланса.

Мощностоной баланс показывает распределение энергии двигателя на выполнение основного технологического процесса, совершение работы в разных механизмах рактора и взаимодействия движителей с дорогой

Ne= Nkр +Nтp+Nf+Nδ+Ni+NBom+ Nkp Bom+Nj

Где Ne эффективная мощность двигателя

Nkр тяговая крюковая мощность на прицепном устройстве

Nтp,Nf,Nδ,Ni мощностные характеристики расхода энергии а трение в трансмиссии, буксование движителя, преодолевание сопротивление качению и подъема.

NBom мощность вала отбора мощности

Nkp механические потери в приводе Вом

Nj затраыт мощности на изменение скорости движения.

При равномерном движении Ne= Nkр +Nтp+Nf+Nδ

Nтp= Ne(1-ŋ_тр), ŋ_тр кпд трансмиссии

Nδ = Ne*ŋ_тр*δ, δ коэффициент буксования

Nkр = Рkр*V , V действительная скорость

Nf= Pf*V сила сопротивления качению

Pf=G*f

Тяговый и энергетический баланс трактора. Определение составляющих этого баланса, пути снижения сопротивления движения.

Тяговый баланс показывает соотношение движущей силы МЭС, т.е. касательной силы тяги Рк и сил сопротивления движению

Рk=Pf+Pkp+-Pi+Pw+-Pj

Где Pf сила сопотивления качению всего тарктора Pf=G*f

Pкр- крюковая сила Pкр=Pk-Pf

Pi сила сопротивления при подъеме

Pw сила сопротивления воздуха

Pj сила инерции

Из выражения тягового баланса следует, что снижении энергозатрат на работу МЭС. Выраженных силой тяги Pk необходимо уменьшить сопротивление движению.

Для этого необходимо:

· Уменьшить сопротивление качению за счет улучшения состояния дорого и уменьшения подъемов на дорогах.

· Уменьшить тяговое сопротивление рабочей машины

· Уменьшить сопротивление воздуха обеспечить равномерное движение и чрезмерно высоких скоростей движения

·

Динамическая и топливно экономическая характеристика автомобиля.

Для построения динамической характеристики определяют значение динамического фактора D=. с учетом зависимости

ϕ_v= коэффициент дорожных сопротивлений при котором автомобиль должен развивать максимальную скорость

Gn вес гружонного автомобиля

Максимальная скорость определяется по выражения V max= (0.377n_nч_к)/i_трв

По полученным данным строят динамическую характеристику которая характеризует тягово – скоростные свойства автомобиля.

Используя динамич. Характеристику можно определить на каких передачах и с какой максимальной скоростью иожет двигаться авомобиль при заданных значениях каоэфф. Сопротивления ϕ. Кроме того можно определить какие максимальные подъемы способен преодолеть автомобиль imak = Дmаx-f

Для преобразования обычной динамич. Хра-ки универсальную наносят сверху вторую ось на которой откладывают значения коэффициента нагрузки автомобиля.

Гн=mi/(m₀+75) где mi масса автомобиля с разной нагрукой, 75 масса водителя средняя, (порожний автомобиль работает на 3 передаче со скоростью кривой АВС )

Основной показатель топливной экономичности автомобиля расход топлива, отнесенный к пройденному грузу (пассажиров. ) Размерность топливной экономичности л/100 км.

Qρk/100= ge/10ɣт*ŋтp * (Gϕ+FkV²)

· Где ge расход топлива двигателем

· ɣт плотность топлива

· ŋтp кпд трансмиссии

· G Вес автомобиля

· Φ сопротивление

· F*k аэродинамические показатели

· V cкорость движения

Qρ= f(v) при установившейся скорости движения называется топливной экономичностью.

Наибольшая экономичность 30-60 км/ч

Условия экономии топлива

· Использовать высокие передачи

· Обеспечивать равномерное движение

· Реже переключать передачи

· Как можно раньше включить высшую передачу

Тяговая характеристика со ступенчатой механической трансмиссией

Тяговая характеристика со ступенчатой механической трансмиссия трактора это семейство кривых изменения V,δ, Nкр, Gт и gкр= f(Pкр) на разных передачах. Вышеуказанные тягово скоростные и топливно экономические показатели находятся в зависимости от аналогичных показателей тракторного двигателя что видно из нижепреведенных формул.

Ркр = Рк-Рf= – Pf, V=Vt(1-δ)=Av (1- δ)

Nкр= An*Ne* ŋ_тяг, ппrh= 10³Gт/Nкр= g_e/ ŋ_тяг

g_e= где g_e удельный расход топлива двигателем, V действительная скорость движения, Рк-Рf касательная сила тяги и сила сопротивления движения Мg крутящий момент двигателя.

тяговую характеристику считают основным техническим документом трактора и широко используют для исследовательских и эксплуатационных расчетов

для выбора трактора с схм

для выбора рациональной передачи тяговый кпд ŋт=Nкр/Ne

За рациональную передачу принимают ту, у которой данное пересечение находиться вблизи N max это 2 передача в данном случае. Для случая Pкр опт наиболее рациональной является вторая передача. Отклонение от Pкр опт трактор удет работать с повышенным расходом топлива. Используя тяговую характеристику можно определить производительность МТА

Полный и тяговый кпд трактора. Пути повышения тягового кпд.

Полный тяговый кпд рассчитывают, когда трактор работает в тяговом режиме. Одновременно с приводом ВОМ. Полный кпд при установившемся движении на горизонтальном участке

ŋ_n= Nкр+Nвом мощность на крюке и ВОМ, Ne эффективная мощность двигателя

тяговый кпд трактора (ВОМ +Nкр) определяется по формуле:

ŋ_т=

Тяговый кпд без использования вом

ŋ_т= или ŋ_т= ŋ_тр* ŋ_δ* ŋ_f

ŋ_{тр потери трансмиссии}

ŋ_δ потери на буксование ведущих колес

ŋ_f потери на качение ŋ_f=

Пути повышения тягового кпд.

1. Снижение кпд трансмиссии из за нарушения технического обсаживания и ремонта. Следовательно для его повышения необходимо регулярно проходить ТО и ремонт.

2. Снижение буксования ведущих колес за счет двух и более ведущих мостов, полугусеничный ход, шипы низкого давления

3. Снижении ŋf за счет снижение веса, оптимального давления воздуха в шинах и снижение буксования

Показатели эксплуатационных свойств тракторов и автомобилей тенденции улучшения этих свойств.

Основные показатели характеризующие энергетические (эксплуатационные ) свойства являются производительностью и удельный расход топлива. Производительность МЭС характеризуется объемом выполненной работы за единицу времени, при соблюдении технологического процесса. Себестоимость выполненных работ зависит от следующих показателей: удельного расхода топливо смазочных материалов и их стоимости, затрат на заработную плату водителей, расходов на техническое обслуживание и ремонт, отчислений на амортизацию.

Технологические (агротехнические ) свойства связаны в основном с проходимостью и маневренностью тракторных агрегатов. В качестве показателей для оценки проходимости. Исползают давление на грунт, буксование, агротехнический и дорожный просвет, тип и конструктивные особенности движения, габаритные параметры МЭС.

Общетехнические свойства отражают удобство работы и обслуживание, санитарно гигиенические условия и условия безопасности водителей определяются рядом показателей, предельным уровнем шума, вибрации, запыленности, загазованности, и микроклиматом в кабине. Легкостью обслуживания, готовностью к работе и т.д. Безопасностью работы водителя оценивается предельными углами устойчивости, критическим скоростями движения, тормозными качествами и противопожарной безопасностью

Процессы действительных циклов четырехтактных автотракторных двигателей: общие сведения и основные показатели, применяемые для их оценки.

В двигателе внутреннего сгорания преобразование теплоты в механическую работу происходит в результате непрерывных изменений состояния рабочего тела, т. е. газов, находящихся в его цилиндрах. Совокупность этих изменений или процессов называют действительным циклом двигателя.

Действительный или реальный цикл - это необратимый разомкнутый процесс, в результате которого реально существующий двигатель совершает механическую работу за счет теплоты сгорания в цилиндре рабочей смеси и выброса отработавших газов в атмосферу.

Процесс впуска и газообмена

Анализ протекания процесса впуска показывает, что он фактически является сложнейшим процессом наполнения цилиндра двигателя свежим зарядом.

Процесс сжатия

В период процесса сжатия в цилиндре повышаются температура и давление рабочего тела, что обеспечивает надежное воспламенение и эффективное сгорание топлива.

В начале хода сжатия температура заряда обычно значительно ниже средней температуры окружающих деталей, поэтому теплота подводится к рабочему телу. Показатель политропы сжатия на этой стадии больше показателя адиабаты (n1>k). По мере движения поршня от н.м.т. к в.м.т. теплообмен между рабочим телом и окружающими деталями снижается, а показатель линии сжатия приближается к значениям показателя адиабаты. В некоторый момент времени мгновенная температура рабочего тела становится равна температуре стенок цилиндра и наступает мгновенный адиабатный процесс (n1=к). При дальнейшем сжатии заряда его температура становится выше средней температуры окружающих деталей, и теплота начинает отводиться от рабочего тела к деталям двигателя, показатель политропы сжатия становится меньше показателя адиабаты (n1<к).

Процесс сгорания

Процесс сгорания - основной процесс рабочего цикла двигателя, в течение которого теплота, выделяющаяся вследствие сгорания топлива, идет на повышение внутренней энергии рабочего тела и на совершение механической работы.

Процесс расширения

В процессе расширения теплота преобразуется в полезную механическую работу.

За начало процесса расширения условно принимают момент, в который давление цикла достигает максимального значения, что соответствует окончанию процесса видимого сгорания.

Процесс выпуска

Процесс выпуска должен происходить таким образом, чтобы давление остаточных газов в конце выпуска и затрата работы на осуществление этого процесса были минимальными.

В современных двигателях выпускной клапан открывается с опережением, что уменьшает работу, затрачиваемую при выпуске, и улучшает очистку цилиндра от отработавших газов.

Давление отработавших газов в цилиндре во время выпуска не остается постоянным, гак как из-за периодичности этого процесса в системе выпуска возникают упругие колебания газон

Индикаторная диаграмма двигателя. Индикаторные показатели двигателя и методы их определения.

Индикаторные диаграммы соответственно карбюраторного и дизельного двигателя.

Индикаторные показатели характеризуют действительные циклы двигателей внутреннего сгорания. К ним относятся: среднее индикаторное давление pt индикаторная мощность N, индикаторный коэффициент полезного действия 77, и удельный индикаторный расход топлива g,

Среднее индикаторное давление - это условное постоянное по величине избыточное давление в цилиндре двигателя, которое, действуя на поршень в течение одного хода, совершает такую же работу, как и работа газов за весь цикл.

Среднее индикаторное давление pi действительного цикла отличается от значения р', (теоретическое среднее индикаторное давление) на величину, пропорциональную уменьшению расчетной диаграммы за счет скругления. Коэффициент полноты диаграммы сри принимают следующим: для инжекторных двигателей 0,95-0,98; для карбюраторных 0,94-0,97; для дизелей 0,92-0,95.

Меньшее среднее индикаторное давление в дизелях без наддува, по сравнению с бензиновыми двигателями, объясняется тем, что дизели работают с большим коэффициентом избытка воздуха. Это вызывает неполное использование рабочего объема цилиндра и дополнительные потери теплоты на нагревание избыточного воздуха.

Индикаторная мощность двигателя - работа, совершаемая газами внутри цилиндра в единицу времени

Ni=

Индикаторный кпд характеризует степень использования в действительном цикле теплоты топлива для получения полезной работы и представляет собой отношение теплоты. IKH и валентной индикаторной работе цикла, ко всему количеству теплоты, внесенной в цилиндр с топливом

ŋ_i= =

Индикаторный удельный расход топлива

g_i=3600/ŋ_iH_и

Эффективные показатели работы двигателя методы их определения.

Параметры, характеризующие работу двигателя, отличающие от индикаторных наличием необходимых затрат полезной работы на преодоление различных механических сопротивлений и на совершение процессов впуска и выпуска называются эффективными.

Среднее эффективное давление представляет собой отношение эффективной работы на валу двигателя к единице рабочего объема цилиндра.

Ре=Pi - Рм '

Механический кпд представляет собой отношение среднего эффективного давления к индикаторному.

ŋ_m=

Полезная работа, получаемая на валу двигателя в единицу времени, называется эффективной мощностью.

Ne=N_iŋ_m=

Эффективный кпд и эффективный удельный расход топлива характеризуют экономичность работы двигателя.

Отношение количества теплоты, эквивалентной полезной работе на валу двигателя, к общеу количеству теплоты, внесенной в двигатель с топливом, называется эффективным кпд.

ŋ_m= или ŋ_е=ŋ_iŋ_m

Эффективный кпд двигателя характеризует степень использования теплоты топлива в двигателе с учетом всех потерь - тепловых и механических.

Эффективный удельный расход топлива

G_е=3600/ŋ_еH_и

Тепловой баланс двигателя и ориентировочные значения составляющих этого баланса

Распределение теплоты между полезной работой и различными потерями характеризуется внешним тепловым балансом двигателя. Ориентировочно тепловой баланс может быть составлен по результатам теоретических расчетов.

Уравнение теплового баланса представляет собой общее количество теплоты Q0, Вт, вве-денной в двигатель с топливом, и определяется по выражению:

Qo=Qе+Qr+Qв+Qн.с. + Q ост

где Qe - теплота, эквивалентная эффективной работе, Вт; 30-50%

Qr - теплота, потерянная с отработавшими газами, Вт; 10-25%

Qв - теплота, передаваемая охлаждающей среде, Вт; 20-30%

Qн.с - теплота, потерянная от неполноты сгорания, Вт; до 5 %

Q ост - неучтенные потери теплоты, Вт. 5- 10%

Тепловой баланс также может быть выражен в процентах от общего количества введенной в двигатель теплоты Q₀:

q _е+ q_r+ q_в+ q_н.с+ q_ост=100%

где qx - относительные составляющие теплового баланса (qe, qr, qB, qH.c., qocT.), которые выражаются через абсолютные Qx = (Qe, Qr, QB, QH.C QOCT.) С помощью соотношения:

q_x=

Характеристики автотракторных двигателей. Классификация характеристик.

Характеристикой называют графическое изображение зависимости одного или нескольких показателей работы двигателя от показателя, принятого за основу.

Классификация характеристик определяется назначением и показателями, положенными в основу их получения. Различают, например, типовые, специальные и другие характеристики.

К типовым обычно относят: скоростные, нагрузочные, регуляторные, внутренних потерь и холостого хода. Такие характеристики снимают в соответствии с ГОСТами при нормальном тепловом состоянии двигателя и с регулировками приборов питания и зажигания, рекомендованными заводом-изготовителем.

При специальных испытаниях снимают регулировочные характеристики по расходу топли-ва и углу опережения зажигания в бензиновых двигателях, определяют индикаторные показатели, тепловой баланс двигателя, теплонапряженность его деталей, химический состав, а также токсичность отработавших и картерных газов и. т. д.

Скоростные характеристики

Характеристики этого вида представляют собой графическое изображение закономерности изменения обследуемых параметров двигателя от числа оборотов (скорости вращения) его вала. Основными из них являются внешняя и частичные скоростные характеристики, характеристики холостого хода и условных внутренних потерь.

Характеристика холостого хода представляет собой графическое изображение часового расхода топлива при работе двигателя без нагрузки.

Характеристика внутренних (механических) потерь в двигателе представляет собой графическое изображение мощности, затрачиваемой на преодоление трения в его механизмах и на привод вспомогательного оборудования при изменении числа оборотов.

Нагрузочные характеристики

Характеристики, выявляющие закономерность изменения ряда параметров двигателя в зависимости от изменения нагрузки при заданном постоянном числе оборотов вала, называют нагрузочными.

Нагрузочные характеристики, снятые для ряда чисел оборотов вала, позволяют судить о закономерности часового расхода топлива по мере увеличения нагрузки, выявляют минимальные удельные расходы топлива, момент включения экономайзера в карбюраторных двигателях и вели-чину максимальной мощности на этих скоростных режимах.

Регуляторные характеристики снимают по ГОСТу при скоростном режиме, соответствующем Мкр max, и постоянном положении органа управления регулятором путем постепенного увеличения нагрузки от холостого хода до полной.

Многопараметровые характеристики

Наглядность графического изображения характерных параметров двигателя несколько утрачивается, когда приходится иметь дело с большой серией характеристик Поэтому с целью устранения этого недостатка целесообразно строить многопараметровые характеристики 

Перспективы развития и экологические проблемы совершенствования авто-тракторных двигателей.

Приоритетные направления развития автотракторных двигателей, которые будут усиливаться в ближайшие годы это:

1.электронные системы управления двигателем;

Одно из обязательных условий, позволяющих удовлетворять действующим и перспективным нормам по выбросу вредных веществ - это использование системы электронного управления двигателем (ЭСУД). Для дополнительного уменьшения выброса вредных веществ с отработавшими газами и улучшения топливной экономии используются следующие технические решения: со-вершенствуются алгоритмы управления двигателем, нейтрализатор переносится ближе к двигателю или снабжается специальным подогревателем; используется система рециркуляции отработавших газов; добавляется система подачи вторичного воздуха; увеличивается число клапанов на цилиндр; впускная труба становится изменяемой длины; фазы газораспределения меняются в зависимости от режима работы двигателя; впрыск топлива осуществляется непосредственно в цилиндр; намечается тенденция к переходу на комбинированные силовые установки и т. д.

2.альтернативные топлива;

К альтернативным видам топлив для дизельных двигателей относят дизельные биотоплива (ДБТ), природный и сжиженный газ, диметиловый эфир, синтез-газ получаемый из метанола, а в перспективе - водород. Водород также может быть использован для питания топливных элементов, внутри которых он реагирует с кислородом, в результате чего в цепи начинает протекать электрический ток.

3.гибридные силовые установки:

Гибридные автомобили используют два различных источника энергии, например, двигатель внутреннего сгорания и электрический двигатель. Такой подход позволяет сохранить преимущества каждого из источников и, в то же время, достигнуть взаимной компенсации недостатков, имеющихся у каждого из источников в отдельности. В результате можно достигнуть высокой энергетической эффективности. В случае гибридных автомобилей не требуется зарядка аккумуляторных батарей от внешних источников, как в случае существующих электромобилей.

4.антитоксичные системы;

Снижение выбросов диоксида углерода для предотвращения глобального потепления климата является глобальной проблемой человечества. Одной из таких систем является нейтрализатор отработавших газов. Он предназначен для снижения выбросов СО, НС и NOx. При установке в выпускную систему двигателей обеспечивают снижение выбросов этих компонентов в среднем па 50- 60%. |

5.форсирование двигателей внутреннего сгорания;

Один из наиболее эффективных путей повышения мощности двигателя это наддув. В этом случае в противоположность атмосферному впуску у двигателей с наддувом воздух подастся в цилиндры под избыточным давлением. Этим увеличивается масса воздуха в цилиндре, что при большей массе топлива приводит к повышению выходной мощности двигателя при равном рабочем объеме. Наддув позволяет уменьшить массу и габариты двигателя, приходящиеся на единиц) мощности.

Кинематика кривошипно-шатунного механизма и силы, действующие в нем

KШM предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательной движение коленчатого вала. КШМ может быть центральным, когда оси коленчатого вала и цилиндров лежат в одной плоскости или смещенным (дезаксиальным), когда оси коленчатого вала и цилиндров лежат в разных плоскостях.

В настоящее время в автомобильных и тракторных двигателях наибольшее распространение получил центральный КШМ.

Силы инерции

Силы инерции, действующие в КШМ, в соответствии с характером движения приведенных масс подразделяют на силы инерции поступательно движущихся масс Р и центробежные силы инерции вращающихся масс KR .

Силы инерции от возвратно-поступательно движущихся масс

P_j=-m_jJ=- m_jRώ²(cosϕ+λcos2ϕ)

Центробежная сила инерции вращающихся масс

K_R=-m_RR ώ²

Эта сила постоянна по величине (при ώ = const), действует по радиусу кривошипа и на-правлена от оси коленчатого вала.

Суммарные силы, действующие в кривошипношатунном механизме

Суммарные силы, действующие в КШМ, определяют алгебраическим сложением сил давления газов и сил возвратно-поступательно движущихся масс

р=р_г+р_г

Суммарная сила направлена по оси цилиндра и приложена к оси поршневого пальца.

Сила N, действующая перпендикулярно оси цилиндра является

N = Ptgβ

Нормальная сила считается положительной, если создаваемый ею момент относительно оси коленчатого вала направлен противоположно направлению вращения вала.

Сила S, действующая вдоль шатуна, воздействует на него и далее передается кривошипу Она считается положительной, если сжимает шатун, и отрицательной, если его растягивает

S=

От действия силы S на шатунную шейку возникают две составляющие силы –

сила, направленная по радиусу кривошипа

K=Pcos(ϕ+β)/cos β

и тангенциальная сила, направленная по касательной к окружности радиуса кривошипа

T=Psin(ϕ+β)/cos β

Сила К считается положительной. если она сжимает щеки колена.

СилаТ принимается положительной, если

направление создаваемой ею момнта совпадает с навправлениес вращения коленчаого вала. По величине Т определяют крутящий момент одного целиндра

M_крм=TR

Дата добавления: 2014-11-24; просмотров: 612; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!