книги из ГПНТБ / Морозов А.Х. Эксплуатация автоматических устройств мобильных сельскохозяйственных агрегатов

Г л а в а 3. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Стабилизация теплового режима двигателей

Тепловой режим по температуре воды и масла ока­ зывает заметное влияние на эксплуатационные парамет­

словливает увеличение удельного расхода топлива, при этом интенсивно растет износ цилиндров и поршневых

старение масла, образование лаковых отложений на ци­ линдрах, поршнях, поршневых кольцах и клапанах.

Система регулирования теплового режима двигателя должна обеспечить поддержание оптимального режима независимо от загрузки двигателя и температуры окру­ жающего воздуха. При этих условиях должно быть рав­

дачей тепла от охлаждающих жидкостей через радиато­ ры в окружающую среду.

Отдачу тепла от радиатора определяют главным об­ разом весовая скорость воздуха через сечение радиато­ ра и температура окружающего зоздуха. При эксплуа­ тации тракторов температура окружающего воздуха мо­ жет колеб.аться от + 4 0 до —40°С. Разность температу­ ры воды в трубках и воздуха вокруг них может быть в пределах 45—125°С, т. е. изменяться в два с половиной раза. Теплоотдачу двигателя в воду и масло опреде­ ляет прежде всего загрузка двигателя (количество то­ плива, сгорающего в цилиндрах).

Регулируют теплорассеивающую способность радиа­ тора перекрытием активной поверхности радиатора

двигателя и максимально высокая температура воздуха).

100

грева двигателя примерно в 5—6 раз, способствуя умень­ шению износа деталей двигателя. Особенно это важно при пониженных температурах окружающего воздуха. Однако именно в этих условиях ярко проявляются недо­ статки такого способа регулирования. Дело в том, что при прогреве даются максимальные обороты холостого хода двигателя, вентилятор интенсивно прогоняет хо­ лодный воздух сквозь радиатор, где отсутствует цирку­ ляция воды. Это нередко вызывает чрезмерное охлаж­

высока, механизаторы снимают клапан-термостат. Мож­

тель надо остановить и включить в работу вентилятор. Примерно также работают и клапаны-термостаты в системе охлаждения масла. Только здесь измеряется не сама температура масла, а используется свойство мас­ ла повышать вязкость при снижении температуры. По­

клапан, пропускающий масло в систему, минуя радиа­ тор.

Для регулирования можно использовать и другой путь: изменить расход воздуха через радиатор. В та­ ком случае нужно иметь термоуправляемый вентиля­ тор системы охлаждения. Это позволяет избежать недо­ статков, указанных выше, существенно уменьшить рас­ ход мощности на привод вентилятора, когда его рабо­ та не только не нужна, но и вредна.

101

Рис. 38. Привод вентилятора двигателя ЯМЗ-238НБ с электромаг­

102

Работы в этом направлении были выполнены на ленинградском Кировском заводе. В результате была создана система автоматического управления вентиля­ тором двигателя (привод вентилятора с электромагнит­ ной муфтой, датчики температуры и реле управления). Узел привода вентилятора показам на рисунке 38, а. Спереди на шлицевом конце вала привода электромаг­ нитная муфта 1. Пакет из трех пар дисков выступами ведомых дисков 3 входит в прорези поводка 2. При включении муфты пакет дисков сжимается ярмом 4,

бодно проворачивается на шарикоподшипниках относи­ тельно вала привода. При подаче тока на обмотку муфты магнитный поток прижимает ярмо к пакету ди­

так как разомкнут контакт 1Р. Дальнейшее повышение

Через контакт 2Р питание будет подано на электромаг­ нитную муфту ЭМ и сигнальную лампу ЛС. Вентилятор будет включен в работу, и температура воды снизится. Снижение температуры ниже 86°С разомкнет контакты

ключатель Вк позволяет вручную включать в работу вентилятор, помимо датчиков и реле.

!03

Испытания показали, что система обеспечивает раз­ мах колебаний температуры в пределах 78—89°С при разных загрузках от 25 до 100% и температуре окру­ жающего воздуха в пределах 10—30°С. Так, при темпе­ ратуре воздуха 10°С и загрузке двигателя на 75 и 100% время отключенного состояния вентилятора составляло соответственно 68 и 34%, период переключений не ме­ нее 5 мин, после включения вентилятор набирает обо­ роты за 3—4 с, а останавливается через 20—30 с после отключения. Уменьшение времени работы вентилятора позволяет снизить затраты мощности на привод венти­

лаждения Владимирского тракторного завода. Для дви­ гателей воздушного охлаждения, затрачивающих отно­ сительно большие мощности на привод вентилятора,

104

менного наполнения с терморегулятором. Терморегуля­ тор гидромуфты (рис. 39) смонтирован в головке 5 од­ ного из цилиндров. Шток 3 термочувствительного бал­ лона 4 'Снаружи изолирован от жидкости сильфоном 2. Перемещение штока воздействует на золотник /, под­ жимаемый пружиной 6. В зависимости от теплового со­ стояния двигателя золотник автоматически регулирует количество масла, поступающего в гидромуфту (путь масла из системы смазки двигателя показан стрелка­ ми). Здесь также сокращается примерно вдвое время прогрева и стабилизируется температура масла в кар­ тере двигателя, снижается удельный расход топлива. Особенно эффективна эта система при малых загрузках двигателя, когда экономия топлива может достигнуть 20%.

При разнице показаний более 5°С дистанционные термо­ метры трактора выбраковывают.

Регулирование загрузки двигателя

Современные тракторные дизели имеют весьма ма­ лый диапазон оптимальных значений степени загрузки по моменту. Обычно номинальный режим выбирают по минимуму удельногорасхода топлива^ Снижение степе­ ни загрузки значительно повышает удельный расход то­ плива и ухудшает топливную экономичность использо­ вания агрегата. Возможности восприятия перегрузки дизелей весьма ограниченны (10—15%), кроме того, ра­ бота при перегрузках ощутимо повышает износ деталей двигателя, работа сопровождается уменьшением эконо-

1165

мичности, резко падают обороты вала двигателя (сни­ жается производительность).

Условия же работы трактора в составе сельскохозяй­ ственных агрегатов таковы, что диапазон тяговых на­ грузок весьма обширен. Кроме того, наблюдаются посто­ янные изменения нагрузки даже для одного и того же агрегата.

Уравнение, связывающее мощность тяговое усилие Р и скорость движения V

счет введения между двигателем и ведущими колесами (звездочками) трактора передач, позволяющих сни­ жать или увеличивать скорость движения V в соответ­ ствии со значениями тягового усилия Р.

Такие устройства по способу изменения передаточ­ ного числа делят на бесступенчатые и ступенчатые. Сту­

жет быть осуществлено механическим вариатором, гид­ рообъемными и гидродинамическими передачами, Эле­ ктр ически ми т р а нем и с си ямн.

На современных тракторах применяют 'все из пере­ численных выше передач. Наиболее распространены в настоящее время механические ступенчатые передачи. С целью получения более или менее стабильных значений степени загрузки двигателей число ступеней этих пере­ дач достигает 16 для основного движения .вперед, не считая возможного получения специально пониженных скоростей движения.

установку номинального скоростного режима, можно обе-

106

опечить если не строго постоянное значение степени за­

Водитель должен был бы непрерывно следить за вели­

рычага управления регулятором угловой скорости вала дизеля. Однако водитель не имеет каких-либо контроль­ но-измерительных приборов, позволяющих определить

может интуитивно решить, какая передача в данный мо­ мент наиболее выгодна. Для метода переключения пе­ редач с остановкой трактора такое переключение сни­ жает производительность агрегата, увеличивает 'непро­ изводительный расход топлива на последующий разгон. Дело усугубляется еще и тем, что в настоящее время повышается энергонасыщенность тракторов, а значит, повышается и само значение оптимальной рабочей ско­ рости. Но тракторный агрегат может и не тронуться с места при включении этой оптимальной передачи (что особенно ярко проявляется на транспортных работах).

Казалось бы, механические ступенчатые передачи должны быть полностью вытеснены бесступенчатыми передачами. Известно, что комбайны СК-3, СК-4 и все современные их модели с самого начала их выпуска снабжены бесступенчатым вариатором скорости движе­ ния. В этом случае скорость движения изменяет степень загрузки двигателя не только по сопротивлению перека­ тыванию, но и по процессу обмолота. Был проведен ин­ тересный опыт по определению основных эксплуатаци­ онных показателей работы трех комбайнов, управляе­ мых комбайнерами с разным стажем работы (табл. 6). Выяснилось, что показатели для комбайна с бесступен­ чатой передачей, управляемого малоопытным комбай­ нером, могут оказаться даже меньше, чем при работе опытного комбайнера со ступенчатым регулированием. Таким образом, оборудование комбайна бесступенчатой передачей при ручном управлении его не решает зада­ чу полностью, так как выбор значения степени загрузки

107

Т а б л и ц а 6

субъективен, тем более что в данном случае требуется выбрать и степень загрузки молотилки комбайна.

Если сравнить бесступенчатые передачи с обычной шестеренчатой передачей по непроизводительным поте­

вание двойное: механическая энергия, полученная в те­ пловом двигателе, преобразуется в электрическую или статический ('динамический) напор жидкости, а затем происходит обратное преобразование в механическую энергию.

При неумелом выборе передачи степень загрузки двигателя с обычной механической передачей не выше 0,7—0,85, значит, часть установленной на тракторе мощ­

ях энергии.

'Колебания нагрузки при гидравлических и электриче­ ских передачах (угловая скорость вала дизеля постоян­ ная, износы деталей минимальные) вызовут весьма большие колебания поступательной скорости движения агрегата. Эти колебания не могут не ухудшить качества выполнения большинства сельскохозяйственных работ, отразятся на изнашивании узлов и деталей агрегата, кроме двигателя.

108

Как обстоит дело с производительностью разных машинно-тракторных агрегатов? Для иллюстрации мож­ но привести пример расчета для одного и того же агре­ гата, но с обычной механической передачей и с переда­ чей при переключении без разрыва потока мощности, с гидротрансформатором, установленным перед меха­ нической коробкой передач и гидрообъемной трансмис­ сией (табл. 7). В данном случае приведены две степени загрузки двигателя (по отношению среднего значения момента сопротивления к номинальному моменту дви­ гателя) и три различные степени неравномерности тя­ гового сопротивления:

Расчет ясно указывает на преимущество механи­ ческой передачи с переключением без разрыва потока мощности (без остановки агрегата) перед гидравличе­ скими передачами. Больший выигрыш в производитель­ ности всех трех последних передач по сравнению с обыч­ ной механической получается при меньших степенях загрузки двигателя и большей степени неравномерности тягового сопротивления.

109