"методологически основи на изпитването на двигатели"



Дата19.10.2018
Размер144 Kb.
#91258


Професионална гимназия по механотехника

"Владимир Комаров" - Силистра


Специалност: Автомобили и кари

Дипломна работа

на тема:

"МЕТОДОЛОГИЧЕСКИ ОСНОВИ НА ИЗПИТВАНЕТО НА ДВИГАТЕЛИ"
Дипломант: Консултант:

Емилиян Николов Димитров инж. Емел Рушидов



Май 2011 г.

II.­I. Увод

Изпитването на машините е едно от най-важните средства за получаване на данни, необходими за тяхното подобряване и усъвършенстване, за тяхната оценка и контрол.

Опитно-изследователската работа е от много голямо значение за двигателите с вътрешно горене и автомобилите. Голямата сложност на процесите,които протичат при работа на двигателите с вътрешно горене и от които зависят техните качества, многочислените фактори, които влияят по един или друг начин, пряко или косвено, в една или друга степен върху тези процеси, и най-вече невъзможността теоретически да се предвиди достатъчно точно степента на това влияние, налагат да се извършват изпитвания, резултатите от които най-пълно в някои случаи и единствено могат да служат за сигурен критерии при окончателната оценка на двигателя. Тези резултати представляват солидна основа за по-нататъшното му подобряване. Това важи и а автомобилите, работата на които е тясно свързана с работата на двигателя и протича при твърде разнообразни товарни, пътни и климатични условия.

Значителна част от параметрите на двигателя се проверяват при разработването, поради което от е тясно свързано с изпитването, от гледна точка, както на времето, така и съоръженията. В повечето случаи те са проектирани за изпълнение на двете функции. Във втора глава на дипломната работа разглеждаме същността и целите на разработването и изпитването на двигателите. Работата на автомобилните двигатели и автомобилите зависи от работата на техните части, механизми и агрегати. Затова,когато се изпитват автомобилите и двигателите им, трябва да се знаят и начините за изпитване на отделните части и агрегати. Те се разглеждат в трета глава на дипломната работа.

За разлика от изчисляването на показателите по теоретичен или предсказването им по вероятностен път изпиването установява реалните показатели за конкретни обекти. За целта се създават условия за функциониране на обектите, които могат да бъдат еднакви с експлоатационните (или да се използва самата експлоатация), близки до тях или съществено да се различават. В дипломната работа са разгледани някои страни от изпитването на двигателите в условията на ремонтните предприятия, които значително се различават от експлоатационните. За тях е характерна относителна кратко трайност. Причината е,от една страна,в ограничените възможности на предприятията, а от друга-в недостатъчната разработеност на двигателите, което не позволява продължителното им натоварване. Характерно е също така преобладаването на функционалните изпитвания, докато надеждностните и в частност ресурсно-трайностните почти не се прилагат. Това се отнася и за двигателя, монтиран на спирачната уредба в учебната лаборатория, което разглеждаме в четвърта и пета глава на дипломната работа.

Обект на дипломната работа е двигателя с вътрешно горене.

Предмет на дипломната работа е изпитването на двигателите с вътрешно горене, измерването на:въртящия момент, разхода на гориво, ъгъла на изпреварване на запалването или на впръскването на гориво, температурата, налягането.

Целта на дипломната работа е да се разгледат методологичните основи на изпитването на двигателя, чрез стендове, уреди и спирачни уреди при лабораторни условия.



III. Същност и цели на разработването и изпитването.

За реализиране на целта на дипломната работа, първо е необходимо да разгледаме предпоставките за изпитването на двигателите.

Разглеждаме същността и целите на разработването и изпитването, тъй като те са необходими за развитието на следващите теми от дипломната работа.

1.Разработване.


Разработването е процес, отнасящ се до част от елементите на автомобила, за които е характерно движение и предаване на сила. В тези условия се поражда триене и неговият най-важен резултат-износване. Съществена роля играе средата, в която протича триенето-масло, въздух, наличие на абразив и др. Конкретните места, в които е локализирано кинематично-силовото взаимодействие на елементите на автомобила, са работните повърхности на детайлите, влизащи в сглобка и образуващи съединения.

При взаимодействието чрез движение и сила между две работни повърхности в тях настъпват изменения, които засягат всяка поотделно-микрогеометрията, структурата, твърдостта, химичния състав и др. Те се отразяват и на параметрите, характеризиращи съвместното им финкциониране-площта на контакта, специфичното налягане, коефициента на триене, плътността на допирането и др.

Преходния процес, който протича при взаимодействието на работните повърхности на детайлите в началото на тяхната съвместна работа, се нарича сработване. Сработването на повърхностите се отразява на работата на по-сложните конструктивносглобни елементи-механизмите, възлите, агрегатите. В тях протича също преходен процес, който е по сложен и разнообразен, тъй като включва процесите на сработването на редица работни повърхности от много съединения. Този преходен процес, отнесен към възлите, агрегатите, механизмите или целия автомобил, се нарича разработване. Той се отразява на показателите, характерни за тяхната работа-механичния к.п.д., мощността(за двигателите), производителността, налягането (за помпите) и др.

Следователно понятието сработване трябва да се свързва с работните повърхности в съединенията, а понятието разработване-с по-сложни системи-възли, агрегати, автомобил.Разработването на последните протича чрез сработване на първите.



Причини, определящи необходимостта от разработване

По-главните от тях са свързани с:

-микрогеометрията на повърхностите, която я изходното си състояние определя допирането им по издатините (върховете) на микронеравностите;

-макро геометрията и по-точно отклоненията от цилиндричност, успоредност, перпендикулярност и др.;

-малката скорост на протичането на химичните, физикохимичните, структурно-фазовите и други изменения в повърхностния слой на метала на детайлите.

Първите две причини предизвикват неравномерно разпределение на натоварването на работните повърхности както в микро, така и в макро геометричен мащаб, което е съчетание с третата-липса в началния момент и бавно изграждане на защитните повърхностни образувания (вторичните структури), води до интензивно пластично деформиране на метала, физико-химично взаимодействие и образуване на топлина. От своя страна тя улеснява деформацията, намалява вискозитета и влошава мажещите свойства на маслото, а при определени гранични условия води до разрушаване на адсорбирания маслен филм. Така се създават възможности за такива форми на взаимодействие между триещите се метали като дифузия, микрозаваряване,локално стопяване и др. Крайно проявление на тези процеси е аварийното явление, наречено задиране. За него е характерно не само микро и макроскопично деформиране, пренасяне по дифузионноадхезионен път на метала от една повърхност на друга, а е възможно стопяване и изтичане на по-леснотопимия метал. Даже да не се стигне до задиране повърхностите, формирани при такива условия, имат ниско качество. То се изразява във влошена грапавост, понижена твърдост, наличие на микропукнатини, намалена якост и т.н.

За да се избегне това, се използва облекчен режим на съединенията (механизмите, агрегатите) в началото на тяхната работа след ремонт, при което скоростно-товарните параметри се контролират и утежняват постепенно. По такъв начин преходният процес на измененията в съединенията и механизмите се осъществява като постепенен и еволюционен. В това се състои и същността на разработването.

Роля на мазането при разработването

При разработването, както при нормалната експлоатация на автомобилите маслото има следните функции-мажеща, уплътняваща, охлаждаща и промиваща. Всички те при разработването имат повишено значение предвид утежнените условия на местни претоварвания,по-интензивно образуване на топлина,лошо прилягане на триещите се повърхности и ускорено образуване на продукти от износването. При разработването добива специфично значение и друга страна на въздействието на маслото-химичната му активност и образуването на продукти на химичното взаимодействие с повърхностния слой на метала. Едно от характерните средства за управление на разработването е използването на масла със специални активни добавки.

Във връзка с тези функции съществено значение има вискозитетът на маслото. Колкото по-малък е той, толкова по-добре е охлаждането и отнасянето на продуктите от износването. Но заедно с това се намалява неговата мажеща способност. Общо взето, за разработването се използват по-ниско вискозни масла , отколкото за експлоатация на агрегатите.

Добавките към маслата за разработване не само стимулират образуване на химични продукти, но предизвикват и физико-химични ефекти в повърхностния слой, като намаляване на микро-твърдостта и якостта, пластифициране на метала (ефект на Ребиндер), увеличаване на размера на кристалите, намаляване на напреженията и др.

Голямо значение за разработването има и наличието на твърди 4астици в маслото. Ако те са достатъчно твърди и фини (съизмерими по размер с микро-неравностите на повърхността), могат да играят роля на абразив, който да ускорява изменението на микропрофила и достигане на стационарната стойност на грапавостта, както и да я намаляват. Друг клас частици със слоест строеж, каквито са графитът, молибденовия бисулфид, каолинът и др., могат да играят роля на твърда смазка и да влияят на триенето и износването при разработването.



Пътища за усъвършенствуване на разработването

Разработването като част от технологичния процес за ремонта може да се разглежда от гледна точка на качеството на ремонтната продукция и от гледна точка на качеството на ремонтната продукция и от гледна точка на разходите за нея. Ето защо работата за усъвършенстване на разработването върви по пътя на подобряване на геометричните и физико-химичните показатели на работните повърхности, което повишава трайността и ресурса на автомобилите, и по пътя на съкращаване на времето за разработване, с което се пести труд, енергия и материали. Единият и другият път водят основно до използване на специални масла за разработване. В по-ново време се появи и друго средство-добавки към горивото, чиито продукти след изгарянето попадат пак в маслото. Принципно нов подход е пропускането на електрически ток между сработващите се повърхнини.

При разработването електрическия ток предизвиква електроерозионни и електрохимични явления,които могат да бъдат окислителни или редукционни в зависимост от полярността на постоянния ток.Електроерозията е фактор на релефообразуването на повърхността и износването, а електрохимичното окисляване-на модифицирането на повърхностния слой с образуването на окисни филми. На фиг.1 и фиг.2 (виж Приложение) в приложението са показани схеми на подаването на ток към двигателя и криви на плътността на разпределението на грапавостта при използване на ток 2 и без него 1. Големината на тока при разработването е 3-6А при напрежение 0,8-1,2V.

Критерии и показатели на разработването

Тъй като разработването е сложен процес, той може да се характеризира само с един и при това пряк критерий. Ето защо се използват различни косвени критерии. В зависимост от характера си те отразяват с различна степен на интегриране влиянието на сработването на работните повърхности върху техническите или функционалните показатели на съединенията, група от съединения или целите агрегати. Използват се следните критерии.

1.Механични загуби в агрегата (възела, механизма);

2.Износване на сработващите се повърхности;

3.Плътност на прилягане на повърхностите;

4.Грапавост на повърхностите;

5.Образуване на топлина при триенето на повърхностите;

6.Ефективност на преобразуване на енергията на горивото;

Тези критерии се характеризират количествено със съответни показатели, които могат да бъдат един или няколко в зависимост от конкретните начини за измерване. Показателите могат също да отразяват различна степен на интегриране. При това условно могат да се нарекат прави и обратни в зависимост от това, дали стойността им расте или намалява в процеса на разработването.

Използват се следните показатели:

-големина на съпротивителния момент Мпр при превъртане на задвижващия или коляновия вал;

-концентрация на метала в маслото или намаляване на масата на детайлите m;

-показател на грапавостта Rа, Rz;

-налягане в цилиндрите (компресия) p в края на сгъстяването;

-дебит на газовете qг преминаващи в картера;

-разход на масло gм при работа на двигателя;

-температура на маслото tм ,охлаждащата вода tв или на отделни детайли tд;

-мощност P на двигателя;

-разход на гориво gе,G4;

-съпротивление R на електрическия ток, протичащ през съединенията.

Всеки критерий е свързан с някой от изброените показатели.

Характерно за показателите на разработването е, че те се изменят, което съответства на преходния характер на този процес.Именно тяхната динамика носи информация за протичането на и за края на разработването. За край на разработването се приема този момент t и съответната точка от графиката на показателя Пi за който (фиг. 3 виж Приложение)



Разновидности на разработването

Те са разгледани за най-сложния случай-разработването на двигателя.Основните варианти могат да се разграничат според начина на задвижването-с външна енергия или със собствена, т.е. при принудително задвижване отвън или със самозадвижване. В практиката е прието да се говори съответно за студено и горещо разработване. От своя страна студеното разработване може да бъде със или без компресия. Компресията се избягва чрез изваждане на запалителните свещи (дюзите) или сваляне на главата, а също с включване на докомпресионния механизъм. Горещото разработване може да се извършва без външно натоварване на двигателя (при празен ход) и под товар. От гледна точка на програмата на натоварването товарът може да бъде постоянен, променлив, изменящ се плавно, променливо или на степени.

Съществува значителна разлика между студеното и горещото разработване. При горещото разработване се проявява действието на горивния процес чрез нагряване на триещите се повърхности и детайли, при което се изменят размерите и сглобките, чрез нагряване на маслото, водещо до промени в неговите свойства, химично и физико-химичното му действие, чрез газовите продукти от изгарянето на горивото, смолите, лаковете и нагара от маслото и т.н. Студеното сработване без товар е най-леката форма на кинематично-силово взаимодействие между детайлите. То трябва да започва при ниска честота (около 600 min-1) предвид увеличената опасност от повреждане на повърхностите в началото, която се достига до около 1000 min-1 .На студеното разработване се пада основния дял от износването – 72%, срещу 12 и 16% при горещо (съответно при празен ход и с товар). При горещото разработване без товар двигателят се подготвя за натоварване, като се уравновесят топлинните деформации и напрежения, загрява се водата и маслото. То се използва и за окончателното натоварване. Някои автори препоръчват увеличение на степени, като се позовават на по-малко износване през време на разработването. Други автори смятат, че този въпрос е спорен. При преминаването на един режим към друг се изменят условията на триене, като временно се интензифицира износването, топлообразуването и др. Благодарение на сработването в новите условия настъпва ново стабилизиране. По такъв начин целият процес на сработването се сумира от редица временни процеси, отговарящи на степените на режима (фиг. 4, виж Приложение). Обвиващата крива показва общо снижаване на темпото на износването и стабилизирането.

2.Изпитване.


Произвежданите от даден завод двигатели се изпитват, за да се определят основните им динамични и икономически показатели, за да се провери износоустойчивостта и механичната якост на отделните им части, механизми и системи и, за да се разкрие работоспособността им като цялостни агрегати.

При конструирането на двигателя много параметри,които се изходни за изчислението му се подбират въз основа на известните теоретични и експлоатационни изследвания на съществуващите конструкции двигатели. Изпитването на двигателя трябва да потвърди правилността на техния избор.

Целта на изпитването на автотракторните двигатели може да бъде следната:

-установяване на оптималните фази на газоразпределението и на оптималния ъгъл на изпреварване на запалването или на впръскването на горивото;

-периодичен контрол на качеството на произвежданите от завода двигатели или качеството на ремонта на ремонтираните двигатели;

-контрол на сгъстяването на двигателя съгласно техническите изисквания застъпени в договора за производство;

-определяне на основните показатели на двигателя;

-изследване пригодността на даден вид горива или масло за работа на двигателя;

-изследване на влиянието на различни фактори върху работния процес на двигателя, върху неговата конструкция и др.

От казаното до тук става ясно, че с изпитването се цели да се провери съответствието между действителните и предписаните в техническите условия показатели на работата на двигателя: За разлика от изчисляването на показателите по теоретичен или предсказването им по вероятностен път изпитването установява реалните показатели за обекта. За целта се създават условия за функциониране на обектите(автомобилен двигател или др.), които могат да бъдат еднакви с експлоатационните (или да се използва самата експлоатация), близки до тях или съществено да се различават.

В зависимост от целта изпитванията на автотракторните двигатели могат да се разделят на три вида:

-контролни изпитвания;

-изпитвания за определяне на основните показатели на двигателя;

-научноизследователски изпитвания.

Обикновено двигателите се изпитват при установен работен режим, т.е.режим, при който основните показатели на двигателя (скорост на въртене, натоварване, топлинно състояние и др.) не се изменят в течение на времето.

За изпитването на двигателите в лабораторни условия са необходими следните стендове, уреди и апарати:

-стенд за измерване на въртящия момент;

-уред за измерване на въртящия момент;

уред за измерване на разхода на въздух;

-устройство за измерване на ъгъла на изпреварване на запалването или на впръскването на гориво;

-уреди за измерване на скоростта на въртене;

-уреди за измерване на температурата;

-уреди за измерване на налягането;

-апарати за снемане на индикаторната диаграма на двигателя;

-спомагателни уреди-хронометър, ареометър и др.

IV.Методология и методика за провеждане на изпитванията.

Разглеждаме методиката и методиката на изпитването на двигателите, за да структурираме теоретичните основи на този процес и по дедуктивен път да стигнем до практически резултати и доказателства.

За да се получи еднаквост и сравнимост на резултатите от изпитванията независимо от мястото на провеждането им и типа на двигателя, при всички видове изпитвания се спазват единни и задължителни норми, които най-често се отразяват в национални и международни стандарти. Различните видове изпитвания предполагат различен обем на измерваните показатели и параметри, но спазването на стандарта за всяко отделно изпитване или измервана величина е задължително.

В нашата страна все още не е въведен стандарт, уреждащ напълно всички нормативни изисквания за провеждане различните изпитвания на двигателите. Методиката се отнася за утвърждаването на опитни образци на новопроектирани двигатели (нови) от приемни узаконителни комисии и обхваща най-пълно основните, принципни и методологически изисквания за изпитването на двигателите. Поради това тя се трябва да се ползва напълно или частично и за останалите видове стендови изпитвания на двигатели с вътрешно горене. Методиката включва:

-подготовка на двигателя за изпитване;

-изисквания, на които трябва да отговаря изпитвания стенд;

-условия на изпитването;

-програма за провеждането на изпитването;

-обработване на резултатите от изпитването.

1.Подготовка на двигателя за изпитването

На изпитване се подлагат двигатели само след като са освидетелствани от техническия контрол на завода-производител и притежават съответния документ за това, както и двигатели в работещо състояние и след ремонт. Двигателите трябва да бъдат придружавани освен това и от следните документи:

-техническа характеристика;

-инструкция за експлоатацията, обслужването и ремонта на двигателя;

-микрометражни карти на основните детайли на двигателя, съставени преди разработването му, когато програмата за изпитванията предвижда определяне на показателите за надеждност в стендови условия.

Всички агрегати, с които двигателят работи в нормални експлоатационни условия, консумират известна полезна мощност, поради което снемането или замяната им при стендовите изпитвания се отразява на получените резултати за показателите на двигателя. Различните стандарти допускат различна комплективност на двигателя при изпитванията, но комплектността им винаги да съответства на онази съоръженост със спомагателни агрегати, при което са декларирани показателите на двигателя в съответния нормативен документ (нормала или стандарт). Тъй като мощността на двигателя се консумира от работната машина в реални експлоатационни условия, принципно най-правилно е по време на изпитванията той да бъде съоръжен всички необходими за неговата нормална експлоатация агрегати. По надолу посочваме тези агрегати:


А. Всмукателна система:


-въздухоочистител;

-шумозаглушител на всмукването;

-всмукателен колектор;

-ограничител на скоростния режим;

-устройство за рециркулация на картерните газове;

-устройство за подгряване на всмукателния колектор (регулира се така, че да осигурява максимална мощност на двигателя);


Б.Изпускателна система


Ако е невъзможно използването на оригиналната система, допуска се заменянето и при условия да има равенство на съпротивленията им.

-изпускателен колектор;

-моторна спирачка;

-тръбопроводи;

-шумозаглушител;

-изпускателна тръба;

-очистител на отработилите газове;

В.Горивоснабдителна уредба:


-горивоснабдителна помпа;

-карбуратор;

-устройство за впръскване на горивото (при бензинови и дизелови двигатели);

-филтър;


-горивонагнетателна помпа;

-тръбопроводи;

-разпръсквачи;

-регулатор на оборотите;

-дроселна клапа (за управление на пневматичния регулатор);

Г.Мазилна уредба:


-помпа;

-филтър;


-радиатор;

Д.Течностна охладителна уредба


Елементите й трябва да заемат на стенда същото положение спрямо двигателя, както при експлоатация, циркулацията на охладителната течност да стане единствено от помпата.

-помпа;


-термостат;

-радиатор (допуска се замяната му с друг еквивалентен топлообменник, но с равно съпротивление);

-вентилатор;

Е.Въздушна охладителна уредба:


-вентилатор;

-дефлектори;

устройство за регулиране на температурата;

Ж.Електрообзавеждане


Товарът на генератора е равен на необходимия за работата на двигателя товар, без да се зарежда акумулаторът.

З.Съоръжение за пълнене под налягане:


-компресор;

-топлообменник;

-помпа или регулиране на дебита на охладителния флуид;

И.Съоръжение за намаляване на вредните компоненти на отработилите газове (ако такова се предвижда):


-компресор за пусковото устройство на двигателя (при условие, че работи на празен ход);

Всички допълнителни агрегати, които се задвижват от двигателя, но се снемат при изпитването. Те са:

-компресор или помпа за спирачна уредба;

-хидроусилвател на кормилната уредба на автомобила;

-помпа за устройствата на окачването и за климатичната инсталация на автомобила;

-хидравлична помпа работната машина и др.;

Когато подобни агрегати не могат да бъдат демонтирани, мощността необходима за задвижването им, с прибавя към измерената мощност при изпитването.

При изпитването регулировките на двигателя трябва да съответства на стойностите, указани в техническата характеристика.

За целта преди започване на изпитването се извършва пълна проверка на състоянието на отделните уредби, както следва:
ЗАПАЛИТЕЛНА УРЕДБА:

-проверяват се и при необходимост се заменят филтриращите елементи;

- проверяват се типът и състоянието на жигльорите на карбуратора;

-проверяват се ъгълът на изпреварване на впръскването, дебитът на горивонагнетателната помпа, типът и състоянието на разпръсквачите и функционирането на регулатора на скоростния режим;


ХЕРМЕТИЧНОСТ НА РАБОТНОТО ПРОСТРАНСТВО:

След регулиране на хлабините в клапанния механизъм се проверява дали налягането в края на сгъстяването, измерено с компресор, е в съответствие с техническата характеристика.

При изпитването двигателят задължително се подлага на разработване по работни режими, предписани от завода производител, с обща продължителност, не по-голяма от 60h;
МАЗИЛНА УРЕДБА:

-проверяват се и при необходимост се заменят филтриращите елементи на маслените филтри;

-проследява се налягането на маслото в магистралата на празен ход и на номинален режим;

2.Изпитвателен стенд


Стендът за изпитване на двигателя трябва да притежава следните основни устройства:

-устройство за закрепване на двигателя;

-устройство за натоварване на двигателя;

-елементи за свързване на двигателя с устройството за натоварване му;

-система за снабдяване на двигателя с гориво;

-система за поддръжка на необходимото топлинно състояние на двигателя;

-система за отвеждане на отработилите газове и картерните газове извън помещението на стенда;


  • органи за управление на двигателя;

  • -пулт за управление на двигателя;

  • апаратура за извършване на измервания;

Използваните уреди и устройства трябва да дават възможност за измерване и определяне на параметрите и показателите на двигателя и на стойностите, характеризиращи състоянието му с една необходима и достатъчна точност. Трите групи измервани стойности, задължителните измервани параметри и показатели, параметрите, характеризиращи състоянието на двигателя и изчислителните показатели, както и препоръчителната за измерването им точност, са в табл. 1 (виж Приложение).

Параметрите, изброени в табл. 1 (виж Приложение) се измерват с уреди и апаратури, чиято точност се контролира периодично в контрол на измервателните уреди.



3.Условия на изпитването


Условията на околната среда и на функционирането на измерителните съоръжения и стенда оказва значително влияние върху показателите на двигателя. За да се осигури коректност на резултатите, необходимо е д се спазват следните най-общи изисквания:

Използват се експлоатационни материали (гориво, масло, охладителна течност и др.), указани в техническата документация на производителя или еквивалентни на тях. Горивото и маслото трябва да имат документи, удостоверяващи съответствието на физико-химичните им показатели на стандартизационните документи за тях.

Параметрите на въздуха в помещението на изпитвателния стенд, трябва да бъдат близки до стандартните атмосферни условия. Температурата на въздуха в помещението не трябва да надвишава 40C.

Двигателят се монтира на стенда в положение, съответстващо на работата му в експлоатационни условия, ако това е необходимо за нормална му работа.

Ако липсват други указания от завода-производител:

-температурата на охладителната течност на изхода от двигателя се поддържа 80-90C;

-температурата на стените на работното пространство трябва да бъде равна или по-малка от максимално допустимата температура;

-температурата на маслото на входа в маслената магистрала се поддържа 85-90С;

-температурата на горивото на входа в карбуратора или горивонагнетателната помпа не се различава от температурата на околния въздух с повече от 5С.

Системата за отвеждане на отработилите газове от помещението на изпитвателния стенд не трябва да създава на изхода на изпускателната система на двигателя налягане, различаващо се с повече от 740Pa от барометричното.

За поддържане на зададеното топлинно състояние на двигателите за транспортни средства се допуска отдухването на двигател от допълнителен вентилатор и оросяването на масленото корито на двигателя.

Поддържането на зададеното топлинно състояние на двигателите на транспортни средства, чието охлаждане се извършва от насрещния поток въздух,се осъществява от специална уредба. Тя осигурява обдухването на двигателя от въздух със скорост, съответстваща на скоростта на движение на транспортното средство на предавка с най-малко преводно отношение.



4.Програма на изпитването


Характерът и видът на изпитванията определят и различна по обем програма за тях.

Независимо от това съществува следната обща принципна последователност на необходимите дейности при изпитванията:

Първоначален микрометра и външен оглед на основните части на двигателя.

Сглобяване, регулиране и разработване на двигателя.

Първоначално определяне на енергетичните показатели на двигателя чрез снемане на предвидените характеристики. Количеството им зависи от вида на изпитването. При приемни изпитвания се снемат:

-външна скоростна характеристика;

-регулаторни характеристики;

характеристики по натоварването;

-характеристика на условните механични загуби.

Първоначално определяне на разхода на масло.

Изпитване на надеждност в стендови условия.

Вторично определяне на разхода на масло. Вторично определяне на енергетичните показатели на двигателя чрез снемане на предвидените характеристики.

Разглобяване на двигателя.

Вторичен микрометраж и външен оглед на основните части на двигателя.

Съставяне на отчет за проведените изпитвания и заключение за резултатите от изпитването.

5.Общи изисквания за провеждане на изпитването


Обемът на измерванията зависи от целите и вида на провежданите изпитвания. При всички случаи се спазват следните най-общи изисквания:

При снемането на характеристиките на двигателя той трябва да работи в границите на препоръчаните от производителя минимална устойчива честота при пълен товар и максимално допустима честота на въртене на коляновия вал, освен ако самата характеристика не налага други ограничения. Броят на режимите, при които се извършват измерванията, трябва да бъде достатъчен, за да се определи точно формата на кривата в целия работен диапазон.

Всички стойности на параметрите, подлежащи на измерване, се нанасят в протокол.

Измерването се извършва само след като натоварването, честотата на въртене на коляновия вал и топлинното състояние са се стабилизирали, т.е. Остават приблизително постоянни не по-малко от една минута, при което:

-честотата на въртене на коляновия вал по време на измерванията се поддържа постоянна;допустимото отклонение на фактическа честота от зададената е  1%;

-измерванията на натоварването, честотата на въртене, разхода на гориво и характерните температури на двигателя се извършват едновременно.

Стойностите на въртящия момент и часовия разход на гориво, служещи за построяване на характеристиките, представляват средноаритметичната стойност на две последователно извършени измервания, различаващи се помежду си с не повече от 2%.

Продължителността на измерването на честотата на въртене и разхода на горивото на двигателя трябва да бъде не по-малко от 30 секунди при автоматично действащ разходомер, командван ръчно, за да се осигури изискваната точност на резултатите.

Преди снемането на характеристиките горивните камери и челата на буталата на двигателите се почистват от нагар, а клапаните се претриват в седлата си и отворите на гориворазпръсквачите се почистват, ако е необходимо.

V.Спирачни устройства и уредби.

Един от най-важните елементи на съоръженията за разработване и изпитване е натоварващото устройство. Неговото предназначение е да създава съпротивление срещу въртенето на изходния вал на изпитвания (разработвания) агрегат, чиято количествена мярка е големината на спирачния момент. Поради това в практиката натоварващите устройства се наричат спирачки.



1.СПИРАЧНИ УСТРОЙСТВА


Използват се три типа спирачки-механични, хидравлични и електрически. При механичните източник на спирачната енергия е триенето, при хидравличните-съпротивлението на течността срещу разкъсване, външното и вътрешното й триене, а при електрическите-енергията на електромагнитното поле. В настоящия момент най-разпространени са електрическите и хидравличните спирачки.

1.1.Електрически спирачки


Те са два вида-постоянно и променливо токови, при което се използват съответно машини за постоянен и променлив ток. Към електрическите се отнасят и спирачките, използващи вихрови токове.

Електрическите машини, които се използват в спирачните стендове (без вихротоковите) са обратими, т.е. могат да се задвижват в режим на генератор и двигател. В първия случай те се задвижват от агрегатите, като ги товарят и произвеждат енергия. Във втория случай те задвижват агрегатите постоянно (например при студено разработване) или само при пускането. В този вариант е желателно да има възможност за изменяне на честотата на въртенето. На горните изисквания в най-голяма степен отговарят постояннотоковите и асинхронните машини.



Постояннотоковите двигателно-спирачни устройства (фиг. 5, виж Приложение) имат за основа постояннотокова обратима машина 3, която като двигател получава енергия от постояннотоковия генератор 2, задвижван от асинхронния двигател 1. Последните две машини са също обратими.В ролята си на генератор-спирачка машината 1, се задвижва от изпитвания двигател 6 и получава ток за възбуждането си (в случай на независимо възбуждане) от генератора 4, задвижван от асинхронния двигател 5. Произвежданата енергия се подава на генератора 2, който, работейки в двигателен режим, задвижва двигател-генератора 1, произвеждащ енергия. Това съчетание от електрически машини, работещи обратимо, се нарича Леонардова група. Поради сложността и високата цена тя рядко се използва за производствено разработване и изпитване.

Променливотоковите двигателно-спирачни устройства съдържат само една машина-асинхронен двигател-генератор. Той може да работи основно в два режима-двигателен и генераторен.

Възможен е и спирачен режим, който на практика не се използва.



Вихровотоковите спирачни устройства (наречени още индукционни или редукторни) съдържат ротор 4 и статор 2 (фиг. 6, виж Приложение), при електромагнитното взаимодействие на които се създава спирачен момент. Роторът е изпълнен като двуредно зъбно колело от мека стомана. Статорът има една пръстеновидна намотка 1, охлаждана с вода, която създава тороидно магнитно поле. От намагнитва зъбите на ротора разнополюсно, а той при въртенето си индуктира токове на Фуко в пръстените 3. Пръстените, статорът и роторът се загряват и топлината се отвежда от охлаждащата вода. Така енергията на статора се превръща в топлина. Тези спирачки са реверсивни, но необратими.

1.2.Хидравлични спирачки


Те също са два вида-динамични и обемни.Динамичните са роторни и са аналогични на лопатковите хидравлични машини, но освен с лопатки съпротивлението срещу относителното движение на ротора и статора може да се създава и от профилни щифтове, разположени върху тях. Използват се също въртящи се и неподвижни дискове, които могат да бъдат гладки, с отвори или с изкуствени грапавини за увеличаване на съпротивлението срещу въртене. Описаните типове се наричат съответно турбинни, щифтови дискови. Обемните спирачки са аналогични на съответните помпи-бутални и зъбни.

На фиг. 7 (виж Приложение) е показана схема на хидродинамична лопаткова спирачка, използвана за първи път от английския инженер Фруд през миналия век. Спирачките тип Фруд са с широк мощностен диапазон, като горната граница достига няколко десетки хиляди киловата при сравнително малки габарити и маса. Основа за това е зависимостта на спирачния момент Mс f(r5).

Работното колело 1 е с двустранен работен профил, в чиито тороидни канали с полуяицевиден профил са разположени в радиално направление плоските лопатка 4. Статорът 2 има аналогични тороидни канали, но без лопатки, в които се подава водата през отворите 3. При излизане на водата от отворите тя има неголяма скорост по направление на оста им. Под действието на въртенето на ротора тя придобива ново движение-тангенциално, а под действието на центробежната сила-и радиално. За ускоряването на масата вода в тези две направления е необходима енергия, която се осигурява от натоварвания двигател. Освен това водата извършва сложно движение в междулопатковото пространство, при което се развива интензивно вътрешно и външно троене с генериране на топлина, която също се компенсира от енергията на двигателя. Накрая той компенсира и триенето в лагерите на спирачката.

Регулирането на спирачките тип Фруд, т.е. изменението на спирачния момент, може да се осъществява по два начина-чрез изменение на напълването с вода и чрез изменението на активното взаимодействие между ротора и статора. При втория вариант се използва подвижна преграда (шибър) 5 между ротора и статора, която може да ги изолира в хидродинамичен смисъл напълно, частично или да не ги изолира. Така се получава различен спирачен момент.

Под характеристиката на една спирачка и по-точно под външна характеристика се разбира зависимостта на спирачната мощност или на спирачен момент от честотата на въртенето.

При асинхронните спирачки моментът зависи от честотата на тока и честотата на въртене (респективно хлъзгане). При хидродинамичните спирачки той е функция на квадрата на честотата на въртенето и на степента на запълване на работния обем с вода.



2.СПИРАЧНИ УРЕДБИ


Спирачното устройство е основната част на спирачната уредба. В нейния състав влизат редица спомагателни елементи, без които изпитването не е възможно. Към тях се отнасят източници на вода (помпи, резервоари, арматура), охладителни инсталации (при работа на затворен воден цикъл), източници на ток, преобразуватели на честота (с цел подаване на изработената енергия в генераторен режим в мрежата), силоизмерителни устройства, редуктори, мултипликатори и др.

Подложеният на натоварване агрегат е свързан пряко с ротора на спирачката и те се въртят с еднаква честота. Силовото взаимодействие между ротора и статора протича косвено-с участието на работна течност или електромагнитно поле, благодарение на което въртящият момент се предава и на статора, като се стреми да го завърти. Следователно въртящият момент може да се измери на ротора или статора. По-удобен е вторият вариант. Ако на статора се осигури възможност да се върти свободно чрез подходящо лагеруване, той се завърта и спирачен момент няма да има. Ако се задържи чрез обратен момент, осъществява се спиране, което може да се контролира количествено чрез измерване на обратния момент. Той може да се създаде чрез лостово или махално окачване на подходяща тежест, чрез свиване на пружина, усукване на прът или просто от реакцията със свързващите болтове на статора. От гледна точка на възможността за измерване най-подходящи са първите два варианта.

Пригодените за свободно завъртане (с минимални загуби) на статора чрез подходящото му лагеруване и приспособени за възпрепятстване на това завъртане с възможност за измерване на задържаща сила (момент) спирачки се наричат балансирани или пендели.

Най-широко разпространени при ремонта са уредбите на основата на асинхронните машини. У нас се използват съветските серийни стендове от фамилията КИ с електрически машини тип АКБ. Асинхронните машини АКБ са изпълнени като балансирани с махално силоизмерително устройство и воден натоварващ реостат, задвижван от реверсивен усилващ двигател, което позволява да се автоматизира изпълнението на програмата на натоварването. За стабилизиране и характеристика на реостата (който се напълва с разтвор на калцинирана сода) е предвидена помпа за принудително разбъркване, хомогенизиране по температура и състав и охлаждане.

Увеличаването на мощността на автомобилните двигатели и тяхното форсиране налага все повече да се използват лопаткови хидравлични спирачки. В съвременните спирачки от този тип се прилага регулиране на натоварването чрез изменяне на напълването със специални клапани. Това дава известно предимство пред шибърното регулиране във връзка с автоматизацията на управлението на режимите.

VI.Опитна уредба за изпитване на двигатели

В училищната лаборатория e монтиран спирачен стенд КИ-5542 (Русия), на който може да се извърши студено разработване, горещо разработване без и с товар, определяне на мощността, разхода на гориво, определяне на максималната честота на въртене на празен ход и минимално устойчивата честота на празен ход.



1.Студено разработване на двигателя.


Включваме електромашината (бутон S5 на фиг. 8, виж Приложение). Потапяме електродите в разтвора до завъртването на двигателя (бутон S7 на фиг.10).

Понататъшното регулиране на честотата на въртене на ротора на електромашината се извършва с изменение на дълбочината на потапянето на електродите на дълбочината в разтвора, чрез бутон S7 или S6.Режимът на разработването се задава съгласно технологичния процес на разработването.



2.Горещо разработване на двигателя.


При преход от студено към горещо разработване минималната честота на въртене на машината трябва да бъде (600-700 min-1) по електротахометъра.

Започваме подаване на гориво от резервоара, а триходовия кран оставяме в положение “двигател”.

Започваме подаване на гориво към двигателя, като лоста за подаване на горивото 3 се поставя в средно положение.

След като двигателя заработи (което се установява по отклонението на стрелката на силоизмерителния механизъм на дясно от нулата), намаляваме подаването на гориво, ограничавайки честотата на въртене до 600-700 min-1.

По нататък честотата на въртенето се поддържа с помощта на лоста за подаване на горивото.

3.Разработване на двигателя с товар.


Такова разработване е възможно, когато честотата на въртене на ротора на електромашината е по-висока от синхронната.

Необходимото натоварване се задава в съответствие с режима на разработването и честотата на въртенето на коляновия вал с бутона S7.

По нататъшното регулиране на натоварването и честотата се извършва чрез електродите на реостата и лоста за подаване на гориво.

4.Изпитване на двигателя.


Изпитването на двигателя, след като е приключило разработването с товар служи за проверка на качеството на ремонта и регулировките на механизмите на двигателя. За определяне на мощността извършваме следното.

Поставяме лоста за подаване на гориво в положение съответстващо на максималното подаване на гориво.

Натоварването с електродите на реостата извършваме с бутона S7.На изпитателен режим се работи не по-малко от 5 мин. По скалата на силоизмерителния механизъм определяме натоварването, а честотата на въртене на коляновия вал-по цифровия тахометър 4.

Мощността се определя по формулата:



к.с., където

Ne-ефективна мощност на двигателя (к.с.);

P-показание на стрелката по скалата циферблата на тегловния механизъм в условни килограми, съответстващи на масата на товара, приложен на рамото равно на 0,716м;

n-честота на въртене на ротора на електромашината по тахометъра, обмин;

Едновременно с определяне мощността на двигателя се определя и разхода на гориво.

Часовия разход на гориво се определя по формулата:



,

където Gч-часовия разход на гориво (кг/ч);

t-продължителност на замерването (s).

Относителния разход на гориво се определя по формулата:



Където qe-относителния разход на гориво (г/ч);

Gч-часовия разход на гориво (кг/ч);

Ne-ефективната мощност на двигателя (к.с.)



VII.Изводи


1.Чрез изпитването се установяват действителните динамични и икономични показатели на двигателите, за да се прецени качеството на конструкцията, на изработката или на ремонта им.


2.След като по предварителни изчисления се конструира и се изработи, двигателят се подлага на пълно лабораторно изпитване. При него се установяват действителните основни показатели и изменението им при различни режими на работа. По данните от лабораторното изпитване се построяват криви, които дават представа за стойността на показателите и за характера на изменението им.
3.В дипломната работа са разгледани някои теоретични страни от изпитването на двигателите в условията на ремонтните предприятия. В края на дипломната работа се прави описание на опитната уредба в лабораторията на училището. Моралното и физическото износване на монтирания на нея двигател не позволяват продължителното му натоварване.

ЛИТЕРАТУРА


Генов, Г.Д. и др.Изпитване на двигатели с вътрешно горене.Техника, София, 1979;

Лулчев, И.Б.Микролитражни двигатели.Техника, София, 1978;

Младенов, К.Д.Устройство на АТК.Техника, София, 1991;

Стойков, С.Н.Технология на ремонта на двигателите.Техника, София, 1991;

Хлебаров, Л.Г.Двигатели с вътрешно горене.Техника, София, 1987;

Цветков,К.И. и др.Експлоатация, ремонт и изпитване на двигатели с вътрешно горене.Техника, София, 1989.

СЪДЪРЖАНИЕ


Май 2011 г. 1

II. ­I. Увод 2

III. Същност и цели на разработването и изпитването. 3

1.Разработване. 4

2.Изпитване. 11

IV. Методология и методика за провеждане на изпитванията. 13

1.Подготовка на двигателя за изпитването 14



А. Всмукателна система: 14

Б.Изпускателна система 15

В.Горивоснабдителна уредба: 15

Г.Мазилна уредба: 15

Д.Течностна охладителна уредба 16

Е.Въздушна охладителна уредба: 16

Ж.Електрообзавеждане 16

З.Съоръжение за пълнене под налягане: 16

И.Съоръжение за намаляване на вредните компоненти на отработилите газове (ако такова се предвижда): 16

2.Изпитвателен стенд 18

3.Условия на изпитването 19

4.Програма на изпитването 20

5.Общи изисквания за провеждане на изпитването 21

V. Спирачни устройства и уредби. 22

1.СПИРАЧНИ УСТРОЙСТВА 23



1.1.Електрически спирачки 23

1.2.Хидравлични спирачки 24

2.СПИРАЧНИ УРЕДБИ 26



VI. Опитна уредба за изпитване на двигатели 27

1.Студено разработване на двигателя. 28

2.Горещо разработване на двигателя. 28

3.Разработване на двигателя с товар. 29

4.Изпитване на двигателя. 29

VII. Изводи 30

ЛИТЕРАТУРА 32

СЪДЪРЖАНИЕ 33

ПРИЛОЖЕНИЕ 34


ПРИЛОЖЕНИЕ





Каталог: files -> files
files -> Р е п у б л и к а б ъ л г а р и я
files -> Дебелината на армираната изравнителна циментова замазка /позиция 3/ е 4 см
files -> „Европейско законодателство и практики в помощ на добри управленски решения, която се състоя на 24 септември 2009 г в София
files -> В сила oт 16. 03. 2011 Разяснение на нап здравни Вноски при Неплатен Отпуск ззо
files -> В сила oт 23. 05. 2008 Указание нои прилагане на ксо и нпос ксо
files -> 1. По пътя към паметник „1300 години България
files -> Георги Димитров – Kreston BulMar
files -> В сила oт 13. 05. 2005 Писмо мтсп обезщетение Неизползван Отпуск кт


Сподели с приятели:




©obuch.info 2024
отнасят до администрацията

    Начална страница