Файл: Взоров, Б. А. Форсирование тракторных двигателей.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 83

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

S/Z) = 1,14-1,2. Наличие некоторых моделей с S/D<. 1 не харак­ терно. Такие двигатели целесообразны при V-образной схеме, повышенной жесткости корпусных деталей и коленчатого вала, строго ограниченных удельных показателях по массе, относи­ тельно малых габаритах. Таким образом, рациональное зна­

чение S/D для

рядных двигателей с малыми и большими диа­

 

 

 

 

метрами

цилиндров

находится

п, оВ/тн

 

 

в пределах 1,0—1,15. Для дви­

 

 

гателей с цилиндрами средне­

 

 

 

 

го размера и особенно

V-об-

 

 

 

 

разных

приемлемым

является

 

 

 

 

отношение S/D = 0,9ч-1,0.

 

 

 

 

 

Частота вращения. Часто­

 

 

 

 

та вращения тракторных дизе­

 

 

 

 

лей, являющаяся одним из па­

 

 

 

 

раметров, определяющих лит­

 

 

 

 

ровую

 

мощность, непрерывно

Рис. 3. Изменение

средней

частоты

возрастает (рис. 3).

Так,

за

вращения тракторных дизелей СССР

период 1947—1970 гг. она уве­

и США в период

1947—1970 гг.:

личилась у дизелей,

выпускае­

----------

частота вращения тракторных ди­

мых

в США,

с

1660

до

зелей

С С С Р : ------------- частота

вращения

 

тракторных дизелей США

2060 об/мин. В СССР с 1966

 

 

 

 

по 1971 г. форсированы по ча­

 

 

 

 

стоте

вращения

модели,

нахо­

дящиеся на производстве, и созданы новые высокооборотные двигатели.

Относительно низкая частота вращения тракторных дизелей

СССР в 1970 г. объясняется тем, что наряду с новыми и модер­ низированными моделями, имеющими частоты вращения 1800— 2200 об/мин, на производстве находятся еще старые двигатели, частота вращения которых равна 1070—1300 об/мин. Снятие с производства устаревших моделей, которое будет осущест­ влено до 1975 г., и дальнейшее форсирование новых моделей резко повысит среднюю частоту вращения, что и отражено на рис. 3.

В зависимости от конструктивной схемы двигателя, числа цилиндров и отношения хода поршня к диаметру цилиндра частота вращения двигателя отличается от приведенной средней величины. Так, для двигателей с диаметром цилиндров до 105 мм и с числом цилиндров 4—6 примерная частота вращения равна 2600—3200 об/мин; для двигателей с диаметром цилиндра до 130 мм и числом цилиндров 6—8 2300—2500 об/мин; для двигателей с диаметром цилиндров 130—150 мм и с числом цилиндров 8—12 1900—2000 об/мин.

Повышение частоты вращения повлекло за собой и увели­ чение средней скорости ст поршня, несмотря на некоторое уменьшение отношения S/D. Современные двигатели имеют ст =

12


= 9-1-10 м/с. При дальнейшем увеличении частоты вращения п, очевидно, возрастет и ст.

Удельная металлоемкость. Для оценки двигателя по коли­ честву металла, заложенного в его конструкцию, пользуются удельной металлоемкостью, т. е. отношением общей массы дви­ гателя к рабочему объему, выраженному в литрах, или к мощ­ ности, выраженной в лошадиных силах. В первом случае полу­ чается литровая масса, а во втором — удельная масса. Эти обе величины приводят в числе других оценочных параметров дви­ гателя. Однако более характерным показателем при оценке форсирования следует считать удельную массу. Справедливость этого проявляется при форсировании двигателя любым из су­ ществующих способов, так как при этом литровая масса остается неизменной, а потому и не отражает нового качества модели — меньшую удельную металлоемкость. Удельная масса при фор­ сировании существующих моделей или же создании новой с более высокой литровой мощностью (при неизменном рабочем объеме) полностью отражает получаемую экономию металла. Кроме того, литровая масса представляет величину, отнесенную

к

рабочему объему, который сам по себе,

без учета получаемой

в

нем мощности, не характерен, в то

время как удельная

масса является конкретной величиной, показывающей, сколько металла заложено в двигатель на каждую лошадиную силу.

Рассмотрение удельной массы тракторных двигателей пока­ зывает, что с увеличением числа цилиндров удельная масса уменьшается от 7,5 кг/л. с. у трехцилиндровых двигателей до 4,0 кг/л. с. у двенадцатицилиндровых. Приведенные цифры от­ носятся к двигателям без наддува, применение которого снижает удельную массу примерно на 25—30%, т. е. обратно пропор­ ционально увеличению мощности.

Форсирование тракторных двигателей повышением частоты вращения, применением наддува или комбинированным мето­ дом, а также применение легированных сталей, наиболее ра­ циональных конструкций деталей и совершенствование техноло­ гии литья корпусных деталей позволило значительно снизить удельную массу тракторных дизелей, приблизив ее к удельной массе карбюраторных двигателей.

В перспективе следует ожидать дальнейшего понижения удельной массы до 2,0—4,5 кг/л. с.

Способ охлаждения. В тракторных дизелях преимуществен­ ное применение получило жидкостное охлаждение. Так, напри­ мер, в США из 167 выпускаемых моделей дизелей с жидкостным охлаждением— 155, а с воздушным— 12 («Дейтц»), т. е. 7%. В Англин из 85 моделей тракторных дизелей 31 модель вы­ пускают с воздушным охлаждением, что составляет 36% («Ко­ вентри-Виктор», «Листер», «Петтерс»); в ФРГ из 81 модели — 22, или 27% («Дейтц», «Эйхер», MWM); в СССР из 19 моде­ лей— 6 (ВТЗ и ЧТЗ), или 32%, включая опытные образцы.

13


Вместе с тем воздушное охлаждение имеет преимущество при эксплуатации тракторов в безводных районах. Отсутствие радиатора и водяного иасоса также является достоинством кон­ струкции такого двигателя. Дизели с воздушным охлаждением с диаметром цилиндров не более 120 мм достаточно хорошо зарекомендовали себя, и поэтому производство их вполне целе­ сообразно параллельно с производством двигателей жидкост­ ного охлаждения. Рациональным также является создание уни­ фицированных конструкций с обоими способами охлаждения.

По мере совершенствования конструкции, увеличения диа­ метра цилиндра и удешевления производства дизелей с воздуш­ ным охлаждением будет возрастать и их доля в общем количе­ стве моделей тракторных дизелей..

3. ПОВЫШЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ

Классификация дизелей. Существуют различные методы классификации тракторных дизелей. Они отличаются классифи­ кационным параметром. Таким параметром могут являться основные размеры 5 и D\ иногда основой классификации яв­ ляется применяемость дизеля на тракторе того пли иного типа. Целесообразно классифицировать тракторные дизели по их рабочему объему (литражу), поскольку это наиболее объектив­ ный критерий. Пример такой классификации приведен в табл. 2.

| Типоразмер

I

п

ш

IV

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2

Типоразмеры тракторных дизелей в зависимости

от литража

 

 

 

 

трудоемкостьУдельная техни­ обслуживаниического (чел.-ч)

 

 

 

 

 

)

 

эффективныйУдельный расход гитоплива/л .с.ч . (не более)

 

 

 

0 °

 

трудоемкостьУдельная техни­ обслуживанияческого (чел.-ч

 

унификацииСтепень в %

 

 

« О

cN

Е*

Типоразмер

Е*

—о

>S Н

и

 

 

 

 

 

 

а

о

а

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

1 V

a

 

 

 

 

 

 

 

<Т)

U

•Н.

 

а

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

ь:

з

га

 

 

2.

 

 

 

 

Ь

 

 

о

 

н

 

 

 

 

Б*

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н

 

2—2,5

190

75

0,024

V

9—10

185

35

0,048

4—4,5

190

90

0,032

V I

11 —15

185

75

0,048

4,5— 6,5

185

70

0,040

V II

20—25

180

70

0,048

6 - 8

185

90

0,018

V III

30—35

180

70

0,048

Дизели тракторов и самоходных шасси тяговых классов 0,6 и 0,9 тс. Наиболее легкие двигатели для тракторов и самоход­ ных шасси в классе 0,6 тс тяги относятся к I типоразмеру

и


дизелей с рабочим объемом 2—2,5 л. Преобладающими в этом тяговом классе до 60-х годов являлись двигатели с малым чис­ лом цилиндров — одно-, двух- и трс.хцилиидровые. Во второй половине 60-х годов в этом классе двигателей прочное место заняли четырехцилиндровые модели; одноцилиндровые были сняты с производства, а выпуск двухцилиндровых резко сокра­ щен. Это обусловлено повышением энергоиасыщенности тракто­ ров всех классов и необходимостью форсирования двигателей выше того предела, при котором малоцилиндровые схемы со­ храняют некоторые преимущества. Такими преимуществами яв­ ляются относительно низкая стоимость и меньшая трудоемкость технического обслуживания. В то же время малоцилиидровые схемы обладают неуравновешенностью, неравномерностью кру­ тящего момента и большой удельной массой. Практика показы­ вает, что до мощности 30 л. с. двух- и трехцилнпдровые двига­ тели еще рентабельны при налаженном производстве. При большей мощности становится целесообразным выполнять ди­ зели I типоразмера четырехцилнндрозыми.

Длительное время в отечественном двигателестроешш в дан­ ном классе выпускался одноцилиндровый двигатель водяного охлаждения Д-20 Харьковского тракторного завода (ХТЗ) мощ­

ностью 18 л. с. Он был

заменен двухцилиндровым дизелем

воздушного охлаждения

Д-21 (ВТЗ) с диаметром цилиндра

105 мм и ходом поршня

120 мм. Двигатель Д-21 применяется

на тракторах Т-25 и самоходных шасси СШ-16.

Форсирование двигателей данного класса осуществляется обычно за счет повышения скоростного режима и увеличения среднего эффективного давления. Наддув двигателей данного типа нерентабелен и поэтому не применяется. Учитывая неурав­ новешенность двухцилиндрового дизеля Д-21, несмотря на наличие специального уравновешивающего механизма, вряд ли можно ожидать значительного скоростного форсирования этого дизеля. По-видимому, мощность 30 л. с. является для пего пре­ дельной. В случае необходимости повышения энергонасыщен­ ности тракторов и самоходных шасси тягового класса 0,6 тс возможно создание дизеля I типоразмера с большей мощностью, по в четырехцилиндровом исполнении. Такие дизели, как ряд­

ной, так и V-образной схем,

довольно

широко

выпускаются

в Англин■— «Перкинс 4.107(ТА)»,

«Лейланд

DE

138»; в Ита­

лии— «Фиат» для тракторов

315,

312С

и

481Р,

а также в

ГДР — заводом Кюневальде — двигатель 4KV. По своим удель­ ным параметрам эти дизели значительно превосходят двухци­ линдровые. Литровая мощность у них достигает 18—20 л. с./л и удельная масса 5,5—7,5 кг/л. с. Благодаря меньшей массе воз­ вратно-поступательно движущихся частей частота вращения таких дизелей достигает 2500—3000 об/мин. Высокий уровень форсирования по частоте вращения и обеспечивает столь высо­ кие удельные показатели этих дизелей.

15

I


Тракторные дизели II типоразмера с рабочим объемом 4— 4,5 л предназначены для пропашных тракторов класса 0,9 тс.

Обычно это дизели мощностью 50 л. с., в которых так же,

как

и в дизелях I типоразмера, наддув не применяется. Таким

ди­

зелем является четырехцилиндровый дизель ВТЗ воздушного охлаждения Д-37Е мощностью 50 л. с. при 1800 об/мин, пред­ назначенный для тракторов Т-40, Т-40А, Т-28Х4. Предшествую­ щая модель этого дизеля Д-37М имела мощность 40 л. с. при 1600 об/мин. Таким образом, двигатель форсировали по частоте вращения.

Рядные четырехцилиндровые дизели этого класса широко применяются за рубежом. Несмотря на некоторую неуравнове­ шенность (силы инерции 2-го порядка) эти двигатели обеспе­ чивают требуемые показатели и экономически достаточно эф­ фективны.

На двигателях семейства ВТЗ применен непосредственный впрыск топлива в полусферическую открытую камеру в поршне с завихрением воздуха, поступающего в дизель, во впускном канале. Это обеспечивает топливную экономичность, характе­ ризуемую эффективным удельным расходом до 185 г/л.с. ч., и среднее эффективное давление до 6,02 кгс/с.ч2.

Дизели пропашных тракторов тягового класса 1,4 тс. Для данного класса наиболее массовых универсальных пропашных тракторов применяют дизели III типоразмера с рабочим объ­ емом 4,5—6,5 л. Широкий диапазон рабочих объемов обусловлен соответствующим диапазоном мощностей, потребных для трак­ торов данного класса. В этом тяговом классе мощность изме­ няется от 55 до ПО л. с. В связи с этим на нижней границе указанного мощностного диапазона применяют четырехцплиндровые дизели, а на верхней — шестпцилиндровые.

Наиболее массовым отечественным дизелем этого класса является дизель Д-50 Минского моторного завода (ММ3) для трактора «Беларусь» и его модификаций. Четырехцилнидровый вихрекамерный дизель Д-50 водяного охлаждения с диаметром цилиндра 110 мм и ходом поршня 125 мм имеет мощность 55 л. с. при 1700 об/мии и в форсированной модификации 60 л. с. при 1800 об/мин. Вихрекамерный способ смесеобразования пред­ определяет несколько худшую топливную экономичность дизеля Д-50, характеризуемую эффективным удельным расходом 195— 200 г л. с. ч. Для обеспечения возросших требований к энергонасыщенности трактора ММ3 и НАТИ разработана высоко­ форсированная модель дизеля Д-240 с непосредственным впры­ ском топлива в дельтовидную камеру в поршне (типа ЦНИДИ). Дизель форсирован по частоте вращения до 2200 об/мин и развивает эффективную мощность 75 л. с. Объемно-пленочный способ смесеобразования обеспечивает эффективный удельный расход топлива 175—180 г/л. с-ч и малую динамичность про­ цесса, что важно для повышения надежности двигателя.