При анализе нагрузочных характеристик можно выразить экономичность работы двигателя на различных частотах вращения коленчатого вала в условиях неполного использования мощности двигателя. Каждую характеристику снимают при постоянной частоте вращения коленчатого вала последовательным увеличением подачи топлива, начиная с режима холостого хода до нагрузок, соответствующих полной подаче топлива.
Основные энергетические, экономические и конструктивные показатели двигателя выявляют в результате его испытаний. В зависимости от цели и назначения различают испытания: приёмо-сдаточные и исследовательские.
Приёмо–сдаточные испытания поводят с целью контроля качества изготовления или ремонта двигателя, а в процессе эксплуатации – для проверки стабильности принятых регулировок, энергетических и экономических показателей двигателя и сравнения их с данными технической документации предприятия – изготовителя.
Исследовательские испытания обычно проводят в процессе создания новой модели двигателя или усовершенствования существующей.
Для проведения приёмо-сдаточных испытаний в сельском хозяйстве чаще всего применяют электрические тормозные установки (стенды).
Электрический обкаточно-тормозной стенд КИ-2139А ГОСНИТИ (рис.14) состоит из следующих составных сборочных единиц: электродвигателя-тормоза 2, редуктора 5, силового устройства 3 с пультом контрольных приборов, смонтированных на фундаментной плите 18, стоек-домкратов 16 и плит 17, необходимых для установки двигателя 15, реостата 1, устройства А для замера расхода топлива.
Электродвигатель 2 может работать в режиме генератора, и тогда он служит загрузочным устройством (тормозом) для двигателя. Нагрузку регулируют жидким реостатом 1.
Электротахометром определяют частоту вращения вала электродвигателя (тормоза).
Тормозной момент измеряется силовым устройством 3 и фиксируется на циферблате 4.
Трёхступенчатый редуктор 5 (с прямой, повышающей и понижающей передачами) даёт возможность использовать стенд для испытания двигателей с различной частотой вращения коленчатого вала. При работе на прямой передаче редуктора частота вращения вала тормоза равна частоте вращения коленчатого вала тормоза равна частоте вращения коленчатого вала двигателя.
Когда тормоз работает не на прямой передаче редуктора, частоту вращения коленчатого вала двигателя подсчитывают по номограмме, прикреплённой к корпусу редуктора.
Кран 6 приспособления А может быть установлен в трёх положениях: первое - «двигатель», при котором топливо из бака 11 по топливопроводу 7 поступает в двигатель15; второе - «залив», когда топливо одновременно подаётся в двигатель 15 и в баку 8 по топливопроводу 9 через трёхходовый кран 6 направляется в двигатель.
Эффективную мощность двигателя (кВт) определяют по формуле
Ne=0.735PnT/1000η,
где Р – показание на циферблате 4 силового механизма, кгс; nT – частота вращения вала тормоза по электротахометру, об/мин; η – коэффициент полезного действия редуктора (при работе на прямой передаче η=1, на повышающих и понижающих передачах η=0,98).
Одновременно с мощностью двигателя определяют расход топлива. Для этого, заполнив банку 8 топливом, трёхходовый кран 6 из положения «залив» переводят в положение «замер» и по секундомеру определяют время расхода определённого количества топлива.
Расход топлива (кг/ч) вычисляют по формуле
GT=3,6Q/t,
где Q – масса топлива, израсходованного за время опыта; t – время опыта.
Удельный расход топлива рассчитывают по формуле
ge=1000GT/Ne.
При проведении испытаний двигателя нужно соблюдать правила техники безопасности. Все приводные и соединительные устройства вращающихся деталей должны быть закрыты кожухами. Запрещается проводить какие – либо регулировки и технический уход на рабочем двигателе. Место проведения испытаний следует оборудовать противопожарными средствами. Перед испытанием двигателя проверяют стенд, подготавливают измерительную аппаратуру. Проверяют техническое состояние, регулировочные показатели двигателя и снимают несколько контрольных точек характеристики.
Если двигатель установлен на раме трактора, то его не рекомендуется снимать с нее, чтобы не нарушить центровку. В этом случае вал тормоза соединяют с коленчатым валом двигателя через вал отбора мощности трактора. При соединении вала отбора мощности с валом тормоза с целью устранения возможного несовпадения их осей применяют гибкие муфты.
Перед началом каждого опыта двигатель должен работать устойчиво (с постоянной частотой вращения) и иметь температуру охлаждающей жидкости и масла в пределах, указанных в технических условиях на двигатель. Чтобы получить достоверные результаты измерений, каждый опыт проводят не менее двух раз.
Режим работы двигателя при переходе от одного опыта к другому изменяют последовательно в большую или меньшую сторону в установленных границах, в зависимости от типа снимаемой характеристики. Если какую – либо точку характеристики проверяют дополнительно, то режим, соответствующий ранее выполненному опыту, полностью восстанавливают.
Данные, полученные во время опыта, заносят в протокол испытаний и затем обрабатывают. В протоколе указывают наименование двигателя, его номер и на какой машине он был установлен, а также дату, место и барометрическое давление во время испытания, отмечают, какая характеристика снималась. Приводят название, марку и ГОСТ топлива и картерного масла, на которых работал двигатель во время испытаний. Отмечают все изменения в работе двигателя (начало и характер дымления, вибрация, стуки и т.д.).
Опытные данные, вносимые в протокол, можно разбить на три группы: регулировочные показатели; значения непосредственных измерений во время опыта; результаты опыта, полученные путем подсчетов по соответствующим формулам.
К регулировочным показателям относят степень открытия дроссельной заслонки или положение рейки насоса, угол опережения зажигания или начало подачи топлива.
Во время каждого опыта измеряют его продолжительность; создаваемый тормозной момент; частоту вращения вала тормоза; расход топлива за опыт; температуры окружающего воздуха, охлаждающей жидкости, масла в поддоне картера, отработавших газов; давления масла в системе смазки, топлива в системе питания, газов в картере двигателя.
Для каждого опыта фиксируют частоту вращения коленчатого вала двигателя и, учитывая наличие промежуточной передачи между двигателем и валом тормоза, определяют крутящий момент и мощность, полученные во время опыта, а также расходы топлива (Gт и gе).
По окончании испытаний составляют таблицу основных показателей и строят характеристики.
При организации учебно-материальной базы следует исходить из следующих общих психолого-педагогических, методических, эстетических, экономических, гигиенических и других требований к школьному оборудованию. Оно должно соответствовать содержанию программы изучаемого курса; дидактическим принципам, главным образом принципам наглядности, доступности и посильности; возрастным особенностям, познавательным возможностям и интересам учащихся; эстетическим требованиям (быть чистым, покрашенным, удобным для использования); экономическим возможностям школы, правилам безопасности труда, производственной санитарии и школьной гигиены. Наглядные пособия должны быть простыми по устройству, обладать относительно большим сроком эксплуатации, годиться для демонстраций и выполнения практических работ учащимися.
Для создания набора в первую очередь необходимо подобрать подходящие узлы и детали системы питания дизельного двигателя, а затем изготовить укладочный ящик для компактного хранения деталей.
Имея различные виды систем питания, я рассмотрел все их положительные, отрицательные стороны и пришел к выводу: что системы питания дизелей ЯМЗ-238, Д-108 очень громоздкие, малораспространённые и вряд ли представится возможным приобрести их в полном комплекте. Системы питания дизелей Д-144, Д-21 подходила мне по многим параметрам, они компактные, лёгкие, достаточно широко распространенные, особенно в частном секторе, но они не изучаются в школьном курсе. Узлы и механизмы системы питания дизельного двигателя автомобиля КАМАЗ мне недоступны, поэтому её я не стал рассматривать изначально.
На современных отечественных тракторах, автомобилях и других машинах широко используют дизельные двигатели марок Д-240, А-41 и их модификации. Кроме того, эти двигатели изучают на уроках Технологии в сельских общеобразовательных школах в курсе «Трактор», а мою дипломную работу, я думаю, можно использовать как методические рекомендации при изучении раздела «Система питания дизельного двигателя», поэтому для создания набора я решил использовать узлы и механизмы именно этих двигателей. В набор, я считаю, должны войти все основные узлы и механизмы, а в частности: топливный насос высокого давления, подкачивающий насос, фильтры тонкой очистки топлива, фильтр-отстойник грубой очистки топлива, форсунки, а топливный бак и воздухоочиститель из-за их больших габаритов и достаточно простого устройства можно упустить. Кроме того, эти двигатели изучают на уроках Технологии в сельских общеобразовательных школах в курсе «Трактор», а мою дипломную работу, я думаю, можно использовать как методические рекомендации при изучении раздела «Система питания дизельного двигателя».