Aklaypart.ru

Авто Журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Характеристика кривой момента двигателя

Что такое крутящий момент?

Какую мощность развивает конь в упряжке? Странно, но средняя лошадь выдает при длительной работе только 0,8 л.с.; во всяком случае, именно такой показатель закладывали (и закладывают) обычно в инженерные и экономические расчеты по гужевому транспорту и пр. Считается также, что мужчина средних лет и обычной физической подготовки развивает (опять же при длительной работе) около 0,1 л.с. Немного, но и человек, и лошадь способны напрячься и несколько секунд выдавать гораздо больше – в разы. Конь вытаскивает телегу, застрявшую в разбитой колее, а моторчик внутреннего сгорания мощностью в 2 (две!) л.с. просто глохнет. Крутящего момента не хватило…

Золотое правило механики

Так что же такое крутящий момент и как он связан с мощностью двигателя? Вспомните среднюю школу: мощность определяется произведением силы на скорость (с какими-то коэффициентами в зависимости от единиц измерения) – для поступательного движения. Допустим, тянете вы груз с усилием в 12 кг и со скоростью 1 м/сек. (3,6 км/ч); тогда ваша мощность – 12 кгм/сек. То есть, 0,16 л.с. [Европейская (парижская) лошадиная сила считается 75 кгм/сек. Англо-американская практика вся запутана футами и фунтами, так что британская лошадиная сила (bhp) равна 1,0139 л.с. по «континентальному» счету.] ; неплохо. Космический ракетный двигатель развивает тягу в 100 т при скорости 12 км/сек., значит, его мощность – 16 млн л.с.!

Или же мощность определяется произведением крутящего момента [В свою очередь крутящий момент (он имеет смысл при вращательном движении) равен произведению силы на плечо ее действия. Когда к рычагу плечом в 1 м прилагается усилие в 10 кг (перпендикулярно плечу!), то тем самым создается крутящий момент в 10 кгм. Или в 98 Нм – кому как нравится.] на частоту вращения вала – для вращательного движения. Вот и все, остальное – арифметика. Если на валу мотора при 6000 мин -1 (в просторечии оборотов в минуту) замерен крутящий момент в 10 килограммометров, то его мощность равна 83,775 л.с. Или 61,6 кВт – в других единицах измерения [Один кВт равен 1,36 «континентальной» л.с. – даже в Африке.] . Причем неважно, о каком именно двигателе идет речь – о паровой машине, газовой турбине, поршневом д.в.с. или электромоторе; арифметике без разницы.

Момент силы F на плече R; крутящий момент равен F x R

И что же нашему брату, автомобилистам, нужно – мощность двигателя или его крутящий момент? Вот притча: вынесли вы на рынок картошку и хотите сбыть ее по 35 руб. за кг. Вроде как главное для вас – хорошая цена. Продали пару кило – по 35, а больше не берут; дорого. Тут-то и выясняется, что для вас важна не столько цена – за кг, – сколько общая выручка от продажи 2 центнеров картошки.

Так и с моторами: нередко автомобилисты заявляют, что для них главное – момент, тяга, а мощность – дело десятое. Ровно наоборот – как в старом анекдоте: дай нам, Господи, мощность, а крутящий момент мы уж как-нибудь сами…

Пусть микролитражный моторчик развивает 10 л.с. при 6 тыс. оборотов. То есть, крутящий момент на его маховике – 1,2 кгм (11,7 Нм). Вам нужно 100 Нм? Ради Бога: ставим понижающий редуктор (с передаточным числом 8,55), – и вот вам 100 Нм на выходном валу [Забудем пока о (неизбежных) потерях мощности в редукторе.] . Причем мощность – за вычетом потерь – остается, естественно, той же. Хотите 1000 Нм? Пожалуйста, возьмите редуктор с передаточным числом 85,5; вопрос подбора шестеренных пар…

Но! При моменте в 100 Нм на выходном валу редуктора его обороты уже не 6000 мин -1 , а только 700 с небольшим. Золотое правило механики: выигрывая в крутящем моменте (в силе), проигрываем в частоте вращения (в скорости). А 1000 Нм вы получите и вовсе при 70 мин -1 ; слишком медленно. Так вы хотите и крутящий момент, и обороты! И рыбку съесть, и не поцарапаться. Вам нужно продать по 35 руб. не 2-3 кг картошки, а много. Так и скажите: для меня главное – выручка. Для меня главное – мощность двигателя.

Мощность!

Допустим, катите вы в легковушке по ровной дороге с усовершенствованным покрытием; скорость постоянная – 100 км/ч. Тяга от двигателя в пятнах контакта ведущих колес с ходовой поверхностью в сумме как раз покрывает силы сопротивления воздуха и качения покрышек; для вашего авто (с его аэродинамикой, весом, шинами и давлением в них): положим 54 кг. То есть, крутящий момент на оси (при радиусе качения колес, скажем, 265 мм) равен 140 Нм, обороты колес – около 1000 мин -1 , а расходуемая мощность – 1500 кгм/сек. или 20 л.с. С учетом потерь в трансмиссии – от маховика до пятна контакта – от мотора требуется мощность около 22,5 л.с.; легко.

А чтобы ехать на две «сотни»? При удвоении скорости, силы сопротивления возрастают примерно вчетверо – по квадрату. Иначе говоря, потребная мощность увеличивается в 8 раз (4 х 2) – по кубу скорости! От двигателя нужны теперь 170-180 л.с. на маховике, поэтому далеко не каждый автомобиль способен набрать скорость в 200 км/ч.

Это – при равномерном движении; а если вы хотите еще и разгоняться (или идти на подъем), необходима свободная мощность. Скажем, те же 22,5 л.с. на скорости 100 км/ч – плюс еще 10 л.с. на ускорение физического тела; II закон Ньютона. Или 50 л.с. – тогда разгон энергичнее.

Как видите, и скорость автомобиля, и динамика его разгона зависят от мощности двигателя; как же ее поднять? Держать крутящий момент до высокой частоты вращения вала. Скажем, довести обороты того же микролитражного моторчика до 12 тыс. – при неизменном моменте в 11,7 Нм. Значит, его мощность увеличивается ровно вдвое – до 20 л.с. В общем, тут такое соотношение:

P = 1/716,2 M x n,

где P – мощность двигателя (л.с.) при n мин -1 , M – его крутящий момент (кгм) при тех же оборотах. А 1/716,2 – просто коэффициент размерности.

К сожалению, повышать частоту вращения вала поршневого двигателя очень непросто: силы инерции, нагрузки, трение. Ведь если раскрутить мотор от 6000 до 12000 мин -1 , то силы инерции, которые нагружают детали конструкции, возрастают вчетверо. Нелинейно – по квадрату оборотов. И когда 2,4-литровые «восьмерки» в Формуле 1 развивают максимальную мощность при 19500 мин -1 , то силы инерции при такой частоте выше, чем при 6 тыс. оборотов, вовсе не в 3,25 раза. А в 3,25 х 3,25 = 10,5 раз! Внутреннее трение нарастает еще быстрее (от 6 до 19,5 тыс. раз в 35); к тому же ухудшается наполнение цилиндров топливовоздушной смесью – и крутящий момент неотвратимо падает. Поэтому у каждого двигателя есть точка перегиба на кривой мощности по частоте вращения вала. У каждого своя, но после точки перегиба мощность по оборотам уже не повышается, а наоборот – падает. Не говоря уже об опасности перекрутить мотор и разрушить его стремительно нарастающими силами инерции.

Есть и другой путь: увеличивать крутящий момент. Тут главный прием – наддув: прокачивайте через ваш моторчик вдвое больше воздуха (и соответственно горючего), и крутящий момент повысится, грубо говоря, в 2 раза – при тех же оборотах. И всего делов. Правда, нарастают тепловые нагрузки, возникают другие головные боли…

Читать еще:  Двигатель 402 поставить грм

Теперь забудем про редукторы; вы нередко видите графики крутящего момента и мощности двигателей по оборотам – так называемая внешняя скоростная (внешняя – потому что при полном «газе», а скоростная – поскольку по скорости вращения вала) характеристика. Так вот, вам достаточно видеть одну из кривых – либо момента, либо мощности; все равно. Другая восстанавливается из первой – и наоборот. Их приводят обе просто для удобства, – чтобы вам не заниматься сложнейшими арифметическими расчетами.

Скоростная характеристика бензиновой «шестерки» GS450h: наибольший крутящий момент при 4800 мин-1, влево он уменьшается. А ниже 1000 оборотов лучше вообще не опускаться

То есть, связь между крутящим моментом, оборотами вала и мощностью двигателя однозначная – как между длиной основания треугольника, его высотой и площадью. Независимо от того, прямоугольный он, косоугольный и какого цвета.

Скоростная характеристика тягового э-мотора Lexus GS450h: наибольший крутящий момент при 0 оборотов!

И забавно, когда фирменный пресс-релиз прокалывается по простейшему правилу, – скажем, на web-сайте новоявленной калифорнийской компании DiMora Motorcar. По проекту ультра-люкс-седана Natalia, максимальная мощность 16-цилиндрового(!) мотора Volcano превышает 1200 л.с. Наибольший крутящий момент – 1220 Нм (900 футо-фунтов); однако тут не сходится. По сведениям от DiMora же, «отсечка» срабатывает на 6500 мин -1 ; значит, максимальная мощность достигается при 6000-6250. Но тогда наибольший момент ну никак не меньше 1400 Нм, а вернее все 1500. Арифметика: 2 х 2 = 4 и в солнечной Калифорнии.

Эластичность двигателя

Взгляните еще раз на кривую крутящего момента: она дает ключевую характеристику двигателя – его эластичность. Надо сказать, у автомобильных д.в.с. кривая неблагоприятная – то ли дело у газовой турбины, паровой машины, электромотора. Они выдают наибольший крутящий момент при низких оборотах – и даже при полной остановке вала. То есть, как лошадь: замедляют ход, напрягаются – и вытаскивают повозку. А попробуйте остановить вал ВАЗовской «четверки» или 12-цилиндрового двигателя Rolls-Royce – они попросту заглохнут.

График крутящего момента у обычного д.в.с. левее 1000 мин -1 обычно и не рисуют; он не способен работать на оборотах ниже «холостого хода». Тогда как у э–мотора кривая поднимается к 0 оборотов – примерно по гиперболе; исключительная эластичность. При увеличении нагрузки (крутой подъем и т.п.) э–мотор теряет обороты – и увеличивает крутящий момент; сопротивляется до упора! А д.в.с. при падении частоты вращения (ниже «пиковых» по крутящему моменту) сопротивляется все слабее – и в конце концов останавливается. Две большие разницы, как говорят в Одессе.

Отсюда, кстати, идея «гибридных» бензин-электрических силовых агрегатов: тяговый э–мотор принимает на себя нагрузку именно там, где д.в.с. беспомощен. На самых «низах»; а обычно автомобильный двигатель выдает наибольший крутящий момент где-то при промежуточных частотах вращения вала. Причем у «остро» настроенного мотора пик момента сдвинут к высоким оборотам, а при низких он тянет слабо. Тогда и говорят о выраженном «подхвате»; ничего тут хорошего нет.

Так что же все-таки важнее – крутящий момент или мощность? Ответ: разумеется, нужен крутящий момент – в широком диапазоне оборотов! В том числе и при самой высокой частоте вращения вала, – то есть, мощность.

Расчет и построение естественных электромеханической и механической характеристик двигателя с последовательным возбуждением , страница 3

Данные двигателя: U = 380/220; Pн = 11 кВт; nн = 953 об/мин; R1 = 0.415 Ом;
x1 = 0.465 Ом; R2 = 0.132 Ом; x2 = 0.27 Ом; Е = 200 В; I = 35.4 А; .

Решение

Расчет механических характеристик асинхронного двигателя будем вести по уточненной формуле Клосса:

где Мк — критический момент; Sk — критическое скольжение; .

Коэффициент приведения сопротивлений:

.

Приведенные значения сопротивлений ротора:

Индуктивное сопротивление короткого замыкания:

Ом.

Критический момент двигателя при номинальном значении питающего напряжения:

, где — скорость идеального холостого хода.

Критическое скольжение на естественной характеристике:

Уравнение естественной механической характеристики:


С помощью данного уравнения рассчитана естественная механическая характеристика асинхронного двигателя (рис. 9.23, кривая 1). Для построения реостатной механической характеристики при R2доб = 0.3 R определим суммарное приведенное сопротивление роторной цепи:

, где Ом — величина дополнительного сопротивления, вводимого в цепь ротора.

Критическое скольжение на реостатной характеристике:

.

Уравнение реостатной характеристики:

.

Соответствующая этому уравнению реостатная механическая характеристика иимеет вид (рис. 9.23, кривая 2).

Для построения механической характеристики при U1 = 0.7 U = 0.7 × 220 = 154 В определим критический момент:

.

Уравнение искусственной механической характеристики при U1 = 154 В имеет вид:

.

Соответствующая механическая характеристика имеет вид (рис. 9.23, кривая 3).

Пример 17

Для двигателя, рассмотренного в примере 16, рассчитать сопротивления пускового реостата при нормальном режиме пуска в три ступени и при МС = МН, пользуясь аналитическим методом.

Решение

Так как режим пуска нормальный, то переключающий момент (М2) должен превышать статический на (10 — 20)%.

Принимаем М2* = 1.2. Отношение максимального момента при пуске (М1) к моменту переключения М2 находим по формуле /2/:

.

Осуществляем проверку на максимальный (пиковый) момент, который должен быть меньше критического:

Сопротивление ступеней пускового реостата при включении их в одинарную звезду:

Пример 18

Для двигателя, рассмотренного в примере 16, рассчитать сопротивления пускового реостата при нормальном режиме пуска в три ступени и при МС = МН, пользуясь приближенным графическим методом.

Решение

При расчете пусковых сопротивлений приближенным графическим методом исходят из прямолинейности механической характеристики, и расчет ведется, как для двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением.

На рис. 9.24 построены пусковые характеристики двигателя для указанных условий пуска.

Максимальный момент при пуске:

По графику рис. 9.24 определяем сопротивления ступеней пускового реостата:


Сравнивая результаты расчетов сопротивлений в примерах 17 и 18, видим, что расхождение составляет не более 5 %. Поэтому при практических расчетах можно пользоваться любым из рассмотренных методов.

Пример 19

Для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором рассчитать и построить естественную и искусственные механические характеристики для двух значений частот тока статора f1 = 35 Гц и f2 = 20 Гц, при регулировании напряжения на статоре по пропорциональному закону: U/f = const.

Данные двигателя: PН = 22 кВт; U = 380/220 В; nН = 727 об/мин; R1 = 0.18 Ом;
X1 = 0.624 Ом; R`2 = 0.153 Ом; X`2 = 0.485 Ом.

Решение

Расчет механических характеристик будем вести согласно методике, приведенной в /2, 11/. При пропорциональном законе частотного регулирования U/f = const электромагнитный момент двигателя определяется по формуле:

где m — число фаз статора; U — фазное номинальное напряжение статора при частоте 50 Гц; f* = f/fН — относительная частота; Сf — коэффициент зависящий от частоты f*.

Важность момента

Почему же, помимо мощности, важен и максимальный крутящий момент? Если коротко, то для быстрого обгона. Или для удобства — допустим, подъёма в горку. Или когда в обоих случаях машина сильно нагружена. То есть, большой крутящий момент обозначает, что в машине не просто 100 лошадиных сил, а 100 в любых стихийных и быстро меняющихся случаях лошадиных сил, которые быстрее начинают работать на полную мощность.

Лошадиные силы будут максимально эффективными. Потому что при большой мощности автомобиля и небольшого значения крутящего момента при обгоне и в нагруженном состоянии придётся понижать передачу, дабы только таким способом увеличивать обороты и создавать большую мощность, а значит — и скорость. Что неблагоприятно сказывается на ресурсе двигателя и расходе бензина.

Читать еще:  Чери кросс еастар какой двигатель

Конечно, если допустить безветренную погоду, ровную и гладкую дорогу и прочие благоприятные условия, то в таком случае величина крутящего момента будет не так важна. И автомобиль всё равно покажет все свои возможности. Но идеальные условия бывают очень редко.

Крутящий момент мотора — это в первую очередь тяговая характеристика, которая не дает полного представления о возможностях автомобиля, его скорости, ускорении и пр. Важно понимать, что момент двигателя и крутящий момент на колесах — это абсолютно разные параметры.

Плечом приложения силы в двигателе для создания крутящего момента служит вынос шатунных шеек коленвала

Крутящий момент двигателя — это сила воздействия, умноженная на плечо. Параметр зависит от силы давления сгоревших газов на плечо коленвала и показывает только граничный потенциал двигателя. Крутящий момент, получаемый колесами, высчитывается исходя из характеристик передаточных чисел КПП и чисел главной передачи, всех величин оборотов мотора, зависит от диаметра колесных дисков, используемых шин и пр.

Для примера можно рассмотреть технические характеристики двигателей на двух авто. Спортивный седан с мощностью мотора в 500 л.с. и крутящим моментом на двигателе в 500 Нм и полноценный тягач-фура с мотором в 500 л.с. и крутящим моментом в 2500 Нм будут иметь на колесах одинаковый крутящий момент при езде по шоссе с одинаковой скоростью.

Грубо говоря, мощность мотора — это его тяговые характеристики, которые показывают скоростные возможности автомобиля и параметры ускорения. Важно помнить, что в переднеприводных авто по мере увеличения крутящего момента на двигателе возникает эффект подруливания, когда ведущие колеса начинают самопроизвольно проворачиваться. В авто с полным приводом крутящий момент равномерно распределяется на все оси — это улучшает динамику авто при разгоне и препятствует заносу.

Мощность и крутящий момент двигателя неразрывно связаны, но в параметрах производительности авто (ускорение, скорость, динамика разгона) они выполняют разные функции.

От чего зависит крутящий момент

На КМ будут влиять:

  • Объем двигателя.
  • Давление в цилиндрах.
  • Площадь поршней.
  • Радиус кривошипа коленвала.

Основная механика образования КМ заключается в том, что чем больше двигатель по объему, тем сильней он будет нагружать поршень. То есть – будет выше значение КМ. Аналогична взаимосвязь с радиусом кривошипа коленвала, но это вторично: в современных двигателях этот радиус сильно изменить нельзя.

Давление в камере сгорания – не менее важный фактор. От него напрямую зависит сила, давящая на поршень.

Для снижения потерь крутящего момента при тряске машины во время резкого газа можно использовать компенсатор. Это специальный (собранный вручную) демпфер, компенсация которого позволит сохранить вращающий момент и повысить срок эксплуатации деталей.

Устройство современного двигателя

Динамический расчёт кривошипно-шатунного механизма заключается в определении суммарных сил и моментов, возникающих от давления газов и от сил инерции. По этим силам производятся расчёты основных деталей на прочность и износ, а также определение неравномерности крутящего момента и степени неравномерности хода двигателя. Во время работы двигателя на детали кривошипно-шатунного механизма действуют: силы от давления газов в цилиндре; силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс; центробежные силы; силы от давления на поршень со стороны картера и силы тяжести. В течение каждого рабочего цикла силы, действующие в кривошипно-шатун­ном механизме, непрерывно изменяются по величине и направлению. Поэтому для определения характера изменения этих сил по углу поворота коленчатого вала их величины определяют для ряда отдельных положений вала.

Исходные данные для динамического расчёта двигателя:

Диаметр цилиндра D = 0,12 м.

Ход поршня S = 0,14 м.

Длина шатуна L = 0,25 м.

Частота вращения коленчатого вала двигателя n = 1500 мин -1 .

Масса поршневого комплекта mП. = 3,1 кг.

Масса шатуна в сборе mL. = 4,3 кг.

Безразмерная координата центра масс шатуна LB/L = 0,32.

Наружный диаметр шатунной шейки d = 0,078 м.

Диаметр полости в шатунной шейке d1 = 0,031 м.

Длина шатунной шейки с = 0,051 м.

Плотность материала коленчатого вала ρ = 7,8∙10 3 .

Ширина щеки h = 0,15 м.

Высота щеки Н = 0,175 м.

Безразмерная координата центра масс щеки ХЩ./R = 0,5.

Толщина противовеса b = 0,0285 м.

Вспомогательные расчёты двигателя

Площадь поршня, м 2

Радиус кривошипа, м

Угловая частота вращения коленчатого вала, с -1

Прямолинейно движущаяся масса в цилиндре двигателя, кг

Вращающаяся масса шатуна в отсеке двигателя, кг

Масса шатунной шейки, приведенная к её оси, кг

Масса щеки, приведенная к оси шатунной шейки, кг

Приведенная масса кривошипа, кг

Вращающаяся масса в отсеке двигателя, кг

Сила инерции вращающейся массы, кН

Расчёт сил и крутящего момента в отсеке двигателя

Сила давления газов, кН

где р – текущее значение давления газов в цилиндре, МПа.
Значение р выбирается для текущего значения угла поворота кривошипа
из расчёта рабочего процесса (табл. А.1).

Ускорение прямолинейно движущейся массы, м/с 2

где α – угол поворота кривошипа, градусы.

Сила инерции прямолинейно движущейся массы, кН

Суммарная сила, действующая в точке сочленения поршня с шатуном, кН

Нормальная сила, передаваемая поршнем на стенку цилиндра, кН

где β – угол отклонения шатуна от вертикали, градусы

Сила, передаваемая по шатуну на кривошип, кН

Радиальная составляющая силы QA на кривошипе, кН

Полная радиальная сила в отсеке, кН

Тангенциальная составляющая силы QA на кривошипе, кН

Крутящий момент на кривошипе, кН∙м

Расчёт сил и крутящего момента в отсеке двигателя на интервале углов поворота кривошипа от нуля до 710º с шагом Δα = 10º приведен в таблице 4.1. На рисунках 4.1 и 4.2 изображены графики зависимостей рассчитанных сил от угла поворота кривошипа. Для наглядности, зависимости крутящего момента на кривошипе и общего крутящего момента, рассчитываемого ниже, от угла поворота кривошипа, изображены на одном графике (рис. 4.3).

Расчёт крутящих моментов, передаваемых коренными шейками

Чтобы результаты расчёта были максимально наглядными, необходимо предварительно пронумеровать элементы коленчатого вала. Будем нумеровать кривошипы начиная от носка коленчатого вала одним числом. Коренные шейки будут соответственно нумероваться двумя числами, обозначающими номера кривошипов, с которыми соседствует данная коренная шейка. С носка коленчатого вала происходит отбор мощности для привода вспомогательных агрегатов двигателя и генератора. В общем случае, крутящий момент, возникающий при этом, необходимо учитывать в расчётах. Однако в данном случае, так как двигатель предназначен для установки с генератором, этот крутящий момент будет составлять менее 5 % от индикаторного момента на валу двигателя. Поэтому в дальнейших расчётах крутящий момент на носке коленчатого вала не учитываем.

Крутящий момент М1,2 на коренной шейке 1,2 равен моменту М1, создаваемому на первом кривошипе. Крутящие моменты на каждой последующей коренной шейке складываются из момента на предыдущей коренной шейке и момента на предыдущем кривошипе. То есть, М2,3 = М1,22; М3,4 = М2,3 + М3 и так далее. Крутящий момент на последней коренной шейке равен общему крутящему моменту МКр., создаваемому двигателем.

Крутящий момент, создаваемый на данном кривошипе, зависит от угла поворота кривошипа. При заданном порядке работы цилиндров двигателя (1-3-4-2), каждый последующий цилиндр из порядка работы цилиндров будет отставать от предыдущего на 180º. Принимаем, что угол поворота первого кривошипа равен нулю (для четырёхтактного двигателя это всё равно, что 720º, так как весь его цикл длится два оборота коленчатого вала). Значения крутящегомомента при известном угле поворота кривошипа выбираются из таблицы 4.1.

Все полученные величины крутящих моментов на любом кривошипе для углов поворота кривошипа от нуля до 710º с шагом Δα = 10ºсведены в таблицу 4.2. По рассчитанным значениям строится график зависимости общего крутящего момента, создаваемого двигателем, от угла поворота коленчатого вала, представленный на рисунке 4.3. На этом графике также нанесена величина среднего крутящего момента МКр.Ср., определяемая как среднее арифметическое значений крутящего момента на всём интервале углов поворота коленчатого вала.

Читать еще:  Черри амулет стук в двигателе
Расчёт нагрузок на шатунные шейки и подшипники

В однорядном двигателе шатунная шейка нагружена силой QA, передаваемой по шатуну, и силой инерции PB.L. вращающейся массы шатуна. Для удобства расчётов, силу QA заменяют двумя силами – ZA, направленной к центру вращения кривошипа, и TA, направленной под углом
90º к ZA в сторону вращения кривошипа (рис. 4.4).Шатунный подшипник нагружен реакциями шатунной шейки (рис. 4.5).

При расчёте нагрузки на шатунную шейку, КШ., используют систему коодинат ZШ. – ТШ., вращающуюся вместе с коленчатым валом. А составляющие реакции при расчёте нагрузки на подшипник, RШ., определяют в системе координат RZ.Ш. – RТ.Ш., жёстко связанной с шатуном (см. рис. 4.5).

Радиальная составляющая нагрузки на шатунную шейку, кН

Тангенциальная составляющая нагрузки на шатунную шейку, кН

Полная нагрузка на шатунную шейку, кН

Полученные значения нагрузок ZШ. и ТШ. можно использовать для определения нагрузок на шатунный подшипник. Составляющие нагрузок, кН

Полная нагрузка на шатунный подшипник, кН

Значения ZA и ТА при заданном угле поворота кривошипа выбирают из таблицы .

1. Все расчёты по пункту .5 для углов поворота кривошипа от нуля до 710º с шагом Δα = 10º представлены в таблице .3.

Также по результатам данного расчёта построены годографы нагрузок на шатунную шейку и шатунный подшипник. Они изображены соответственно на рисунках 6. и 7.

Оценка неравномерности вращения коленчатого вала

Избыточная работа суммарного крутящего момента двигателя определяется как площадь наибольшей фигуры, образованного кривыми общего крутящего момента двигателя, МКр., и среднего крутящего момента, МКр.Ср. (рис. 4.3), с учётом масштаба графика. Она равна Lизб = 94,5 кН∙м.

Момент инерции вращающихся масс кривошипно-шатунного механизма в одном отсеке

где ZП – число противовесов, приходящихся в среднем на один кривошип.

Момент инерции обода маховика

где — плотность материала маховика, кг/м 3 ;

b – ширина маховика, м;

r2 – внешний радиус обода маховика, м;

r1 – внутренний радиус обода маховика, м.

Момент инерции ступицы маховика

где b1 – ширина ступицы маховика, м;

r – радиус ступицы маховика.

Момент инерции маховика

Момент инерции вращающихся масс кривошипно-шатунного механизма

Степень неравномерности вращения коленчатого вала

Неравномерность вращения коленчатого вала должна составлять для дизель-генератора

Что такое крутящий момент?

Крутящий момент двигателя – это тяговая характеристика двигателя, которая в отличие от мощности дает весьма отдаленное представление об истинных возможностях автомобиля. Для того чтобы наиболее полно ответить на вопрос: «Крутящий момент что это?», необходимо, прежде всего, уяснить, что момент двигателя и момент на колесах автомобиля – это две большие разницы. Крутящий момент двигателя, будучи величиной, равной силе на плечо (Н*м) – сила давления сгоревших в двигателе газов через поршень и шатун на плечо кривошипа коленвала, показывает лишь потенциал мотора, а сам автомобиль, в конечном итоге, движет крутящий момент на колесах.

Для оценки реальных тягово-динамических возможностей автомобиля на основе крутящего момента двигателя, необходимо провести довольно утомительный расчет крутящего момента на колесах автомобиля. Для данного расчета также понадобятся, указанные в технических характеристиках, величины оборотов двигателя, передаточных чисел КПП и главной передачи, диаметра колес и т.д. Тогда как указанная величина мощности двигателя, не требуя дополнительных данных и расчетов, наглядно демонстрирует тягово-динамические возможности автомобиля, то есть крутящий момент на колесах.

Пример №1. Суперкар мощностью 500 сил с крутящим моментом двигателя 500 Н*м и магистральная фура-тягач с отдачей 500 сил и 2500 Н*м, на колесах, тем не менее, имеют абсолютно равный крутящий момент при движении с одинаковой скоростью на оборотах максимальной мощности: М (момент на колесах, приводящий машины в движение) = N (мощность двигателя) / n (обороты колеса, при условии, что у суперкара и фуры они одинакового диаметра).

Вывод: цифра мощности отражает тягу и динамику автомобиля, а цифра крутящего момента двигателя, не учавствующая в вычислениях, может быть любой и не имеет значения.

Пример №2. Зайдем с другой стороны. Тот же суперкар и фура с вышеуказанными характеристиками (аналоги Porsche 911 GT3 RS 4.0, Scania R500 и многие другие суперкары и грузовики), как правило, имеют максимальные обороты двигателя около 9000 и 1800 соответственно. Для того чтобы компенсировать пятикратную разницу в оборотах (иметь ту же скорость движения), на фуре придется применять в пять раз более «длинную» трансмиссию, которая, соответственно, будет передавать в 5 раз меньше момента на колеса: 2500 Н*м делим на 5 и получаем те же 500 Н*м (приведенный момент), как в суперкаре.

Вывод: мы получили то же равенство тягово-динамического потенциала машин равной мощности, что и в примере №1.

Надежность, слабые места, ремонтопригодность

Надежность

Надежность рассматриваемого двигателя зависит от множества факторов. Единого мнения на эту тему нет. Аккуратный стиль вождения, своевременное обслуживание качественными материалами значительно повышают надежность мотора.

И наоборот. Агрессивная эксплуатация, замена запчастей, расходников и технических жидкостей более дешевыми отрицательно сказываются на надежности агрегата в целом.

Внимание! По сообщению производителя, на двигателях выпуска 2012-2016 годов, которые устанавливались на Cleo, Captur, Kadjar, Duster, Qashqai и Juke обнаружен серьезный технический просчет (резкое увеличение потребления масла), который может привести к разрушению агрегата.

Почти все автомобили с такими двигателями были отозваны. К 2018 году проблема была успешно решена. Все ДВС, прошедшие апгрейд, показывают высокую надежность.

По отзывам значительной части автовладельцев и резюме работников автосервисов двигатель H5Ft несмотря на имеющиеся в нем недостатки относится к классу надежных.

Слабые места

Проблемные места имеются в любом двигателе. H5Ft не является исключением. Чаще всего автовладельцы отмечают повышенный расход масла (от 500 мл на 100 км пробега), растяжение цепи привода ГРМ, возникновение сбоев в работе фазорегуляторов и неустойчивую работу мотора (особенно на оборотах холостого хода).

При этом некоторые слабые места появляются по вине самих автолюбителей. Например, неустойчивая работа двигателя. Как правило, вопрос легко решается на СТО банальной промывкой топливной системы.

Цепь привода ГРМ растягивается раньше срока при агрессивном стиле вождения. У водителей, которых называют «пенсионерами» за аккуратную езду, цепь выхаживает более 200 тыс. км.

Наблюдаются подтеки масла и ОЖ через уплотнения. Такая неисправность характерна для всех ДВС. Устраняется подтяжкой элементов крепления, в худшем случае – заменой прокладок. Работа выполняется как самостоятельно, так и на автосервисе.

Как видим, значительных проблем на двигателе не так уж и много.

Ремонтопригодность

Ремонтопригодность H5Ft хорошая.

Единственную проблему создает алюминиевый блок цилиндров. Он не ремонтопригоден.

Остальные узлы и агрегаты, навесное оборудование ремонтируются или заменяются легко. Вполне возможно гаражное восстановление. Так же восстановлением двигателя занимаются специалисты любого профильного автосервиса или обычных СТО.

Поиск запчастей затруднений не вызывает. Но необходимо учитывать их высокую стоимость. Поэтому перед началом восстановления нужно рассчитать возможные затраты и рассмотреть вариант приобретения контрактного двигателя. Иногда он обходится намного дешевле.

При неукоснительном выполнении всех требований производителя ДВС H5Ft ломается не часто, в эксплуатации неприхотлив. По отзывам автовладельцев он легко выхаживает 250-300 тыс. км.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector