ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
по дисциплинам:
«Автомобильные двигатели» и «Транспортная энергетика»
Фаталиев Н.Г.
Махачкала 2014 г.
УДК 621.431
Фаталиев Н.Г. Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплинам: «Автомобильные двигатели» и «Транспортная энергетика». Махачкала: 2014. 72 с.
Рецензенты:
Байбулатов Т.С., д.т.н., проф. кафедры технической эксплуатации машин Дагестанского государственного аграрного университета им. Джамбулатова М.М.
Магомедов Ф.М., к.т.н., проф. кафедры эксплуатация автомобильного транспорта ДагГАУ.
Второе издание, переработанное. Выполнено в соответствии с Государственным образовательным стандартом.
В методических указаниях приводятся: различные модели стендов для испытания ДВС; методика выполнения лабораторных работ; контрольные вопросы; форма отчета.
Методические указания предназначены для студентов специальностей: 190601 «Автомобили и автомобильное хозяйство»; 190700 «Организация и безопасность движения».
ВВЕДЕНИЕ
Важнейшее требование времени -- повышение эффективности использования имеющихся машин и оборудования, а также качества вновь создаваемой техники -- в практике конструирования и эксплуатации автомобилей проявляется в дальнейшем совершенствовании их эксплуатационных свойств и поддержании достигнутых при конструировании и производстве этих свойств на должном уровне. Очевидно, что успешное решение этих задач в настоящее время связывают с повышением уровня подготовки специалистов.
Улучшение параметров двигателей, повышение их надежности и долговечности, правильная организация технического обслуживания и ремонта возможны лишь при глубоком знании процессов, происходящих в двигателях внутреннего сгорания.
Для сокращения сроков создания новых моделей двигателей, проверки качества ремонта и исследования влияния различных конструктивных параметров и эксплуатационных факторов на выходные характеристики двигателя необходимо длительные н дорогостоящие эксплуатационные испытания заменять ускоренными стендовыми испытаниями.
В настоящее время при проведении испытаний и диагностике двигателей широкое применение получает все более современное и уникальное оборудование, включающее электронные контрольно-измерительные приборы и устройства, электронно-вычислительные машины и управляющие комплексы, значительно расширяющие диапазон измеряемых параметров, повышающие точность замеров, существенно уменьшающие трудоемкость и время на выполнение измерений и обработку полученных результатов, поэтому при подготовке высококвалифицированных специалистов автомобильного транспорта вопросам изучения методов и средств проведения испытаний автомобильных двигателей необходимо уделять более серьезное внимание.
Целью настоящего учебного пособия является в краткой и доступной форме изложить основные теоретические и практические вопросы, связанные с испытанием автомобильных двигателей, стендовым оборудованием, применяемыми для этого, контрольно-измерительными приборами, методами измерения основных оценочных параметров и методикой обработки некоторых экспериментальных данных.
Пособие преследует цель оказать помощь студентам при изучении курса «Автомобильные двигатели», а также при теоретической и практической подготовке их к выполнению лабораторных работ по определению характеристик автомобильных двигателей в стендовых условиях.
ПРАВИЛА ПОВЕДЕНИЯ В ЛАБОРАТОРИИ, МЕРЫ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ СТУДЕНТОВ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ И ПРОТИВОВЗРЫВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Правила поведения студентов в лаборатории
Каждый студент обязан:
- Строго соблюдать общепринятые нормы человеческой морали, быть ответственным за свои действия и их последствия, быть вежливым и корректным в общении с товарищами по учебе, преподавателем и лаборантом;
- Строго соблюдать установленный запрет на курение, использование открытого огня, спичек, зажигалок в помещении лаборатории, а также запрещается в лабораторию приносить семечки, продукты питания, средства содержащие ртуть, легковоспламеняющиеся жидкости, аэрозольные и газовые баллончики;
- Обеспечивать чистоту в помещении и сохранность стендового оборудования, приборов контроля параметров, монтажных и измерительных инструментов и приспособлений и строго соблюдать правила техники безопасности.
2 Меры техники безопасности студентов
До начала работы в лаборатории каждый студент должен изучить правило поведения, меры техники пожаро-взрывобезопасности в лаборатории и расписаться в журнале о том, что обязуется их выполнять.
Для безопасной работы в лаборатории необходимо соблюдать вышеизложенные правила поведения и следующие меры техники безопасности: 1. Перед началом регулировок двигателя и его испытания на стенде выполнить следующие операции:
- визуальный осмотр системы общеобменной вытяжной вентиляции и крепления всех ее элементов, а также проверка ее функционирования;
- визуальный осмотр двигателя и стенда, крепления их элементов и наличие защитных кожухов и экранов у всех открытых вращающихся частей и нагревающихся деталей;
- визуальный осмотр наличия топлива в системе питания, моторного масла в картере двигателя, охлаждающей жидкости в системе охлаждения, a также отсутствие их течи в соединениях и наличие инвентаря для пожаротушения (огнетушителей, ящика с песком, одеял, лопат, топора, ведра и воды);
- во время работы двигателя на стенде студенты располагаются в лаборатории на рабочих местах предусмотренных преподавателем с определенными им обязанностями. При этом категорически запрещается переходить с одного рабочего места на другое во время работы двигателя и стенда, стоять в плоскости вращения маховика, соединительных муфт и шкивов, подходить к двигателю и стенду в одежде с развевающимися концами (пальто, халаты, юбки, шарфы, пояса и т.д., надевать или снимать одежду около работающего стенда и двигателя, вещать ее вблизи стендового оборудования); прикасаться к выхлопному коллектору и газопроводу, кожуху вентилятора и верхнему бочку радиатора;
- заметив течь топлива или масла, охлаждающей жидкости или неисправности механизмов необходимо немедленно заявить об этом лаборанту и преподавателю. Самостоятельные действия студентов с двигателем, со стендовым оборудованием, с кнопочными пускателями, выключателями, рубильниками, вентилями категорически запрещается.
Студенты выполняют только те операции, которые предусмотрены учебным пособием для успешной реализации конкретной лабораторной работы;
- в лаборатории запрещается работать с этилированным бензином, а также при неработающей системе вентиляции или попадании отработавших газов в помещение лаборатории;
- категорически запрещается хранить в лаборатории горюче-смазочные и другие легковоспламеняющиеся материалы.
3 Противопожарная и противовзрывная безопасность.
При возникновении пожара необходимо:
- немедленно остановить двигатель и все работы в лаборатории;
- не допускать паники и организовать одновременно телефонный звонок для экстренного вызова пожарных МЧС и начать пожаротушение с помощью студентов, лаборанта и преподавателя путем использования имеющегося инвентаря и эвакуацию пострадавших и студентов не занятых в операции пожаротушения из помещения лаборатории в безопасное место.
При организации операций пожаротушения снимают со стены огнетушители, ведра и лопаты. Их используют для засыпки песком разлившейся легковоспламеняющейся жидкости или масла на полу, При этом весьма важно перекрыть краны, подводящие топливо к двигателю и электропитания силовых кабельных проводов балансирной машины тормозного стенда, не допускать течи топлива или масла в соединениях, их разлив на пол.
В целях исключения возможных взрывов категорически запрещается использовать для облегчения пуска двигателя эфира, легковоспламеняющихся жидкостей „Арктика", „Холод Д-40" и заливать бензин в цилиндры или во впускной коллектор, а также превышать уровень масла и давление в картере двигателя.
Соблюдение правил поведения и мер безопасности является условием успешного выполнения лабораторных работ.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ОБОРУДОВАНИЕ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ДВИГАТЕЛЕЙ
Общее устройство стенда для испытания двигателей
Испытания двигателей в лабораторных условиях проводят на специальных испытательных стендах. Испытательный стенд представляет собой комплексную установку, состоящую из различных систем, устройств и приборов для обеспечения работы двигателя, изменения и поддержания режима испытания, а также необходимых измерений. Принципиальная схема испытательного стенда приведена на рисунке 1.
Лабораторная испытательная установка состоит из автомобильного двигателя ВАЗ-2107, испытательного стенда - машины постоянного тока балансирной МПБ 24,5/22, карданного вала, радиатора, водяного реостата, приборов, позволяющих производить необходимые измерения и фундаментной плиты.
На фундаментную плиту 20 на установлен электрический тормозной стенд с электрической машиной постоянного тока балансирной 7 МПБ 24,5/22 мощностью 25 кВт или 34 л.с. и максимальной частотой вращения nт = 75 с-1 или 4500 об/мин. Цифры в обозначении МПБ 24,5/22 показывают крутящий момент - 24,5 кг•м (245 Н•м) в режиме электродвигателя и тормозной момент - 22 кг•м (220 Н•м) в режиме генератора. В тормозной стенд, кроме балансирной машины 7 входит агрегат питания 18 и 19, нагрузочный водяной реостат 6 и весовое устройство 9 с циферблатной головкой и тахометрами 8 и 10 для измерения частоты вращения вала тормоза и коленчатого вала двигателя 15.
Кроме балансирной машины 7 на фундаментную плиту 20 устанавливается испытываемый автомобильный двигатель 15 ВАЗ-2107 и его радиатор 17.
Рис. 1 Схема лабораторной установки для испытания двигателя
автомобильный двигатель мощность крутящий
Ротор электрической балансирной машины 7 и коленчатый вал с маховиком двигателя 15 соединены между собой карданным валом 12, на концах которого размещены крестовины 11 с игольчатыми подшипниками.
Двигатель 15 при работе на стенде питается атмосферным воздухом из помещения лаборатории и топливом (бензин марки Аи 93 или Аи 95) поступающим из емкости объемом не менее 1000 см3, установленный на весы, расположенные выше топливного насоса испытываемого двигателя на 300ч800 мм. Такая схема питания двигателя позволяет контролировать массу и время расхода выбранной дозы топлива за опыт и рассчитать часовой (Gт) и удельный (gе) расход топлива:
где: ?g - масса дозы топлива, израсходованная за время опыта, г;
ф - время в течение, которого двигатель расходует выбранную для опыта дозу топлива, например, 400 г в с;
Ne - эффективная мощность испытываемого двигателя во время опыта, л.с. или кВт.
Таким образом, в ходе испытаний двигателя и оценке его экономичности на том или другом режиме работы необходимо определить мощность двигателя на выбранном режиме нагрузки: 25%; 50%; 75% и 100% Nе, по показаниям циферблата весов и секундомера определить время расхода выбранной дозы топлива и выполнить необходимые подсчеты.
Для пуска двигателя 15 или холодной его обкатки балансирная машина может работать в режиме электродвигателя и вращать карданный вал и соединенный с ним коленчатый вал двигателя. При этом асинхронный двигатель приводит во вращение генератор постоянного тока, от которого получает питание балансирная машина, а э.д.с. генератора (Ег) превышает э.д.с. балансирной машины (Еб.м.), т.е. обеспечивается соотношение Ег > Еб.м.
При испытании двигателя 15 под нагрузкой в цепь обмотки возбуждения генератора вводится сопротивление (R) и тем самым обеспечивается снижение Э.Д.С. генератора и изменение соотношения Ег > Еб.м.
В результате балансирная машина переходит в режим генератора, а генератор в режим двигателя и вращает асинхронный двигатель в генераторном режиме. Вырабатываемая при этом электрическая энергия поглощается водяным реостатом или может быть передан в сеть.
Крутящий момент необходимый для определения мощности испытуемого двигателя Nе или мощности механических потерь Nм стенд позволяет определить при работе, как в режиме электродвигателя, так и в режиме генератора при помощи весового устройства 9, на циферблате которого нанесены две шкалы: одна с делениями от нуля по часовой стрелке для измерения нагрузки при работе балансирной машины в режиме генератора и другая - с делениями от нуля против часовой стрелки при работе ее в режиме электродвигателя.
В схеме испытательного стенда не приведены узлы и агрегаты общеобменной и местной вытяжной вентиляции лаборатории.
Крутящие моменты, развиваемые на валу ротора балансирной машины, как в режиме двигателя, так и в режиме генератора равны крутящим моментам на коленчатом валу и передаются на корпус статора, вследствие чего он поворачивается либо по часовой стрелке, либо против нее. Этот поворот через стержень и двуплечий рычаг с грузом отклоняет маятник с грузом создающим силу Р на плече li уравновешивает момент на корпусе статора. При этом поворот двуплечего рычага через сектор и зубчатую шестерню обеспечивает поворот стрелки на циферблате.