Лабораторна робота № 2 загальна будова енергетично-транспортних засобів сільськогосподарського виробництва (тракторів і автомобілів)

1. Мета роботи.

Вивчити розташування і призначення основних частин енергетичних засобів, принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння, реалізації енергії та управління під час виконання функцій енергетично-транспортними засобами.

2. Тривалість заняття – 4 (2)* академічні години.

3. Обладнання робочого місця:

плакати: структурна схема трактора (автомобіля), ДВЗ, ходових систем, дво-, триточкові схеми навіски, гідравлічної системи; макет діючої гідравлічної системи трактора з навішеним плугом, культиватором, овочевою сівалкою; навчальний макет гідравлічної системи зернозбирального комбайна, натуральна навчальна модель (макет) трактора Т-150К з електричним приводом.

4. Місце проведення заняття:

лабораторії кафедри с.-г. машин та кафедри тракторів і автомобілів, ангар для зберігання сільськогосподарської техніки.

5. Загальні відомості

Для комплектування машинно-тракторних агрегатів (МТА) у сільському господарстві як енергетичні засоби використовують трактори загального призначення (з тяговим зусиллям не менше 30 кН), універсально-просапні та спеціалізовані (для окремих культур або особливих умов).

За номінальним тяговим (гаковим) зусиллям типаж тракторів у сільському господарстві налічує 10 класів (від 0,2 до 5 – тягові зусилля від 2 до 50 кН).

Для перевезення вантажів і пасажирів з підвищеними швидкостями та на значні відстані використовують вантажні (загального призначення і спеціалізовані), пасажирські (легкові автомобілі, автобуси) і спеціальні (автокрани, пожежні тощо) автомобілі.

Енергетичні засоби складаються з деталей, складальних одиниць, механізмів, приладів, складових частин, систем і агрегатів.

Деталь – виріб без складальних операцій (гайка, болт).

Складальна одиниця – виріб, деталі якого з’єднані із застосуванням складальних операцій (болтове, гвинтове, зварне з’єднання деталей тощо).

Механізм – пристрій для передачі механічного руху (гвинтовий, важільний, шестеренний тощо).

Прилад – для вимірювання, контролю, освітлення або сигналізації (термометр, спідометр, фара тощо).

Складова частина – частина машини, яка виконує закінчені функції (двигун, ходова частина тощо).

Система – складові частини, механізми, прилади, які спільно виконують визначену роботу (система охолодження, мащення тощо).

Агрегат – механізм, складова частина, яку можна повністю замінити (двигун, коробка переміни передач, задній міст тощо).

Основні частини трактора (див. рис. 2.3 а, б; 2.4 а, б) – двигун, трансмісія, ходова система, робоче обладнання (причіп, гідравлічна начіпна система, вал відбору потужності (ВВП), приводний шків), органи керування (кермовий механізм із приводом, гальмівна система) та допоміжне обладнання (кабіна, система освітлення й сигналізації).

Основні частини автомобіля (див. рис. 2.3 в; 2.4 в) – двигун, кузов, шасі (трансмісія, ходова частина, органи керування), допоміжне і робоче обладнання.

Двигун (ДВЗ) – основне джерело енергії сільськогосподарських енергетичних мобільних агрегатів, у якого хімічна енергія згоряючого палива перетворюється у механічну на обертовому (колінчастому) валі. Двигуни внутрішнього згоряння поділяють:

- за способом утворення і запалювання робочої суміші (паливо перемішане з повітрям) – на дизельні та карбюраторні;

- за кількістю тактів робочого циклу – на чотири- і двотактні;

- за кількістю циліндрів – на одно-, дво- і багатоциліндрові;

- за розміщенням циліндрів – на рядні, V-подібні, опозитні;

- за способом охолодження – з рідинним і повітряним.

Для запуску ДВЗ його колінчастий вал (див. рис. 2.5) обертають від електричного (стартер і акумуляторні батареї) двигуна або одно- чи двоциліндрового карбюраторного двигуна (для дизельних ДВЗ), який запускають у роботу стартером.

При цьому робочий цикл (повторне чергування процесів у циліндрі) двигуна складається з таких чотирьох послідовних тактів (частина робочого циклу під час руху поршня у циліндрі від однієї мертвої точки до іншої):

Перший такт – впуск. Поршень у циліндрі рухається вниз від верхньої мертвої точки (ВМТ) до нижньої (НМТ). Над поршнем створюється розрідження і через відкритий впускний клапан у циліндр надходить повітря (дизельний ДВЗ) або горюча суміш (карбюраторний).

Другий такт – стиск. Обидва клапани (впускний і випускний) у камері стиску закриті. Поршень рухається вгору (від НМТ до ВМТ) і над поршнем повітря (робоча суміш) стискається, а його температура підвищується.

Третій такт – робочий хід (розширення). Перед закінченням такту стиску (поршень майже дійшов до ВМТ) в циліндр впорскується форсункою під високим тиском дрібно розпилене паливо (у дизельного двигуна) і робоча суміш запалюється від температури сильно стиснутого повітря, а в карбюраторного – між електродами свічки запалювання, загвинченої в головку циліндра, проскакує іскра. Температура й тиск газів на поршень зростає, він через шатун штовхає (прокручує) колінчастий вал, рухаючись від ВМТ до НМТ при закритих обидвох клапанах.

Четвертий такт – випуск. Випускний клапан відкривається, під дією сил інерції (енергії) маховика поршень рухається від НМТ до ВМТ і звільняє циліндр від відпрацьованих газів.

Двигун починає працювати і цикли роботи у кожному циліндрі повторюються, а пусковий двигун автоматично вимикається.

Вироблена ДВЗ механічна енергія через колінчастий вал витрачається на виконання функцій енергетичного засобу та роботу двигуна.

Силова передача (трансмісія).

Механічна енергія двигуна в енергетично-транспортних засобах реалізується через силову передачу (трансмісію) та ходову систему (дотичну силу на колесах чи гусеницях) створенням тягового (гакового) зусилля, крутного моменту через вал відбору потужності (ВВП) або шків, гідравлічну або пневматичну (електричну) систему. Силова передача слугує для передачі від колінчастого вала крутного моменту (механічної потужності ДВЗ) і його збільшення за одночасного зменшення частоти обертання ведучих коліс (зірочок) ходової частини, короткочасного та тривалого від’єднання двигуна від споживачів енергії (агрегатів, систем), плавного рушання енергетичного засобу з місця, зміни швидкості руху. Силові передачі за принципом дії поділяють на механічні, гідравлічні, електричні та комбіновані. Вони містять: муфту зчеплення, проміжне з’єднання, коробку передач, центральну передачу, диференціал і кінцеві передачі.

Вибір заданого напряму руху, зменшення швидкості, зупинку засобу, його фіксацію на зупинці виконують кермовим керуванням і гальмами через силову передачу і ходову частину.

Агрегатування технологічних машин (плугів, культиваторів, косарок, причепів тощо) з тракторами здійснюють через причіп або гідравлічну навісну систему.

Ходова частина (див. рис. 2.3, 2.4) – це візок (колісний чи гусеничний), на якому змонтовані всі агрегати та механізми (остов, передні і задні колеса з осями (правий і лівий гусеничні рушії з підвіскою)), а також органи управління візком – кермове керування й гальма.

Призначення ходової частини – підтримувати остов з агрегатами й механізмами, перетворювати обертовий рух ведучих коліс або зірочок на поступальний машини і створювати гакове зусилля.

Ходові частини можуть бути гусеничні, колісні, колісно-гусеничні. Гусеничні створюють менший питомий тиск на ґрунт (0,035 – 0,05 МПа) і менше руйнують його структуру, мають менші втрати потужності на буксування і вищу прохідність, але металоємніші, складніші та дорожчі в експлуатації.

Підвищення прохідності колісних рушіїв здійснюється збільшенням кількості ведучих коліс (осей), збільшенням зчіпної ваги на ведучі колеса (додаткові вантажі, заповнення балонів водою, передачі частини вертикального опору знарядь на ведучі колеса через гідрозбільшувач зчіпної ваги), збільшенням опорної поверхні шляхом зменшенням тиску в шинах, встановленням ґрунтозачепів (ланцюгів на колеса та шипуванням шин), шин із вищим протектором, блокуванням диференціала.

Кермовий механізм з підсилювачем (гідравлічним або пневматичним) кермового приводу надійно утримує керовані колеса у заданому напрямі руху і зменшує навантаження на руки водія (у прямому й зворотному напрямах).

Гальмівні системи (колісні, трансмісійні) можуть бути стрічкові, колодкові, дискові з механічним, гідравлічним, пневматичним та комбінованим приводом і застосовуються для зменшення швидкості руху, зупинки енергетично-транспортного засобу та фіксування його на стоянці.

Для приводу активних робочих органів мобільних і стаціонарних с.-г. машин використовують ВВП, а стаціонарних машин – шківи плоскопасових передач.

Гідравлічна начіпна система (див. рис. 2.6) складається з гідравлічного та начіпного механізмів. В автомобілях (самоскидах) гідравлічна система використовується для піднімання платформи (кузова).

Гідравлічний механізм перетворює механічну енергію ДВЗ через насос на гідравлічну енергію стисненої оливи, яка через гідроциліндр перетворюється на механічну для піднімання (опускання) робочих машин (знарядь), або через виносні гідроциліндри (гідродвигуни) на механізми машин (знарядь).

Начіпний механізм – налагоджують за двоточковою (поздовжні тяги на тракторі зсунуті в одну точку) схемою для машин зі значною опорною базою (віддаль між опорними колесами у поперечному напрямі велика) або за триточковою (наприклад, при одному опорному колесі). Раму машин вирівнюють паралельно до поверхні верхньою тягою та правим розкосом начіпного механізму трактора.