14 Двс, их характеристики.

Источник энергии и оборудование для ее преобразования в приводах называют силовым оборудованием. По конструктивному назначению и роду используемой или преобразуемой энергии различают следующие виды силового оборудования МЗР: двигатели внутреннего сгорания (ДВС), электрические двигатели переменного и постоянного тока, гидравлические двигатели и насосы, гидротрансформаторы и гидромуфты, компрессорные установки.

Силовое оборудование должно удовлетворять требуемой мощности для преодоления рабочей нагрузки, характеру нагрузки, виду используемой энергии и климатическим условиям эксплуатации. У МЗР основным видом силового оборудования являются дизельные двигатели со следующим рядом мощностей 12-16; 30-40; 50-55; 65-80; 275-300; 400-500; 550-600; 730-880 кВт.

Соответствие двигателей характеру нагрузки определяется по их внешней скоростной (регуляторной) характеристике (рис. 3.1), показывающей зависимость эффективной мощности N_e, крутящего момента M_e, часового G_e и удельного g_e расхода топлива от частоты вращения n_e (угловой скорости w_e) коленчатого вала. M_e, N_e (w_e) и G_e – замеряются при стендовых испытаниях двигателя. N_e и g_e являются производными:

; ; (3.1)

Характерными точками внешней характеристики двигателя являются: номинальная частота вращения коленчатого вала n_ен, соответствующая наибольшей эффективной мощности двигателя N_e; частота вращения коленчатого вала n_ем, соответствующая максимальному крутящему моменту M_емах минимальная частота вращения коленчатого вала n_емin, частота вращения коленчатого вала на холостом ходу n_ex; номинальный крутящий момент M_eн (соответствующий крутящему моменту при n_en); максимальный крутящий момент М_емах, максимальная мощность N_emax; минимальный часовой расход топлива на холостом ходу G_emin; часовой расход топлива при максимальной мощности G_en; минимальный удельный расход топлива g_emin.

Регуляторные характеристики ДВС принято строить не только в функции частоты вращения коленчатого вала, но и в функции мощности двигателя или его крутящего момента. Если с увеличением нагрузки на рабочем органе незначительно снижается скорость движения последнего, то характеристику привода называют жесткой. Силовая установка при этом сильно перегружается. Регулирующие возможности такого привода ограничены .

При мягкой характеристике привод имеет свойство саморегулироваться т.е. автоматически снижать частоту вращения вала двигателя, соответственно увеличивая крутящий момент, или увеличивать скорость при снижении нагрузки.

Реальные внешние характеристики распространенных типов силовых установок показаны на рис. 3.2. При изменении крутящего момента на валу дизельного двигателя на 50-60% незначительно изменяется частота вращения; у карбюраторного же двигателя она практически не изменяется, т.е. эти силовые установки имеют жесткую характеристику. Иная картина наблюдается у дизеля с регулятором (кривая 2) и электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением (кривая 4), когда с ростом нагрузки от нуля до максимума частота вращения изменяется от максимального значения до нуля (мягкая характеристика).

Возможность преодоления двигателем повышенных сопротивлений вращению коленчатого вала двигателя оценивается коэффициентом приспосабливаемости двигателя К_пр:

; (3.2)

(у дизелей , не имеющих корректора подачи топлива, К_пр=1,00÷1,05, а при наличии корректора – К_пр=1,1÷1,2), или коэффициентом запаса крутящего момента К_з, который определяется с помощью следующей зависимости:

; (3.3)

Важным показателем ДВС является эффективный КПД, который представляет собой отношение теплоты превращаемой в эффективную работу, к теплоте, которая могла бы выделиться при полном сгорании топлива. Эффективный КПД величина не постоянная: минимальные значения он имеет на малых и больших числах оборотов вала двигателя, а максимальные значения 26-28% для карбюраторных двигателей и 32-37% для дизелей достигает при средних числах оборотов.

На некоторых МЗР устанавливают электрические или комбинированные дизель-электрические приводы. Силовой установкой такого привода является генератор, питаемый от внешней сети, или агрегат, сочетающий дизельный двигатель с генератором. Генераторы питают электродвигатели постоянного или переменного тока, приводящие исполнительные механизмы рабочего оборудования.

Двигатели переменного тока просты в управлении, надежны и удобны в эксплуатации, могут кратковременно выдерживать большие перегрузки. Существенный недостаток электропривода с двигателями переменного тока состоит в том, что он не может саморегулироваться.

Электродвигатели постоянного тока наиболее приемлемы для приводов МЗР с тяжелым режимом работы. Многомоторные приводы по схеме «генератор-двигатель» Г-Д или ТГ- Д (трехобмоточный генератор-двигатель) с электромашинным или магнитным усилителем обеспечивают бесступенчатое регулирование скорости и полное использование мощности силовой установки при изменении нагрузок в широком диапазоне.

Гидравлическое силовое оборудование может быть гидрообъемным (гидравлические насосы, двигатели, силовые цилиндры) и гидродинамическим (гидромуфты и гидротрансформаторы).

Из насосов, служащих для преобразования механической энергии первичного двигателя в энергию тока рабочей жидкости, применяются аксиальные, роторно-поршневые, пластинчатые (лопастные) и шестеренные. Гидравлические приводы работают при давлении от 6,3 до 31,5 МПа и более. В качестве рабочих жидкостей в них используют масла: индустриальное М12А, веретенное А4, авиационное АМГ и всесезонное ВМГЗ.

Компрессорные (пневматические) силовые установки состоят из приводного ДВС или электродвигателя, компрессора и системы воздухоподготовки. Установки могут быть стационарные, а также переносные, прицепные и самоходные. Применяемые компрессоры по принципу действия разделяют на поршневые, ротационные и винтовые. Передвижные компрессорные установки, используемые для привода МЗР, как правило, выпускают производительностью до 10 м³/мин при давлении до 0,8 Па.