Двигатели ПА общего применения

Поршневой двигатель внутреннего сгорания представляет собой совокупность механизмов и систем: кривошипного механизма, механизмов газораспределения и передач, системы питания, смазки, охлаждения, зажигания и запуска.

Преобразование прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала обеспечивает кривошипный механизм. Он состоит из цилиндра 2 (рис. 2.1), картера 1, поршня 3, шатуна 5 и коленчатого вала 6. В головке блока цилиндров размещаются впускные и выпускные клапаны механизма газораспределения, а также свеча зажигания 4 (в дизельном двигателе —форсунка).

 

(Рис. 2.1. Принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания:

1 — картер; 2 — цилиндр; 3 — поршень; 4 — свеча (форсунка); 5 — шатун; 6 — коленчатый вал).

 

На рис. 2.1 показана внутренняя (верхняя) мертвая точка — в. м. т. В этом положении расстояние от поршня до оси коленчатого вала наибольшее. В наружной (нижней) мертвой точке — н. м. т. расстояние от поршня до оси коленчатого вала наименьшее. Расстояние между мертвыми точками называется ходом поршня S, мм. Ход поршня и диаметр цилиндра D, мм, — основные параметры двигателя.

Отношение полного объема цилиндра Va к объему камеры сжатия Vc называется степенью сжатия е, т. е. е = VJVC. Степень сжатия показывает, во сколько раз изменяется объем внутренней полости цилиндра при перемещении поршня от одной мертвой точки до другой. Степень сжатия карбюраторных двигателей обычно находится в пределах 4—10 (у грузовых 6—6,5), а у дизелей — 14—17. Высокая степень сжатия у дизелей —одна из трудностей их пуска.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя. При перемещении поршня внутри цилиндра двигателя в определенной последовательности происходит ряд процессов. Совокупность ряда последовательных процессов называется рабочим циклом. Газы, участвующие в осуществлении рабочего цикла, называются рабочим телом.

Рабочий цикл характеризуется изменением параметров состояния рабочего тела. Изменение давления газов в цилиндре за цикл представляют в виде графика, называемого индикаторной диаграммой. Такую диаграмму снимают на работающем двигателе прибором-индикатором. Диаграмму записывает самописец прибора за два оборота коленчатого вала. При этом поршень совершает четыре хода (по два хода от н. м. т. к в. м. т. и наоборот). Часть цикла, соответствующая одному ходу поршня, называется тактом.

Индикаторную диаграмму строят в координатах р — V. На рис. 2.2 по горизонтальной оси отложен объем цилиндра (или ход поршня S), а по вертикальной —давление газов в цилиндре. Горизонтальной линией показано атмосферное давление.

Обеспечение хорошей очистки камер сгорания от отработавших газов и повышения пополнения их свежим зарядом достигается согласованием открытия и закрытия клапанов газораспределения.

Рис. 2.2. Индикаторная диаграмма четырехтактного двигателя

Процессы выпуска и впуска (b—г—а) обеспечивают смену рабочего тела в цилиндре и называются процессами газообмена. На их. осуществление затрачивается часть энергии, полученной в рабочей части цикла.

Среднее эффективное давление — это та часть среднего индикаторного давления, которая идет на создание эффективной мощности.

В характеристиках двигателей указывается Ne, которую они развивают при эксплуатационных температурах охлаждающей жидкости (обычно 75—85 °С) и частотах вращения коленчатых валов.

Рис. 2.3. Внешняя диаграмма двигателя

 

Скоростные характеристики двигателя. Скорость и маневренность пожарного автомобиля определяются энергетическими и экономическими показателями двигателя при его работе на различных режимах в условиях эксплуатации.

Основными показателями работы двигателя являются:

- крутящий момент Ме,

- эффективная мощность Ne,

- удельный эф расход топлива ge,

- часовой расход топлива Gт.

Эти показатели снимают на специальных стендах в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, при постоянном положении органа подачи топлива и температуры охлаждающей жидкости.

Кривые, характеризующие применение основных показателей работы двигателя в зависимости от частоты вращения его коленчатого вала, называются скоростными характеристиками. Скоростная характеристика, полученная при полной подаче топлива, называется внешней характеристикой. Скоростные характеристики, полученные при других положениях органов подачи топлива, называются частичными.

Общий вид внешней характеристики представлен на рис. 2.3. Характерные частоты вращения коленчатого вала показаны на внешней характеристике при работе двигателя под нагрузкой (минимальные значения /гшШ); максимальном значении крутящего момента пм; минимальном удельном расходе топлива ng(; максимальной мощности nlV; включении регулятора лрег и холостом ходе двигателя с регулятором (наименьшие значения «„„*)• С увеличением частоты вращения коленчатого вала увеличивается Ne (кривая 1). При некотором значении п она достигает максимума, а затем уменьшается. Это обусловлено увеличением механических потерь, ухудшением смесеобразования и цикловой подачи топлива.

Увеличение удельного расхода (кривая 4) топлива при уменьшении оборотов коленчатого вала обусловлено увеличением отдачи теплоты в систему охлаждения и ухудшением процесса горения. Рост ge при увеличении оборотов коленчатого вала обусловливается увеличением механических потерь и догоранием топлива в такте рабочего хода (расширения).

Изменение крутящего момента характеризуется кривой при частоте вращение n_max. Крутящий момент прямо пропорционален эф мощности. Ме=716Nе/n.

Уменьшение крутящего момента при значениях меньших и больших n_max обусловлено изменением условий смесеобразования и сгорания уменьшения коэффициента наполнения.

Изменение крутящего момента характеризует приспособляемость двигателя, т. е. его способность преодолевать увеличение сопротивлений движению автомобиля (без воздействия со стороны водителя).

Приспосабливаемость двигателя оценивается коэф приспосабливаемости. Приспосабливаемость карбюраторных двигателей более высокая, чем у дизельных.

Двигатели конструируют и изготовляют так, чтобы значение Nt было наибольшим, a JVM — наименьшим. Однако их значения зависят от условий эксплуатации: температуры охлаждающей жидкости и частоты вращения коленчатого вала. Так, со снижением температуры охлаждающей жидкости ухудшаются процессы смесеобразования, становится большим теплоотвод. Это приводит к снижению индикаторной мощности. При понижении температуры увеличивается вязкость масла. Так, при уменьшении температуры моторных масел от 200 до 0 °С их вязкость увеличивается в 140— 150 раз. Это приводит к увеличению NM и, следовательно, к снижению Ne. Поэтому становится важным содержать пожарные автомобили в отапливаемых гаражах и быстро разогревать двигатели до эксплуатационных температур.

Следовательно, при эксплуатационных тепловых режимах до 8% мощности затрачивается на преодоление сопротивлений в механизмах трансмиссий.

После запуска двигатель развивает 30—50% мощности, и потери в трансмиссиях увеличиваются. Мощность, подводимая к колесам пожарного автомобиля, становится очень малой (кривая 3), и автомобиль не может развивать высокую скорость движения’, поэтому необходимо содержать двигатели в разогретом состоянии и предпринимать все меры для быстрого разогрева двигателя после пуска.

 

ТТХ типа ГПС-200; 600; 2000

Генератор пены средней кратности предназначен для получения из водного раствора пенообразователя воздушно-механической пены средней кратности, формирования струи и подачи ее для тушения пожаров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей. Выпускаются следующие типоразмеры генераторов: ГПС-200, ГПС-600, ГПС-2000 соответственно с подачей пены 200, 600 и 2000 л/с.

Устройство

Генераторы ГПС по конструкции и принципу работы идентичны и отличаются только геометрическими размерами распылителя и корпуса. Генератор состоит из корпуса с направляющим устройством 3, распылителя 2, пакета сеток 4 и напорной соединительной головки 1. Сетка имеет ячейки 0,8-1 мм, которые изготовлены из проволоки толщиной 0,3-0,4 мм. Для получения пены используют раствор пенообразователя.

Рис.1. Генераторы пены средней кратности ГПС-600 и ГПС-2000

1-соединительная головка; 2-распылитель; 3-корпус; 4-пакет сеток; 5-насадок; 6-коллектор

 

Принцип действия

Водный раствор пенообразователя через распылитель 2 выбрасывается под давлением на пакет сеток 4, создавая в корпусе 3 разрежение. Воздух через заднюю открытую часть корпуса устремляется в зону пониженного давления. В корпусе водный раствор пенообразователя интенсивно перемешивается с воздухом, образуя пузырьки примерно одинакового размера воздушно-механической пены.

Генераторы пены ГПС-200 и ГПС-600 по конструкции идентичны и отличаются только геометрическими размерами распылителя и корпуса. Генератор представляет собой водоструйный эжекторный аппарат переносного типа и состоит из следующих основных частей (рис. 7.17): корпуса генератора 1 с направляющим устройством, пакета сеток 2, распьшителя центробежного 3, насадка 4 и коллектора 5- К коллектору генератора при помощи трех стоек крепится корпус распылителя, в котором вмонтирован распылитель 3 и муфтовая головка ГМ-70.

Рис. 7-17- Генератор пены средней кратности ГПС-600: — корпус генератора, 2 — пакет сеток, 3 — распылитель Центробежный, — насадок, 5 — коллектор

Пакет сеток 2 представляет собой кольцо, обтянутое по торцевым плоскостям металлической сеткой с размером ячейки 0,8 мм. Распылитель вихревого типа 3 имеет шесть окон, расположенных по углом 12, что вызывает закручивание потока рабочей жидкости и обеспечивает получение на выходе распыленной струи. Насадок 4 предназначен для формирования пенного потока после пакета сеток в компактную струю и увеличения дальности полета пены. Воздушно-механическая пена получается в результате смешения в генераторе в определенной пропорции трех компонентов: воды, пенообразователя и воздуха.

Поток раствора пенообразователя под давлением подается в распылитель. За счет эжекции при входе распыленной струи в коллектор происходит подсос воздуха и перемешивание его с раствором. Смесь капель пенообразующего раствора и воздуха попадает на пакет сеток. На сетках деформированные капли образуют систему растянутых пленок, которые, замыкаясь в ограниченных объемах, составляют сначала элементарную (отдельные пузырьки), а затем массовую пену. Энергией вновь поступающих капель и воздуха масса пены выталкивается из пеногенератора.

 

Техническая характеристика генераторов пены средней кратности

Марка....................................................................................ГПС-200 ГПС-600 ГПС-2000

Давление перед распылителем, МПа.................................0,4-0,6 0,4-0,6 0,4-0,6

Расход 4-6%-ного раствора пенообразователя, л/с... ……….1,6-2 5-6 16-20

Кратность получаемой пены........................................... …..80-100 80-100 80-100

Диаметр соединительной напорной головки, мм....... …………50 70 80

Масса генератора, кг, не более....................................... ………2,5 4,5 28

Дальность подачи пены, м……………………………………………………….6 10 12

Производительность по пене, л/с………………………………………….200 600 2000

Ежедневный осмотр

Осмотр корпуса, сеток и соединительных головок на предмет отсутствия сколов, вмятин, целостности сетки и наличия уплотняющих колец соединительных головок.