Повреждения ДВС. Часть 4
- 03.02.2025
- /
- 0
- /
- Просмотров 48
Двигатель. Поговорим о нагрузках
В работающем двигателе непрерывно меняются давление газов, скорость вращения коленчатого вала, крутящий момент и силы инерции. При этом на двигатель действуют различные нагрузки. А точнее, комбинации нагрузок. Понятно, что они влияют на состояние деталей и сроки их службы.
При анализе и оценке этих процессов необходимо учитывать два показателя.
1. Количество часов работы двигателя в год (моточасы).
Так, двигатель легкового автомобиля с годовым пробегом 20 000 км при средней скорости движения 50 км/ч работает примерно 400 моточасов или 16,7 дня.
Для коммерческих автомобилей картина сложнее. Эти транспортные средства могут работать на междугородних, пригородных или городских перевозках, а могут трудиться на строительных площадках c простоями под загрузку и разгрузку. В зависимости от этого их пробеги составляют от 10 000 до 200 000 км в год. Соответственно рассчитываются и моточасы.
А вот судовые двигатели нарабатывают до 6 000 – 7 000 моточасов в год
2. Распределение долей нагрузок при работе двигателя
Здесь учитываются доли полной нагрузки, частичной нагрузки и холостого хода в общей продолжительности работы двигателя.
Начнем с двигателей легковых автомобилей. Установлено, что наибольшее время они нагружены не слишком сильно. А именно:
• по крутящему моменту – менее 20% от максимума момента;
• по оборотам – менее 50% от максимума оборотов.
Нагрузки коммерческого транспорта существенно разнятся и определяются производителями двигателей в зависимости от назначения.
Наибольшая доля полной нагрузки в общем времени работы приходится на двигатели для привода рабочих машин (насосы, компрессоры, специальная и строительная техника).
Интересно взглянуть на железную дорогу. Нагрузка двигателей подвижного состава в Европе относительно невелика. Так, маневровые локомотивы 75% времени работают при низкой нагрузке. Доля полной нагрузки магистральных (пассажирских и грузовых) локомотивов также меньше, чем в других транспортных отраслях.
А вот картина для судовых двигателей иная. Прогулочные суда работают при максимальных нагрузках около 40% времени, а быстроходные катера – до 80%.
Нагрузка – термин для большинства двигателей универсальный. А вот понятие «мощность» зачастую следует толковать по-разному в зависимости от назначения двигателя.
Мощность – это произведение крутящего момента на угловую скорость, тут спору нет. Но есть особенности. Во-первых, она может быть получена при различном соотношении оборотов и крутящего момента. Во-вторых, продолжительность воздействия выходной мощности на детали двигателя бывает разной.
В совокупности эти два фактора существенно влияют на степень повреждений двигателя и частоту их возникновения. Кстати, это отражено в мануалах производителей двигателей применительно к срокам технического обслуживания.
Эксплуатация двигателей бывает различной. Она зависят как от объективных условий, так и от человеческого фактора – манеры вождения и качества технического обслуживания и ремонта. При этом условия, нормальные для одного типа двигателя, для других типов неприемлемы. Например, двигатели автомобилей запускаются и работают при любой наружной температуре. А вот большие судовые двигатели такого режима не выдерживают. Для них необходим предварительный подогрев охлаждающей жидкости и моторного масла.
Кроме того, условия эксплуатации зависят и от других факторов. Для автомобилей это частота запусков двигателя, время работы при низких нагрузках, внезапные изменения нагрузки, изменения климата и рельефа дорог и многое другое.
Рис. 2.21 Относительные обороты, крутящий момент и скорости движения среднетоннажного грузовика
Так, при движении по автостраде мы получаем большие пробеги, равномерную скорость при высоких оборотах, быстрые и значительные изменения скорости на некоторых участках и редкую работу на холостом ходу.
При заторе на автостраде или съезде с нее – холостой ход и малые обороты. При этом двигатель и моторное масло горячие.
А что на сельских дорогах? Здесь тоже все понятно: средние и низкие обороты, медленное повышение или снижение оборотов.
При смешанном движении в городских условиях наблюдается плавное движение и частые переключения передач.
И, наконец, при коротких поездках мы имеем холодный двигатель, стоянки с частыми запусками и длительной работой на холостом ходу. А в среднем двигатель здесь работает на низких оборотах.
Рис. 2.22 Относительная частота изменения температуры охлаждающей жидкости и моторного масла среднетоннажного грузовика
При перевозках по Европе диапазон температур окружающего воздуха обычно находится в пределах от +30°C до -10° C. В США эта разница не столь велика. Как видно, холодные пуски не играют там решающей роли. Иное дело центральные и северные регионы России – здесь климат приходится учитывать более тщательно.
Существует немало факторов, влияющих на эксплуатационные затраты – особенно это касается двигателей коммерческих транспортных средств. Например, движение по горным серпантинам или подъем на перевалы. Такие условия создают серьезную нагрузку на узлы и детали двигателя, увеличивают расход топлива и приводят к износу механизмов – например, клапанного.
В странах Ближнего и Среднего Востока, Центральной и Южной Америки, а также в Африке и Азии эксплуатация двигателей сопряжена с дополнительными проблемами. Это постоянная перегрузка, тяжелые дорожные условия, движение в сильно запыленном воздухе, старение двигателей и транспортных средств, пыль, вода, соль во всасываемом воздухе, некачественное топливо, небрежное (без консервации) хранение двигателей и других агрегатов перед вводом в эксплуатацию, а также некачественное, нерегулярное или неполное техническое обслуживание.
Все перечисленные условия приводят и к неприятным и даже катастрофическим последствиям. Возникают перебои в работе двигателя вплоть до полного отказа агрегата.
Продолжение следует