Никитин А.О., Сергеев Л.В. - Теория танка (1053683), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Двигатель внутреннего сгорачия как источник энергии характеризуется эффективной мощностью и крутящим моментом при соответствующих числах оборотов коленчатого вала в минуту и определенной подаче топлива. Зависимость мощности и крутящего момента двигателя, а также часового и удельного расходов топлива ог числа оборотов называется его скоростной характеристикой. Скоростные характеристики разделяют на внешние (предельные) и частичные. Первые получаются при максимальной подаче топлийа, т.
е, при положении рейки топливного насоса «до упора» или при полном открытии дроссельной заслонки карбюратора; вторые в при неполной подаче топлива, т. е. при промежуточных положениях органа регулирования двигателем. Скоростные характеристики двигателя снимаются на тормозных г1ендах, При этом замеряются крутящий момент и число оборотов 7 в минуту коленчатого вала двигателя (в дальнейшем для краткости часто будем называть просто — обороты двигателя) на различных режимах работы. после чего эффективная мощность двигателя подсчитывается по известной зависимости М,и М, =- — ' — л.
с., (1) 716,2 где гй, — крутящий момент двигателя в гсгм; л — число оборотов коленчатого вала в минуту. На рис. 1 приведены внешние характеристики бензинового карбюраторного двигателя, а на рис. 2 — дизеля. Ус лс. лгв нгт г Услос ц исвгвив об 1 П мин -4- 0 Птт Пн Пн плгг птаг псгпн Рис. ! Как видно из рис.
1, мощность карбюраторного двигателя, достигнув макси|мума при оборотах пн, снижается, что вызывается значительным уменьшением среднего эффективного давления р,. Снижение и, связано с ухудшением наполнения цилиндров двигателя и возрастанием механических потерь при увеличении скорости вращения коленчатого вала. Для того чтобы при отсутствии нагрузки или при незначительной внешней нагрузке обороты двигателя не превысили расчетных и не стали бы опасными по соображениям прочности двигателя. применяют ограничители оборотов, или регуляторы, уменьшающие в этих случаях подачу топлива (или горючей смеси) и вступающие в действие при оборотах лр,„(см.
рис. 1 и 2). При этом эффективная мощность двигателя резко снижается и при оборотах и „ становится равной нулю. 8 На рис. 1 пунктиром показано протекание внешних характеристик карбюраторного двигателя без ограничителя оборотов, когда при отсутствии внешней нагрузки двигатель «идет вразнос» и эффективная мощность при оборотах празн становится равной нулю.
У дизелей (см. рис. 2) кривая М, = Г'(и) в диапазоне рабочих оборотов двигателя не достигает возможного максимума, а максимальное значение эффективной мощности М, „определяется включением регулятора, т. е. для этих двигателей ип = пр„. Касательная, проведенная из начала координат к кривой й(, =~(п) (см. рнс. 1 и 2), определит положение точка А, соответствующей режиму работы двигателя при максимальном крутящем моменте (обороты пм). ттетах лге лс.
'И~кг гт Уелск д пг ~т час еб О Ламп Пм Пл Птах Прег Рис. 2 Минимальные обороты двигателя, на которых он еше может устойчиво работать при полной подаче топлива или полном открытии дроссельной заслонки, обозначены через и Поскольку при исследовании динамики и тяговых качеств танка широко пользуются внешней характеристикой двигателя, остановимся на некоторых важных ее точках и введем их обозначения: М,,„— максимальное значение эффективной мощности; ЛГ, — значение эффективной мощности двигателя при макси- мальном крутящем моменте; М,,„— максимальное значение крутящего момента двигателя; М, — значение крутящего момента при максимальной эффек- тивной мощности двигателя. Очевидно, что значениям М, „и А(„,„„соответствуют обороты двигателя ип и и„.
9' На рис. ! и 2 приведены также зависимости удельных (у,) и часовых (0,) расходов топлива от оборотов двигателя, по которым оценивается экономичность его работы. Важным параметром оценки тяговых качеств танкового двигателя, характеризующим устойчивость его работы на различных скоростных режимах при изменении внешней нагрузки, является коэффициент приспособляемости К. Этот коэффициент определяется отношением максимального крутящего момента двигателя к крутяшему моменту при максимальной мощности в случае работы двигателя по внешней характеристике М,,„ к= еФ На рис.
3 приведены~ внешние характеристики двух двигателей, у которых одинаковые крутящие моменты при максимальной эффективной мошностн, но различные коэффициенты приспособляемости (т. е. различные зависимости изменения М, и У, от числа оборотов). Л, П Рис. 3 Из рнс, 3 видно, что при возрастании внешнего момента сопротивления на величину Ь М обороты двигателя с характеристикой 1 весьма сильно снизятся (до значения и,), в то время как обороты другого двигателя с характеристикой 2 изменятся незначительно (до значения лз). Очевидно, чем больше коэффициент 10 приспособляемости двигателя, тем при возрастании внешнего сопротивления меньше будут изменяться его обороты, а следовательно, н скорость движения танка. Дизели по сравнению с карбюраторными двигателями имеют меньшие значения коэффициента приспособляемости. Повышение коэффициента приспособляемости у дизелей осуществляется путем применения специальных корректоров, дополнительно увеличивающих подачу топлива в цилиндры двигателя за цикл в тех случаях, когда при работе по внешней характеристике число его оборотов падает.
Так, например, дизель В-2-34 без корректора имеет коэффициент приспособляемости К = 1,1, в то время как по существу у такого же двигателя В11-ИСЗ при установленном корректоре коэффициент К = 1,24. Значения коэффициента приспособляемости поршневых двигателей й среднем колеблются в таких пределах: — для дизелей без корректоров К = 1,1 †: 1,15; -- для дизелей с корректорами К =,1,2 †: 1,25; — для карбюраторных двигателей К = 1,15 —; 1,35.
Итак, оценивая тяговые качества поршневых двигателей внутреннего сгорания, предназначенных для преодоления сопротивлений, изменяющихся в большом диапазоне, можно сказать, что их приспособляемость, т. е. автоматическое изменение крутящего момента в зависимости от изменения внешней нагрузки при постоянной подаче топлива, невелика. Отсюда следует, что обеспечение высокого коэффициента использования мощности такого двигателя при его работе в широком диапазоне изменения внешних нагрузок, характерных для работы в танке, вызывает необходимость установки последовательно за двигателем специальной передачи 1трансмиссии), позволяющей в значительных пределах изменять крутящий момент, передаваемый ст двигателя к ведущим колесам.
Скоростные режимы, на которых могут работать поршневые двигатели под нагрузкой, изменяются в значительно большей степени. Так, отношение оборотов при максимальной мощности к оборотам максимального крутящего момента, в диапазоне изменения которых обычно протекает работа д~вигателей под нагрузкой, находится в пределах п,ч — = 1,4 †; 2,5. Диапазон полного изменения оборотов от л,, до л ы при рабо- те под нагрузкой находится в пределах пм — =-3 —; б. л „, Если внешняя характеристика двигателя неизвестна, а она тре- буется для выполнения каких-либо тяговых расчетов, то ее опреде- 11, лают при помощи различных эмпирических зависимостей, в ко1орых эффективная мощность двигателя (1(1, ) при выбранном числе оборотов его коленчатого вала (и) выражается через известные значения й7,„„, и пм.
В качестве примера приведем формулу, предложенную С. Р. Лейдерманом 1171 для карбюраторных двигателей М,:= л(, „„— + — — — л. с. (2) 20 40 80 100 21 49 , 73 92 ~ 100 Ф„ 1че ~пай У дизелей относительная скоростная характеристика менее устойчива, г. е. отклонения от единой кривой могут быть более значительные, чем у карбюраторных двигателей.
Это объясняется разнообразием способов смесеобразования, значений коэффициента избытка воздуха, изменения цикловой подачи топлива по оборотам и других факторов, влияющих на протекание скоростной характеристики. 12 Задаваясь значениями и, по формуле (2) находят соответствующие им величины эффективной мощности л1, двигателя при полном открьггии дроссельной заслонки карбюратора. Полученные данные позволяют построить внешнюю характеристику двигателя.
Следует, однако, сказать, что приведенная выше эмпирическая формула (2), как и другие, подобные ей, получена в результате обработки внешних характеристик определенных конструкций двигателей и в ряде случаев не может обеспечивать высокую точность. Поэтому область применения данной формулы ограничивается расчетами при проектировании. Удобный способ построения внешней характеристики двигателя предложен проф. И.
М. Лениным 118], установившим понятие об единой относительной скоростной характеристике двигателя. Им было обнаружено, что внешние характеристики подобных по процессу работы двигателей, построенные в относительных координай7, и тах ', — —, весьма близко совпадают друг с другом. е.. пл Например, внешние характеристики всех карбюраторных двигателей с достаточной степенью точности могут быть объединены следующими цифровыми зависимостями: Тем не менее и для четырехтактных дизелей можно относительную скоростную характеристику представить в форме таблицы, составленной для некоторых средних условий. — в ч» и 40 ~ 60 80 100 о Фе в чв А'ешат 67 87 100 17 41 6 Гь ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАРОВОИ МАШИНЫ М,и Аг, = ' = сопз1, 716,2 то с М,=— л ' Следует иметь в виду, что в случае применения атомного двигателя длш транспортных целей последний по существу будет представлять собой лишь «котел», служащий источником получения пара или нагретого воздуха, который в дальнейшем для преобразования тепловой энергии в механическую требует наличия паровой машины или турбины.
13 Конструкторами неоднократно исследовался вопрос применения различных паросиловых установок как источников энергии не только в тракторах и автомобилях, но и в танках. Достаточно сказать,. что перед последней войной в Англии насчитывалось несколько десятков тысяч автомобилей с паровыми машинами. Последние имели относительно высокие показатели за счет применения усовершенствованных змеевиковых котлов с высокой температурой пара. Неоднократные попытки применения на танках паросиловых установок не увенчались успехом, вследствие больших габаритов и веса, продолжительности запуска, необходимости сложной автоматики, длительного времени и большого пути разгона, значительного расхода воды и др. Однако, несмотря на отмеченные недостатки и неудачи, попытки к созданию паросиловых установок на танках предпринимаются на новом уровне развития техники по мере разрешения тех или иных трудностей, которые ранее считались непреодолимыми '.
Это объясняется благоприятным протеканием тяговой характеристики паровой машины для транспортных машин вообще и для танков в частности. Мощность, развиваемая паровой машиной, работающей по характеристике при постоянной часовой производительности пара, почти не меняется с изменением числа оборотов. А так как в данном случае откуда следует, что крутящий момент паровой машины при работе по данной характеристике изменяется в зависимости от оборотов по закону гиперболы (рис.
4). При изменении количества пара, поступающего из котла в цилиндры, изменяются и характеристики паровой машины. На рис. 4 эти характеристики показаны пунктиром. Очевидно, что при такой характеристике с возрастанием внешнего сопротивления автоматически будет увеличиваться крутящий МЕ нгм Рис. 4 момент, развиваемый паровой машиной, и одновременно уменьшатся обороты ее вала, причем диапазон изменения момента будет весьма большим..Если же диапазон изменения крутящего момента при данной подаче пара окажется недостаточным, то при помощи специальных регулирующих устройств можно обеспечить его изменение в необходимых пределах. Таким образом, в случае установки в танке паровой машины или полностью отпадает необходимость в коробке передач, или она значительно упрощается за счет сокращения числа передач.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
