ГЛАВНЫЙ ПРИВОД

Области использования
Для привода самоходных машин со значительной долей транспортных операций в рабочем цикле используются дизельные или карбюраторные двигатели. К их преимуществам относятся независимость от посторонних источников энергии, высокая удельная (на единицу массы) мощность, относительно высокий КПД и надежность, а к общепризнанным недостаткам – шум, токсичность выхлопа и нарушение теплового баланса окружающей среды.
Области использования дизельных и карбюраторных двигателей определяются их техническими особенностями. Традиционно считается, что для карбюраторного двигателя характерны повышенные удельная мощность и частота вращения, меньший крутящий момент, более устойчивая работа при переменной нагрузке. В силу этого их применяют на машинах, работающих с большими скоростями и меньшими рабочими нагрузками. Дизельные двигатели развивают больший крутящий момент, работают при меньших угловых скоростях и на более дешевом топливе, но они тяжелее, дороже (из-за точной топливной аппаратуры), хуже переносят резкие колебания нагрузки и сложнее в обслуживании.
Первый энергетический кризис 70-х годов прошлого века заставил весь мир сделать выбор в пользу более дешевого дизельного топлива. В последующие годы усилия конструкторов и технологов позволили значительно повысить удельную мощность, шумо- и вибробезопасность дизельных двигателей, а также упростить их обслуживание и ремонт, вплотную приблизив их по этим показателям к карбюраторным двигателям. Это привело к широкому использованию дизельных двигателей практически во всем спектре мощностей и рабочих скоростей, характерных для погрузочных, строительных, землеройных и дорожных машин.
Основная доля действующего парка отечественных коммунальных машин базируется на грузовых автомобилях с карбюраторными двигателями, но в последние годы начался массовый их перевод на дизельные двигатели. Строительные, землеройные и дорожные машины, базирующиеся на оригинальных шасси, традиционно оборудуются дизельными двигателями. До конца 1960-х годов для этих целей использовались низкоскоростные тракторные дизели, а с началом массового производства короткоходовых транспортных дизелей их начали устанавливать и на дорожно-строительные машины. Анализ характеристик современных бульдозеров, скреперов, автогрейдеров, экскаваторов, трубоукладчиков, пневмоколесных и гусеничных погрузчиков свидетельствует о том, что наиболее широко используются четырех- и шестицилиндровые дизельные двигатели мощностью от 60 до 120 кВт и частотой вращения от 1850 до 2100 мин-1. Этот факт отражает техническую политику производителей в области энерговооруженности машин и оборудования, характерную для 90-х гг. XX в. Конечно, не следует считать, что такая ситуация останется неизменной. Например, за 1970-1996 гг. мощность двигателей одноковшовых полноповоротных экскаваторов увеличилась в среднем на 20%, а их частота вращения выросла до 2000...2200 мин-1. В последние годы на землеройные машины стали устанавливать менее скоростные двигатели, отличающиеся повышенным крутящим моментом и большей долговечностью. Поэтому в ближайшие годы сервисные и ремонтные службы, отвечающие за работу строительной, дорожной и коммунальной техники, будут сталкиваться с обслуживанием и ремонтом двигателей предыдущего и нового поколений, характеристики которых лежат в диапазонах указанных значений.

Условия работы
Условия работы двигателей погрузочных, строительных, дорожных и коммунальных машин отличаются сильной запыленностью окружающего воздуха, значительными перепадами температуры, влажности и давления, частыми и быстрыми переходами от пиковых нагрузок к холостым, удаленностью машин от сервисных центров и складов запчастей.
Наибольший уровень запыленности отмечается при совместной работе погрузчика с бульдозером. В порядке убывания количества пыли, образующейся при работе, далее следуют бульдозеры, погрузчики, скреперы, корчеватели, прицепные грейдеры, автогрейдеры и пневмоколесные катки.
На запыленность окружающего воздуха влияет не только оборудование и характер рабочего цикла, но и тип ходового устройства – гусеничный или пневмоколесный. Более пыльным и опасным для почвенного слоя является стандартный гусеничный ход, так как траки с грунтозацепами сильнее повреждают опорную поверхность при маневрировании и буксовании.
Грунтовая пыль, попадая в цилиндры и топливную аппаратуру, способна быстро вывести их из строя, поэтому для надежной работы двигателя важно оснащение его системами очистки воздуха, топлива и смазочных материалов, а также регулярное и своевременное обслуживания этих систем.
Мощность и топливная экономичность двигателя заметно меняются при колебаниях температуры, влажности и давления окружающей среды. При низкой температуре воздуха, поступающего в цилиндры, топливо хуже испаряется, часть его конденсируется на стенках цилиндра, смывая смазку и ускоряя износ, больше энергии требуется для подогрева смеси до температуры воспламенения, более интенсивна отдача тепла в атмосферу. Кроме того, больше времени и топлива затрачивается при запуске двигателя и на поддержание рабочей температуры в процессе работы, особенно, на высоких транспортных скоростях. Низкие температуры требуют применения более качественного топлива: без примесей воды – для бензина, парафинов и воды – для дизельного топлива. Все это приводит к удорожанию эксплуатации при одновременном снижении мощности и долговечности двигателя. Избежать некоторых отрицательных последствий эксплуатации двигателей при очень низких температурах можно:
храня технику в теплых помещениях, применяя посторонние и встроенные системы предпускового подогрева, используя дополнительную теплоизоляцию моторного отсека.
Следует отчетливо понимать, что зимняя эксплуатация двигателя неизбежно влечет ее удорожание. Чрезмерно высокая температура окружающего воздуха также неблагоприятна для двигателей внутреннего сгорания: уменьшается наполнение цилиндров воздухом, снижается вязкость смазок, ухудшаются условия охлаждения двигателя. К тому же горюче-смазочные материалы подвергаются ускоренному старению уже в заправочных емкостях машин.
Повышенная влажность атмосферы также отрицательно сказывается на эффективности работы двигателя. Увеличенное содержание водяного пара в воздухе снижает количество кислорода, попадающего в камеру сгорания, и количество топлива, а также требует дополнительного тепла на подогрев водяного пара. А влага, конденсируясь и смешиваясь с отработанными газами, образует агрессивные жидкости, ускоряющие коррозию металлических деталей двигателя. Предотвратить падение мощности и ускоренный износ агрегатов двигателя из-за высокой влажности воздуха поможет его предварительное осушение, но пока применение осушительных устройств на двигателях не носит массового характера.
Существенное влияние на мощность двигателя оказывает атмосферное давление, зависящее от высоты над уровнем моря: чем оно ниже, тем более разрежен воздух, тем меньшее его количество попадает в цилиндры двигателя при всасывании, следовательно, меньшее количество топлива сгорит за один рабочий ход поршня. Двигатель в целом разовьет меньшую мощность, а часть несгоревшего топлива будет выброшена в атмосферу.
Пониженное атмосферное давление также ухудшает условия охлаждения двигателя. В значительной степени свободны от этого порока или менее подвержены ему двигатели с турбонаддувом и электронным управлением впрыска топлива.
Колебания нагрузки, выражающиеся в нерегулярном чередовании максимальных и минимальных сопротивлений на валу двигателя, способны заметно снизить мощность и топливную экономичность двигателя. Сами по себе такие колебания неизбежны и предопределены характером работы машин и случайными свойствами среды, с которой они взаимодействуют. Влияние неравномерности нагрузки на работу двигателей хорошо известно. При предварительных расчетах падение мощности двигателя из-за неустановившейся нагрузки оценивается примерно в 10%.

Как показывает практика
Несоблюдение правил и сроков технического обслуживания двигателей строительных, дорожных и коммунальных машин приводит к двукратному увеличению скорости износа их основных деталей. К числу таких факторов относится обводнение и загрязнение горюче-смазочных материалов при хранении и заправке, что ведет к износу плунжерных пар и отсечных клапанов насосов высокого давления и прецизионных пар форсунок. Плохая регулировка топливной аппаратуры влечет за собой прогрессирующую неравномерность подачи топлива; нарушение герметичности впускного коллектора, эксплуатация холодного или перегретого двигателя – быстрый износ гильз цилиндров, поршневых колец и клапанов; несвоевременная очистка и замена воздушных, масляных и топливных фильтров, неквалифицированное управление машиной способно вызвать как ускоренный износ, так и поломку деталей двигателя.
Наиболее распространенными признаками развивающейся неисправности двигателя (и дизельного, и карбюраторного) являются: падение мощности, повышенный расход топлива, перегрев при обычных нагрузках и кратковременных перегрузках, усиленная дымность выхлопа, повышенная шумность, усиленная вибрация, металлический стук. При появлении любого из этих признаков эксплуатацию двигателя следует приостановить до выяснения и устранения причин.
Количество моделей карбюраторных и дизельных двигателей, выпускаемых сегодня в мире, чрезвычайно велико. На строительной, дорожной и коммунальной технике, эксплуатирующейся в нашей стране, чаще всего встречаются отечественные двигатели, а также моторы заводов ближнего зарубежья. Импортная техника оборудуется двигателями Саterpillar, Сummins, Deutz, Fiat, Iveco, Комаtsu, Рerkins, Liebherr, МАN, Yamaha.

Историческая справка
История создания двигателя внутреннего сгорания восходит к середине XIX в., когда в 1860 году французский механик Этьен Ленуар сконструировал первый практически пригодный газовый ДВС. В 1876 году немецкий изобретатель Николаус Отто построил более совершенный четырехтактный газовый двигатель. Первый дизель также был создан немецким инженером Рудольфом  Дизелем в 1897 году. С этого времени дизельный двигатель становится наиболее экономичным ДВС. В 1901 году в США был разработан первый трактор с ДВС.

Алексей Мельников, Журнал "Спецавтотехника"

 

Читайте также:

Успешно завершены испытания мостового крана, изготовленного на "Уралмашзаводе"
Успешно завершены испытания мостового крана, изготовленного на "Уралмашзаводе"

В ходе испытаний была произведена проверка несущей способности крана с грузом 625 т, что превышает

Движение грузовиков в Польше ограничено из-за похорон погибших в авиакатастрофе
Движение грузовиков в Польше ограничено из-за похорон погибших в авиакатастрофе

В связи с похоронами погибших в авиакатастрофе под Смоленском в Польше введено ограничение на передвижение

На АЗС обманывают покупателей
На АЗС обманывают покупателей

«Это же хищения на самом деле…Это просто обман покупателей…» - так отреагировал Путин