Лабораторные работы Фаталиев и Аливагабов. Лабораторные Фаталиев, Аливагабов. Правила проведения в лаборатории, меры техники личной безопасности студентов и противопожарной и противовзрывной техники безопасности. 7

• Название: Правила проведения в лаборатории, меры техники личной безопасности студентов и противопожарной и противовзрывной техники безопасности. 7
• Анкор: Лабораторные работы Фаталиев и Аливагабов
• Дата: 03.07.2020
• Размер: 0.64 Mb.
• Имя файла: Лабораторные Фаталиев, Аливагабов.doc
• Тип: Правила; #133668
• страница: 3 из 4

4.6. Лабораторная работа №6.

Определение технического состояния термостата и термодатчиков системы охлаждения по температурам их включения и выключения при эксплуатации автомобиля, как на высоте уровня моря, так и в горных условиях на высоте 2000÷3000 м над уровнем моря.

Цель лабораторной работы – изучение принципа действия термостата и термодатчиков системы охлаждения и особенностей их работы в горных условиях.

Оборудование и приборы.

Термостат, термодатчики на 355 К и 365 К, электросхема с термодатчиком и лампочкой на 12 В, электропечь, чайник и термометр со шкалой на 100°.

Теоретические основания.

При пуске и прогреве холодного двигателя в целях снижениях износов деталей необходимо сократить продолжительность процесса, что обуславливает необходимость уменьшения количества охлаждающей жидкости в системе охлаждения и отключения вентилятора на время необходимое для прогрева. Первое достигается установкой в систему охлаждения термостата для перекрытия поступления охлаждающей жидкости в радиатор из рубашки охлаждения до прогрева двигателя до температуры 355 К, а второе – установкой термодатчика для автоматического отключения вентилятора на не прогретом двигателе. При этом термостат автоматически открывается при достижении температуры охлаждающей жидкости 355 К, а термодатчики выпускаются в двух исполнениях или рассчитанные на выключение вентилятора при температуре 355 К и 365 К. Необходимость их обусловлен различием условий эксплуатации системы охлаждения двигателя на уровне моря и в горных районах где высота над уровнем моря достигает 2000÷3000 м и вследствие этого вода закипает при температуре на 20÷30° меньшем 373 К.

Содержание работы. Демонстрация функционирования термостата и термодатчиков путем окунания их рабочих частей в горячую воду с температурой 355÷365 К и визуального контроля открытия клапана термостата и загорания контрольной лампочки на 12 В, подключенного в цепь вместо элетровентилятора, по следующей схеме. При этом контролируется температура воды при которой начинается и заканчивается открытие клапана термостата и загорается лампочка при включении термодатчика.



Содержание отчета. Отчет должен содержать краткое описание выполненной работы и ответы на следующие контрольные вопросы.

Контрольные вопросы.

1. 
   Как функционирует система охлаждения двигателя при открытом и закрытом клапане термостата и представьте схему движения охлаждающей жидкости для режима прогрева и работы двигателя на номинальной мощности?
   
2. 
   Для каких систем охлаждения используют термодатчики и каков принцип их действия?
   
3. 
   Какой из существующих двух термодатчиков на 355 К и 365 К используется в системе охлаждения двигателя для его эксплуатации на равнинных участках на уровне моря и в горных условиях на высоте 2000÷3000 м над уровнем моря?
   
4. 
   Какая температура охлаждающей жидкости в рубашке охлаждения принято считать оптимальной для автомобильного двигателя и с чем это связано?
   

4.7. Лабораторная работа №7.

Определение температуры отработавших газов по цилиндрам автомобильного двигателя и оценка технического состояния его по неравномерности указанных температур.

Целью лабораторной работы является изучение методики замера температуры отработавших газов и оценки технического состояния двигателя по неравномерности указанных температур по цилиндрам.

Оборудование и приборы. Испытательный стенд и двигатель, термоэлектрический пирометр состоящей из термопары и гальванометра, доработанный путем установки сосков для термопар, выпускной коллектор.

Теоретические основания.

Круговые рабочие циклы в цилиндрах двигателя реализуются путем отдачи части теплоты, в соответствии со вторым законом термодинамики, холодному источнику тепла, т.е. путем отвода из цилиндров отработавших газов с достаточно высокой температурой (до 700 К) в окружающую среду. При этом двигатель создан и должен сохраняться в эксплуатации таким чтобы в каждом его цилиндре реализовались одинаковые рабочие процессы и каждый цилиндр выдавал одинаковые мощности. При такой организации рабочих процессов температуры отработавших газов в выпускном коллекторе для каждого цилиндра не должны отличаться более 20°. Однако, на практике из-за различных неполадок в цилиндрах неравномерность температур отработавших газов достигает 100°, что свидетельствует о неравномерности нагрузки на детали цилиндра и различие их износа.

Содержание работы.

В процессе работы осуществляется пуск и прогрев двигателя, а затем на прогретом двигателе при заданной нагрузке (25% N_е, 50% N_е, 75% N_е) осуществляется замер температуры отработавших газов по цилиндрам и оценка неравномерности ее по цилиндрам.

Содержание отчета.

Отчет должен содержать изложение методики определения температуры отработавших газов и неравномерности ее по цилиндрам, а также ответы на следующие контрольные вопросы.

Контрольные вопросы.

1. 
   Что собой представляют термопары: хромель-копель (ХК), хромель-алюмель (ХА), медь-константан (МК), нихром-константан (НК) и др. используемые для измерения температур отработавших газов и принцип их действия?
   
2. 
   Назовите основные факторы способствующие неравномерности температуры отработавших газов по цилиндрам?
   
3. 
   Как можно использовать тепловую энергию отработавших газов вне цилиндров?
   

4.8. Лабораторная работа №8.

Определение положения поршня первого цилиндра в конце такта сжатия по отметкам - 10°; - 5° и 0° до ВМТ и регулировка угла опережения зажигания для двигателя с искровым зажиганием и угла опережения подачи топлива для дизеля.

Цель лабораторной работы. Освоение студентами основополагаю-щего принципа функционирования автомобильного многоцилиндрового двигателя с учетом заданной последовательности работы цилиндров и навыков выполнения эксплуатационных регулировок по оптимальным для данного двигателя или дизеля моментов подачи искры зажигания или впрыска топлива соответственно.

Оборудование и приборы. Двигатель установленный на испытатель-ный стенд или на автомобиль, свечной ключ и комплект гаечных ключей, переноска на 12В, рукоятка для проворачивания коленчатого вала и моментоскоп.

Теоретические основания. В автомобильном двигателе круговые термодинамические циклы, состоящие из рабочих тактов: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск совершаются во всех цилиндрах, что обуславливает необходимость установления оптимальной последовательности их реализации в цилиндрах с учетом их количества, требуемой равномерности вращения коленчатого вала и уравновешенности, нагрузок на коленчатый вал и трудоемкости его изготовления.

В этой связи, цилиндры двигателя нумеруются, начиная от носовой части коленчатого вала в последовательности 1÷16, в том числе при двухрядном их расположении начиная с левого ряда, если смотреть со стороны носка коленчатого вала и устанавливается порядок работы цилиндров или последовательность моментов воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя.

Рекомендуемые порядки работы цилиндров ДВС.

Рядное расположение цилиндров			V-образное расположение цилиндров
Число цилиндров	Порядок работы	Угол ПКВ между раб. ходами	Число цилиндров	Порядок работы	Угол ПКВ между раб. ходами
2	1-2	360°	4	1-2-4-3	180°
3	1-2-3 1-3-2	240°	6	1-2-5-6-4-3 1-4-5-6-2-3	120°
4	1-3-4-2 1-2-4-3	180°	8	1-6-3-5-4-7-2-8 1-5-4-8-6-3-7-2 1-8-3-6-4-5-2-7	90°
5	1-2-4-5-3	144°	10	1-10-4-7-3-9-5-6-2-8	72°
6	1-5-3-6-2-4 1-2-4-6-5-3 1-4-5-6-3-2	120°	12	1-10-2-12-3-11-6-9-5-7-8	60°
8	1-6-2-5-8-3-7-4; 1-3-6-8-4-2-7-5; 1-4-7-3-8-5-2-6; 1-3-2-5-8-6-7-4;	90°	16	1-9-6-14-2-10-5-13-8-16-3-11-7-15-4-12	45°

Выбранные при проектировании двигателей порядки работы цилиндров необходимо строго соблюдать в эксплуатации при выполнении разборочно-сборочных работ и эксплуатационных регулировок их по углу опережения зажигания или впрыска топлива соответственно для двигателя с искровым зажиганием и дизеля. Так, при разборке двигателя со снятием с него узлов электрооборудования в виде распределителя зажигания или топливного насоса высокого давления и изменения взаимного положения коленчатого вала и вала привода распределителя зажигания или топливного насоса нарушается установленный порядок работы цилиндров, без восстановления которого функционирование двигателя без аварий или поломок невозможно.

Кроме этого при эксплуатационных регулировках двигателя без его разборки с целью достижения оптимальных их значений необходимо определить исходные значения и только затем путем их увеличения или уменьшения установить оптимальные значения.

В качестве исходного положения для любого двигателя принимается положение поршня первого цилиндра в ВМТ в конце такта сжатия. В ходе реализации рабочего цикла или поворота коленчатого вала на каждые 720° поршень первого цилиндра оказывается в ВМТ два раза: в конце такта сжатия и в конце такта выпуска. Поэтому задача сводится к определению как цилиндра с первым поршнем, так и положение последнего в ВМТ в конце такта сжатия.

Содержание работы.

1. 
   Установление порядковых номеров цилиндров, начиная с цилиндра расположенного вблизи носового конца коленчатого вала. Отвернуть свечу зажигания первого цилиндра и подготовить из бумаги плотную пробку для герметизации отверстия под свечу зажигания.
   
2. 
   Закрыть отверстие в головке цилиндров под свечу зажигания указанной пробкой и путем поворота коленчатого вала рукояткой определить точно момент выдавливания пробки из отверстия с помощью компрессии появляющейся к концу такта сжатия.
   
3. 
   Уточнить положение поршня первого цилиндра по отношению к ВМТ путем поиска меток - 10°; - 5° и 0° ПКВ до ВМТ на ободе маховика и метки на кожухе маховика или меток опережения зажигания 1, 2, 3 на крышке блока и метки на шкиве носового конца коленчатого вала. При необходимости, медленно проворачивая коленчатый вал обеспечить совпадение требуемых меток.
   
4. 
   В положении, когда совпадают метки, осуществляется установка на двигатель распределителя зажигания так, чтобы его ротор подводил высокое напряжение к свече зажигания первого цилиндра, если распределитель был снят с двигателя или осуществляется регулировка угла опережения зажигания предварительно по лампочке.
   

Окончательное уточнение оптимальности угла опережения зажигания с учетом имеющихся люфтов в соединениях рекомендуется выполнить на ходу автомобиля путем его разгона на равномерном участке дороги, на прямой передаче от скорости движения 40 км/ч и резкого нажатия на педаль подачи топлива. При этом свечи, их провода и распределитель должны быть закреплены, а в качестве критерия оценки оптимальности угла опережения зажигания используется момент появления и исчезания детонационного сгорания и характерного для такого сгорания стука в двигателе.

Эксперименты необходимо выполнить на ровном и прямом участке дороги, контролируя характер работы двигателя и детонационных стуков, в ходе которых возможны следующие три варианта:

• 
  автомобиль разгоняется без детонационных стуков в двигателе, что указывает на позднее зажигание (-) или необходимость поворота октан-корректора в сторону стрелки со знаком (+);
  
• 
  автомобиль разгоняется, а детонационные стуки в двигателе не исчезают, что указывает на опережение зажигания (+) или необходимость поворота октан-корректора в сторону стрелки со знаком (-);
  
• 
  автомобиль разгоняется, а детонационные стуки в двигателе появляются в легкой форме на весьма короткое время и исчезают, что указывает на достижение оптимального значения угла опережения зажигания.
  

Диапазон регулирования угла опережения октан-корректором составляет ± 5° ПКВ.

Установка оптимального значения угла опережения впрыска топлива в дизеле осуществляется также по меткам на ободе маховика и его кожухе или на крышке блок-картера и шкиве. При этом на штуцер первой секции топливного насоса высокого давления взамен трубопровода первой форсунки необходимо установить моментоскоп для контроля начала подачи топлива.

При положении поршня первого цилиндра в конце такта сжатия соответствующем оптимальному значению угла опережения впрыска топлива в °ПКВ до ВМТ, первая секция топливного насоса должен обеспечить начало впрыска, что контролируется моментоскопом. Регулировка указанного угла осуществляется поворотом кулачкового вала топливного насоса относительно его корпуса, а в качестве критерия оптимальности угла опережения подачи топлива используются максимальное значение среднего эффективного давления или минимальное значение удельного расхода топлива g_е, г/(кВт∙ч).

Значения Р_е(МПа) и g_е, г/(кВт∙ч) при различных значениях угла опережения впрыска топлива определяются по нагрузочной или скоростной характеристике.

Угол опережения начала подачи топлива обычно находится в пределах от 18 до 30°ПКВ до ВМТ, а его значение для конкретного дизеля задается в руководстве по эксплуатации.

Содержание отчета по лабораторной работе.

Отчет должен содержать краткое описание порядка нумерации цилиндров и их работы, а также определения первого цилиндра, конца такта сжатия в нем и положения поршня в нем относительно ВМТ. Схему расположения меток - 10°; - 5° и 0° ПКВ до ВМТ и порядок регулировки углов опережения зажигания в двигателе и начала подачи топлива в дизеле, а также ответы на следующие вопросы.

Контрольные вопросы.

1. 
   В каких случаях и с какой целью приходится в эксплуатации осуществлять регулировки по углу опережения зажигания двигателя и по углу опережения начала подачи топлива в дизеле.
   
2. 
   С какой целью осуществляется нумерация цилиндров и устанавливается порядок их работы.
   
3. 
   Как определить положение поршня первого цилиндра в конце такта сжатия и не перепутать его с положением в конце такта выпуска.
   
4. 
   Для чего служат метки на двигателе - 10°; - 5° и 0° ПКВ до ВМТ и где они располагаются.
   
5. 
   Как осуществляются эксплуатационные регулировки по поиску оптимальных значений угла опережения зажигания рабочей смеси в двигателе и угла опережения начала подачи топлива в дизеле.
   

4.9. Лабораторная работа №9.

Определение крутящего момента (М_кр), эффективной мощности (N_е) и удельного расхода топлива (g_е) при работе автомобильного двигателя по скоростной характеристике.

Целью работы являются изучение:

• 
  методики определения эффективной мощности двигателя путем математической обработки прямых измерений нескольких величин, связанных с искомой мощностью известными формулами;
  
• 
  тормозного устройства, с помощью которого создается внешнее сопротивление для поглощения эффективной мощности;
  
• 
  измерительных устройств, приборов и приспособлений, применяемых для измерения крутящего момента М_кр, развиваемого двигателем, мощности, удельного расхода топлива и частоты вращения коленчатого вала при работе его по скоростной характеристике.
  

Содержание работы.

В процессе работы, определяют крутящий момент М_кр, развиваемый двигателем с точностью не менее ± 0,5%, частота вращения коленчатого вала с точностью не менее ± 0,2%, температуру и давление окружающего воздуха с точностью ± 0,5° и ± 1 мм. рт. ст. соответственно и на их основе мощность двигателя и расход топлива двигателем.

Оборудование и приборы.

Наиболее широкое применение для испытания автомобильных двигателей имеют электрические тормозные устройства, так как они позволяют, по сравнению с механическими и гидравлическими, работать как в генераторном режиме, так и в двигательном режиме. Когда электрический тормоз работает в режиме генератора, мощность испытуемого двигателя, подсчитывают по показаниям весового устройства, шкала которого содержит деления от нуля по часовой стрелке для измерения тормозной силы Р, в кГ или реактивного крутящего момента М_кр в кГ ∙м статора и частоты вращения якоря n, в об/мин.

В режиме двигателя тормозное устройство позволяет выполнять операции запуска двигателя и его холодной обкатки, а также вращать коленчатый вал двигателя для определения мощности, расходуемый на механические потери. В этой связи на циферблате весового механизма наносится вторая шкала с делениями от нуля против часовой стрелки.

Принципиальная схема испытательного стенда, применяемого для испытания двигателя, представленная на рис. 1.

Частота вращения коленчатого вала тормозного устройства измеряется тахометром или импульсным счетчиком.

Порядок выполнения работы.

1. 
   Подготовка испытательного стенда и испытуемого двигателя. Периодически проверяют исправность стенда, а также контрольно-измерительных приборов.
   
2. 
   Подготовка двигателя для ввода в действие, его запуск и прогрев до нормального теплового состояния.
   

До начала испытаний необходимо: осмотреть стенд и двигатель снаружи, проверить и подтянуть крепления; особое внимание следует обратить на положение регулировочного реостата, проверку крепления соединений двигателя со стендом, наличие моторного масла в поддоне и его уровень, охлаждающей жидкости в системе охлаждения.

Не допускается работа двигателя в случае подтекания топлива, масла и охлаждающей жидкости, а также при прорыве отработавших газов через неплотности, в соединениях выпускной системы.

Тормозной стенд, двигатель и помещение лаборатории должны содержаться в чистоте, должны иметь необходимые средства пожаротушения (огнетушители, ящики с песком, одеяло и т.д.) и аптечку.

После запуска, прежде чем начать испытания, двигатель прогревают до достижения температур моторного масла и охлаждающей жидкости от 355÷365К. Значения этих температур, должны поддерживаться в ходе испытаний, если в технической документации завода-изготовителя не рекомендованы другие их значения.

3. 
   Первый опыт проводят при минимальной устойчивой частоте вращения коленчатого вала двигателя n^уст_min= 1000 об/мин, т.е. которую задают, увеличив нагрузку тормоза.
   

Через 1-2 мин, после того, как установится минимальная частота вращения, начинают измерения. Во время проведения опыта, продолжительность которого 2-3 мин, измеряют тормозную нагрузку, частоту вращения вала тормоза, расход топлива за опыт, продолжительность опыта, давление окружающей среды и масла в системе смазки, температуры масла в поддоне, охлаждающей жидкости на входе и выходе рубашки охлаждения, отработавших газов.

Результаты опыта позволяют выполнить расчет эффективной мощности N_е, крутящего момента М_кр, среднего эффективного давления Р_е, часового G_т и удельного g_е расхода топлива.

Результаты измерений и расчетов записывают в протокол:

№ п/п

n

p

G'т

τ

Р0

Т0

Рм

Тм

Твх

Твых

Nе

Мкр

Ре

Gт

gе

То.г.

Второй опыт начинают с постепенного уменьшения нагрузки тормоза, пока частота вращения коленчатого вала двигателя не увеличивается на 400÷600 об/мин. При необходимости задают наивыгоднейший угол опережения зажигания и после достижения устойчивого скоростного режима и нормального теплового состояния двигателя измеряют, подсчитывают и записывают в протокол те же величины, что и в первом опыте.

Третий и последующий опыты выполняют аналогичным образом, уменьшая нагрузку тормоза и увеличивая тем самым частоту вращения коленчатого вала двигателя каждый раз примерно на одинаковую величину.

Число опытов при снятии скоростной характеристики должно быть достаточным, для того чтобы достичь области перегиба кривой эффективной мощности, обычно не менее 5-6. В зоне максимальных значений эффективной мощности интервалы скоростных режимов между опытными точками рекомендуется несколько уменьшать.

Последний опыт делают, когда двигатель работает с минимальной нагрузкой, а частота вращения коленчатого вала на 10% больше номинальной. Окончив опыт, постепенно увеличивают нагрузку тормоза и проводят испытания в обратном порядке до минимально устойчивой частоты вращения коленчатого вала.

В протоколе испытаний дополнительно отмечают скоростные режимы, сопровождающиеся детонационным сгоранием топлива.

После обработки полученных результатов строят графики скоростной характеристики карбюраторного двигателя, по типу представленных на рис. 2.

4. 
   Анализ скоростной характеристики двигателя позволяет выявить динамические и экономические показатели его работы и оценить двигатель в отношении приемистости и быстроходности. На кривых скоростной характеристики выделяют значения: n_min – минимальной частоты вращения коленчатого вала, когда еще возможна устойчивая работа двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке; N_еmax – наибольшая эффективная мощность; g_еmin – минимальный удельный расход топлива; М_крmax – максимальный крутящий момент двигателя. Эксплуатационный скоростной режим работы двигателя должен быть ограничен в пределах от ne, при которой двигатель развивает максимальную мощностьN_еmax до частоты n_Мкр, соответствующий максимальному крутящему моменту М_{кр max}.
   

По данным скоростной характеристики карбюраторного двигателя определяют, соответствуют ли развиваемые двигателем N_e, M_кр, Р_е, g_е, техническим условиям завода изготовителя, а также осуществляют расчеты:

• 
  среднего эффективного давления, кГ/cм².
  

Р_е = 1,26M_кр/V_h,

где М_кр – крутящий момент, кГ∙м;

V_h = V_h ∙ i– рабочий объем цилиндров двигателя (литраж), л.

• 
  максимальной удельной литровой мощности N_л, л.с./кг, т.е. литровой мощности или мощности отнесенной к 1 л. рабочего объема;
  
• 
  максимальной удельной мощностиN_В, л.с./кг, т.е. мощности отнесенной к единице массы двигателя;
  
• 
  минимального удельного расхода топлива по скоростной характеристике, g_{е min} г/л.с.ч. (г/кВт∙ч);
  

Перечисленные данные позволяют оценить двигатель по металлоемкости, использованию рабочего объема, степени форсирования, топливной экономичности и др. качествам.

По скоростной характеристике можно исследовать характер изменения кривых N_e, М_кр и g_е.

Пользуясь, кривой М_кр можно определить весьма важный динамический показатель – коэффициент приспособляемости или приемистости двигателя, характеризующий запас крутящего момента для определения кратковременных перегрузок.

Для автомобильных двигателей коэффициент приемистости составляет – 1,1÷1,4.

Кривые N_eи М_кр по скоростной характеристике позволяют оценить правильность выбора фаз газораспределения, систем впуска и выпуска, а также степень форсирования двигателя по частоте вращения.

Максимальная мощность двигателя по кривой N_e = f(n)отмечается в точке перегиба, а минимальный расход топлива g_{е min} в точке перегиба, кривой g_е = f(n). Указанные точки перегиба на скоростной характеристике не совпадают. Наименьший удельный расход топлива всегда располагается влево от наибольшей мощности.
Содержание отчета.

Отчет должен содержать изложение цели и методики проведения опытов, протокол испытаний, скоростные характеристики, краткий анализ полученных результатов и ответы на следующие вопросы.

Контрольные вопросы.

1. 
   Для каких целей снимают скоростную характеристику?
   
2. 
   Что такое внешняя и частичная скоростные характеристики?
   
3. 
   Укажите, в какой последовательности снимается скоростная характеристика?
   
4. 
   Каким коэффициентом оценивают запас крутящего момента двигателя?
   
5. 
   Как определяют значения среднего эффективного давления, литровой и удельной мощности?
   

Где n_е – частота вращения коленчатого вала, об/мин;

Δg – масса дозы топлива, израсходованная за время опыта, г;

τ – время в течение, которого двигатель расходует дозу топлива, например 400 г, с.



Рис. 2. Скоростная характеристика двигателя.