АНАЛИЗ СОСТАВЛЯЮЩИХ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПУТЕЙ СНИЖЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ДВИГАТЕЛЯ Д-160

Увеличение максимальной -мощности двигателя Д-130 от 140 до 160 л. с. получено за счет форсирования его по оборотам (от 1070 до 1250 об/мин), при этом механический к. п.д. снизился с 0,78 до 0,73, что в конечном итоге привело к увеличению удельного эффективного расхода топлива от 175 до 180 г/э. л. с. ч.

В связи со снижением топливной экономичности возникла необходимость в исследовании механических потерь, чтобы определить пути повышения механического к. н. д.

Потери на привод вспомогательных механизмов определялись методом прокрутки в исследуемых скоростных режимах двигателя и исследуемых тепловых состояниях.

На рис. 1 показаны изменения мощности механических потерь на привод каждого вспомогательного Механизма в зависимости от скоростного режима двигателя. Основные потребители мощности— вентилятор и масляный насос.

Мощность на привод масляного насоса несколько завышена. На скоростном режиме номинальной мощности двигателя она превышает расчетную на 0,5 л. с. Мы считаем, что это объясняется заниженным механическим к. п. д. насоса, повышение которого во многом зависит от ужесточения допусков на изготовление деталей и требований, предъявляемых к сборке насосов.

Кроме того, существующая схема работы масляной системы предусматривает создание насосом значительного давления 7,5 кг/см2, в то время как в главной масляной магистрали необходимо поддерживать З-т-4 кг/см2. Стопроцентное превышение необходимого давления расходуется на осуществление работы центробежного очистителя масла. Таким образом, постановка центрифуги потребовала увеличения энергоемкости масляной системы в 2 раза.

Расчет мощности привода вентилятора выполняется из условия достаточного расхода воздуха через радиатор для обеспечения tводы = 80-г-90°С при работе двигателя в среде с температурой + 40°С. В этом случае, как показывают экспериментальные исследования, на номинальном режиме расходуется до 5 л. с. на привод вентилятора. При работе двигателя в условиях окружающей среды с температурой ниже +40°С, а особенно при минусовых температурах и работе на частичных нагрузках, такая величина мощности оказывается завышенной. Применение устройства терморегулирования позволило бы снизить эти расходы.

Нами проведен расчет экономической эффективности использования устройства терморегулирования на двигателе Д-160 в зоне Южного Урала, где среднегодовая температура за последние 6 лет составила +2°С (для указанной температуры воздуха необходима мощность на привод вентилятора величиной 0,6 л. о).

Расчетом показана возможность снижения удельного эффективного расхода топлива в среднем в год на 4 г/э.л. с. ч. при работе двигателя на режиме номинальной мощности.

В целом, как показали исследования, механические потери на привод вспомогательных механизмов при работе двигателя с нагрузкой Ре = 9 кг/см2 представляют практически постоянную часть, примерно 14% на Рмпд.

Насосные потери определялись методом индицирования на одноцилиндровом отсеке двигателя Д-160 с помощью пневмо-электрического индикатора МАИ-2. Как видно из рис. 2, наблюдается снижение потерь на насосные ходы в зависимости от нагрузки на двигатель во всем диапазоне скоростных режимов.

Доля насосных потерь в общей сумме механических потерь

двигателя, хотя и растет резко в зависимости от увеличения скоростного режима, но наибольшая ее часть при номинальном режиме двигателя не превышает 13% от Рмпд- Однако следует остановиться на особенности, отмеченной в процессе проведения исследований.

Работа насосных ходов не дает выигрыша на всем протяжении нагрузочных и скоростных режимов работы двигателя, т. е. работа выталкивания всегда больше наполнения. Обработка диаграмм насосных ходов на скоростных режимах 950 и 1250 об/мин при изменении нагрузки от Ре — 2 кг/см2 до Ре = 9 кг/см2 дала следующие результаты: в первом случае работа выталкивания увеличилась на 9,2%, во втором —на 32,5%. Эти результаты указывают на необходимость совершенствования тракта выпуска с целью снижения работы выталкивания.

Потери на трение кривошипно-шатунного механизма получены в результате определения общих механических потерь методом индицирования давления в цилиндре двигателя, работающего под нагрузкой (рис. 2), затем из полученной величины вычитались потери на насосные ходы (рис. 2) и потери на привод вспомогательных механизмов (рис. 1).

При повышении скоростного режима процентная доля, падающая на трение КШМ, снижается. Однако это снижение происходит только по причине стремительного роста насосных потерь.

Зависимость трения КШМ от различных факторов до сих пор в литературе не освещена, а если и затрагиваются некоторые стороны этого вопроса, то выводы по ним основываются на косвенных исследованиях.

На наш взгляд, работу по отмеченному вопросу следует вести в следующих направлениях:

1) определение изменения силы трения между гильзой цилиндра и поршневой группой по углу поворота кривошипа при работе двигателя под нагрузкой;

2) исследовать влияние высоты компрессионного кольца и количества колец на величину трения их о гильзу цилиндра;

3) определить зазор между поршнем и гильзой цилиндра с точки зрения выравнивая давлений в заколечных пространствах и снижения ударных нагрузок поршня на масляную пленку зеркала цилиндра при перекладках поршня.

Выводы

1. Определена реальная возможность повышения топливной экономичности двигателя Д-160 (снижение удельного эффективного расхода топлива со 180 г/э.л. с. ч. до 175 г/э.л. с. ч. и ниже) за счет снижения механических потерь на привод масляного насоса и вентилятора, а также за счет снижения насосных потерь.

2. Для выбора направления существенного снижения механических потерь двигателя за счет уменьшения трения КШМ следует предварительно выполнить исследования по указанным в статье вопросам.