2.1.2 Режимы работы двигателей мобильных агрегатов

Двигатель трактора может работать при различных нагрузках и частотах вращения коленчатого вала. При рабочем ходе агрегата желательно, чтобы двигатель имел нагрузку, близкую к номинальной. На холостом ходу МТА загрузка двигателя обычно небольшая. При кратковременных остановках двигатель работает вхолостую при минимально устойчивой частоте вращения коленчатого вала. Бывают и случаи перегрузки двигателя при преодолении кратковременных перегрузок. Таким образом, при работе агрегата могут иметь место различные режимы работы его двигателя, которые характеризуются соответствующими динамическими и экономическими показателями (рис. 2.1):

- работа двигателя на холостом ходу при максимальной частоте вращения коленвала ;

- работа двигателя при номинальном (расчетном) режиме (

- работа двигателя при максимальном крутящем моменте (

- работа двигателя при минимальной частоте вращения под нагрузкой

( );

- работа двигателя на холостом ходу при минимальной частоте вращения коленвала ( ).

Кроме указанных строго определенных режимов работы двигатель в условиях эксплуатации чаще всего работает на промежуточных режимах как при рабочем, так и при холостом ходе агрегата:

- при рабочем ходе агрегата, т.е. при выполнении технологической операции ( );

- при холостом ходе агрегата, т.е. при холостых поворотах и переездах ( ).

Работа агрегата будет наиболее эффективной и экономичной в том случае, когда загрузка двигателя близка к номинальной. В тех случаях, когда загрузить двигатель до номинального режима невозможно, переходят на частичный режим с помощью всережимного регулятора, который позволяет расширить возможности маневрирования скоростным режимом работы трактора.

Частичный режим  это режим работы двигателя с уменьшенной подачей топлива с помощью всережимного регулятора (ВР). Переход на частичный режим осуществляется при возникновении кратковременных перегрузок, а также при недогрузке двигателя. Рассмотрим эти случаи.

1. При временных перегрузках. В рабочем режиме двигатель несколько перегружен из-за значительного колебания момента сопротивления , работа его часто переходит на безрегуляторную ветвь характеристики и становится неустойчивой (рис. 2.1), как будто возникает необходимость перейти на низшую передачу и за счет увеличения тягового усилия трактора преодолеть временное сопротивление.

Однако в большинстве случаев этого делать не следует, а достаточно перейти на частичный режим, т.е. перевести рычаг управления всережимным регулятором в другой скоростной режим работы, что обеспечит устойчивую работу двигателя и снижение расхода топлива.

Уменьшая подачу топлива в соответствии с величиной возникшей перегрузки, мы создаем двигателю новый скоростной режим работы (частичный), который на рис. 2.1 представлен зоной . В этом случае всережимный регулятор топливного насоса будет осуществлять автоматическое регулирование частоты вращения коленвала в пределах от до .

Для эксплуатационных расчетов допускается определять значения и из условия, что , т.е. что прямые и почти параллельны. Фактически же за счет увеличения сил трения в муфте регулятора на частичном режиме всегда будет больше разбег регулятора, т.е. > .

Более точно частоту вращения на номинальном режиме можно определить по уравнению Б.Н. Антоновского:

,

где  коэффициент, равный 1,0–1,09, учитывающий отклонение частоты

вращения на частичном режиме.

Часовой же расход топлива на холостом ходу двигателя на частичном режиме можно определить как .

При работе двигателя на частичном режиме крутящий момент двигателя больше номинального, т.е. > , а текущее значение момента сопротивления , в отличие от основного режима, лежит в зоне действия регулятора, т.е. < . Таким образом, на частичном режиме двигатель не будет перегружен.

Касательная сила трактора пропорциональна крутящему моменту двигателя :

,

где и  передаточное число и механический КПД трансмиссии соот-

ветственно;

 радиус качения ведущих колес или гусеницы трактора.

Ниже будет доказано, что с увеличением касательной силы тяги увеличивается и тяговое усилие трактора . Поэтому в условиях достаточного сцепления при уменьшении подачи топлива за счет увеличения крутящего момента двигателя (рис. 2.1) одновременно будет расти и тяговое усилие трактора (эта закономерность сохраняется в пределах 40–45 % хода рычага подачи топлива). Кроме того, при переходе на частичный режим снижаются частота вращения коленвала и скорость трактора, т.е. будут уменьшаться и сам момент сопротивления и силы инерции. Все это вместе позволит трактору преодолеть временные сопротивления агрегата при устойчивой работе двигателя. Однако при этом имеет место снижение коэффициента приспособляемости двигателя по моменту.

Всережимный регулятор увеличивает возможности маневрирования скоростным режимом работы трактора. Переход на более низкую передачу выгоден при значительном и сравнительно длительном повышении сопротивлений агрегата. При кратковременных изменениях сопротивления агрегата (на пути 50100 м) маневрирование передачами нецелесообразно.

2. При недогрузке двигателя. Если на основном скоростном режиме двигатель значительно недогружен (что характерно для энергонасыщенных тракторов) и нельзя увеличить рабочую скорость или ширину захвата агрегата, то также переходят на частичный режим.

При этом, как и в первом случае, на частичном режиме можно получить то же значение мощности, что и на основном, т.е. = (рис. 2.1), а крутящийся момент будет выше ( > ). Однако здесь самый главный выигрыш в том, что снизится часовой и удельный расход топлива, т.е.

 и  что позволит получить экономию топлива . При этом производительность агрегата значительно не увеличится, т.к. при переходе на частичный режим включают более высокую передачу и скорость агрегата практически не изменится.