Загальні відомості. Швидкісна характеристика двигуна ЗИЛ 130

АНАЛІЗ СИСТЕМ ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ РОБОЧИХ МАШИН

Швидкісна характеристика двигуна ЗИЛ 130

Швидкісна характеристика двигуна ВАЗ 2108

Контрольні питання

1.Основні складові трансмісії автомобіля.

2. Призначення елементів трансмісії.

3.Які кінематичні показники змінюються при проходженні крутного моменту від двигуна до коліс?

4.Пояснить за кінематичною схемою будову коробки передач.

5.Будова та принцип дії синхронізатору.

4.Яке призначення кожної з передач та їх передаточні відношення?

Таблиця 8

№	n, об/хв	Мд, Нм	Nе, кВт	GТ, кг/год	gе, г/кВт·год	η
		94,1	10,8	3,7	343,0	0,23
		100,5	23,1	7,2	311,9	0,26
		100,5	34,7	10,2	296,3	0,27
		94,1	43,3	12,8	296,3	0,27
		81,1	46,7	14,5	311,9	0,26
		61,6	42,5	15,2	358,6	0,22

№	n, об/хв	Мд, Нм	Nе, кВт	GТ, кг/год	gе, г/кВт·год	η
		350,3		3,7	343,0	0,23
		437,8		7,2	311,9	0,26
		424,6		10,2	296,3	0,27
		402,0		12,8	296,3	0,27
		328,4		14,5	311,9	0,26
		253,9		15,2	358,6	0,22

Лабораторна робота №2

Мета роботи: вивчити будову та принцип дії автомобільних джерел енергії та регуляторів напруги.

Прилади та обладнання: стенди та натурні зразки стартерної акумуляторної батареї, генератора змінного струму, регулятори напруги РР362, Я120М1.

Система електропостачання призначена для живлення електричною енергією постійного струму напругою 12 або 24В всіх споживачів на всіх режимах роботи автомобіля.. Джерелами електричної енергії на автомобілі є генераторна установка (ГУ) й акумуляторна батарея (АКБ), включені паралельно. Структурна схема системи електропостачання автомобіля приведена на рис.2.1.

Рис.2.1.Структурна схема електропостачання автомобіля.

В генераторній установці джерелом струму є генератор (Г), який приводиться в дію ДВЗ. Автомобільні генератори працюють у режимах змінних частот обертання й навантажень, що змінюються в широких межах. Для автоматичної підтримки напруги генератора на заданому рівні при зміні частоти обертання й навантаження призначений регулятор напруги (РН)

При використанні генератора змінного струму до складу ГУ входить випрямляч (ВП). При непрацюючому двигуні єдиним джерелом електроенергії є акумуляторна батарея, що повинна забезпечити надійний пуск двигуна.

При працюючому двигуні ГУ є основним джерелом електроенергії і забезпечує електропостачання споживачів і підзаряд акумуляторної батареї. Система електропостачання, як правило, є однопровідною. Всі споживачі підключаються до позитивної клеми. В якості другого проводу використовується корпус автомобіля (маса).

Акумуляторна батарея

Акумуляторна батарея призначена для живлення електричною енергією всіх споживачів при непрацюючому двигуні й при роботі його з малою частотою обертання колінчатого вала, а також для пуску двигуна стартером.

На автомобілях використовують стартерні свинцево-кислотні акумуляторні батареї. Такі батареї здатні короткочасно віддавати струм великої величини, що необхідно при пуску двигуна стартером.

Типова автомобільна акумуляторна батарея (АКБ) складається із шести послідовно з'єднаних акумуляторів напругою 2В кожен і має напругу близько 12 В. Найпростіший свинцево-кислотний акумулятор являє собою пластмасову посудину, у який опущені дві свинцеві пластини й залито електроліт з хімічно чистої (акумуляторної)сірчаної кислоти й дистильованої води. Якщо через такий акумулятор пропускати постійний електричний струм, то в ньому буде протікати хімічна реакція з утворенням на позитивній пластині двоокису свинцю (РbО₂), а на негативній – чистого губчатого свинцю (Рb). Густина електроліту в міру заряду акумулятора буде підвищуватися за рахунок виділення іонів й поглинання їх водою. Підсумкова хімічна реакція в кислотному акумуляторі має вигляд:

Напруга на клемах акумулятора також буде підвищуватися. Такий процес називається зарядом акумулятора. При включенні зарядженого акумулятора в зовнішнє коло буде відбуватися зворотна хімічна реакція з віддачею електричної енергії на живлення включених споживачів. У міру розряду пластини акумулятора будуть покриватися сірчанокислим свинцем, густина електроліту й напруга акумулятора будуть зменшуватися. Такий процес називається розрядом акумулятора. Оскільки при заряді й розряді акумулятора змінюється густина електроліту, то по густині електроліту визначають ступінь розрядженості (зарядженості) акумулятора.

Основними параметрами акумулятора є напруга і ємність.

Напруга на вивідних штирях справної й повністю зарядженої АКБ близько 12,6 В. Допускається в процесі експлуатації розряджати батарею до 10,5 В.

Кількість електрики в ампер-годинах (А∙год), отримана від акумулятора при його розряді до допустимої напруги, називається ємністю, що визначають як добуток сили розрядного струму в амперах на час розряду в годинах. Ємність залежить від кількості й розмірів пластин акумуляторів, сили розрядного струму, густини й температури електроліту, а також ступеня зарядженості, технічного стану й терміну служби акумулятора (батареї).

Номінальною ємністю акумуляторної батареї називається найменша кількість електрики в ампер-годинах, яку повинна віддати повністю заряджена батарея при безперервному розряді її струмом, рівним 0,05 номінальної ємності, до напруги 10,5 В при температурі електроліту 25 °С. Номінальна ємність в основному залежить від розмірів і кількості пластин в акумуляторі.

Батарея складається із шести послідовно з'єднаних акумуляторів, розміщених у шестикамерному ебонітовому баці. Кожен акумулятор містить у собі п'ять позитивних і шість негативних пластин (рис.2.2). Позитивні 3 і негативні 1 пластини являють собою свинцеві ґрати, заповнені активною масою, яка і бере участь у хімічних реакціях при зарядах і розрядах акумулятора. Після складної технологічної обробки пластин активна маса позитивних пластин перетворюється у двоокис свинцю (РbО₂) (темно-коричневий колір), а негативних – у губчатий свинець (Рb) (сірих кольорів).

Рис. 2.2. Акумуляторна батарея:

1 – негативна пластина; 2 – сепаратор; 3 – позитивна пластина; 4 – запобіжний щиток; 5 – баретка; 6 – штир: 7 – плюсова клема; 8 – бак акумуляторної батареї; 9 – ущільнювальна мастика: 10 – пробка; 11 – кришка акумулятора; 12 – міжелементне з'єднання; 13 – вентиляційний отвір; 14 – мінусова клема.

Однорідні пластини акумулятора з'єднуються між собою за допомогою бареток 5 й утворюють напівблоки позитивних і негативних пластин. Щоб запобігти зіткненню різнойменних пластин, між ними встановлені прокладки 2 – сепаратори. Ребриста сторона сепаратора завжди звернена до позитивної пластини. При такій установці сепараторів забезпечується кращий доступ електроліту в пори активної маси позитивних пластин, що підвищує працездатність акумулятора. Для захисту сепараторів і пластин від механічних ушкоджень при вимірі густини й рівня електроліту зверху покладений запобіжний щиток 4 з кислотостійкого матеріалу. Зверху кожен акумулятор закривається кришкою 11 із двома отворами для полюсних штирів 6 від позитивних і негативних пластин. У кришках також виконані різьбові отвори під пробку 10 для заливання електроліту й штуцери з вентиляційними отворами 13. Стики між кришкою й баком залиті мастикою 9. На дні бака виконані ребра, на які опираються напівблоки пластин. У просторі між ребрами накопичується активна маса, що згодом обсипається (шлам).

Акумулятори з'єднують між собою за допомогою міжелементних з'єднань 12, які приварюються до штирів напівблоків. Крайні штирі акумуляторної батареї виконують роль плюсової 7 і мінусової 14 клем. Камери акумуляторів ізольовані друг від друга. Через різьбові отвори кришок в акумулятори заливається електроліт, густина якого повинна відповідати кліматичному району експлуатації.

Генераторні установки автомобілів

До автомобільних генераторів пред'являються наступні вимоги:

- простота конструкції; довговічність і надійність;

- малі габарити, маса і вартість;

- велика питома потужність (потужність на 1 кг маси);

- можливість забезпечення заряду акумуляторні батареї при малій частоті обертання колінчатого вала двигуна в режимі холостого ходу.

Переліченим вимогам у більшому ступені задовольняють тільки генератори змінного струму з випрямлячами, тому вони знайшли переважне застосування на сучасних автомобілях.

Автомобільний генератор змінного струму – трифазний, синхронний, з електромагнітним збудженням, у якого частота ЕРС, що наводиться, пропорційна частоті обертання ротора генератора (ця властивість використовується також в електронних тахометрах для вимірювання обертів двигуна).

Такі генератори в порівнянні з генераторами постійного струму простіше по конструкції, мають менші габаритні розміри і масу при тій же потужності, більш надійні в експлуатації, а витрата міді на обмотки приблизно в 2,5 рази менше. Питома потужність генераторів постійного струму не перевищує 45 Вт/кг, а генераторів змінного струму досягає до 143Вт/кг.

Максимальна частота обертання ротора досягає 12000 об/хв. Це дозволяє підвищити частоту обертання ротора генератора і при роботі двигуна в режимі холостого ходу. Тому генератори в цьому режимі роботи двигуна розвивають до 40÷60% номінальної потужності, що поліпшує заряд АКБ.

В синхронному генераторі змінного струму (рис.2.3.) ротор 3 являє собою постійний електромагніт, який створює обмотка збудження 2. Струм збудження подається на обмотку через щітки 6 та контактні кільця 7. В якості джерела струму збудження може використатися АКБ, або сама генераторна установка (так зване самозбудження).

Ротор приводиться в обертання ДВЗ через шків 13. В результаті обертання постійного магніту створюється обертове магнітне поле, яке пересікає багатофазну обмотку 11 статора 10, де наводиться багатофазна ЕРС. Зазвичай, використовуються трифазні генераторні установки. (Відомі також семіфазні - 2102.3701 автомобілі «КамАЗ» та «Урал»).

Генератор працює також при зупиненні автомобіля. Тому йому необхідна примусова вентиляція за допомогою крильчатки 15.

Багатофазна ЕРС поступає на вмонтований в генератор багатофазний випрямляч 1. Збирається трифазний випрямляч по мостовій схемі Ларіонова, яка використовує шість діодів (VD1…Vd6, рис.2.5а). На рис.3.4б показані осцилограми фазних напруг генератора та випрямленої напруги на навантаженні.

Рис.2.3. Повздовжній розріз автомобільного генератора:

1 – випрямляч; 2 – обмотка збудження; 3 – ротор; 4,12 – кришки; 5,14 – підшипники; 6 – мідно-графітові щітки; 7 – контактні кільця; 8 – щіткотримач; 9 – каркас; 10 – статор; 11 – обмотка статора; 13 – шків; 15 – крильчатка.

Рис.2.4. Випрямляч автомобільного генератора:

а – принципова схема; б – осцилограма фазних та випрямленої напруги.

В генераторних установках з самозбудженням для живлення обмотки збудження використовується додатковий випрямляч, зібраний по спрощеній схемі, яка налічує три випрямних діоди.

Регулятор напруги

Оберти двигуна в процесі експлуатації автомобіля змінюються в широких межах. Тому для підтримки напруги на виході генераторної установки постійною є єдина можливість – регулювання магнітного потоку обмотки збудження. Зі збільшенням частоти обертання ротора зростає ЕРС і напруга генератора перевищує регульоване значення. При цьому регулятор напруги зменшує струм збудження, що приводить до зменшення магнітного потоку, ЕРС і напруги генератора. Зниження напруги приводить до необхідності збільшення струму збудження. Цей процес повторюється періодично, завдяки чому напруга генератора коливається біля регульованого значення.

Змінення струму збудження, а отже, і магнітного, потоку можна домогтися трьома способами:

- закорочуванням обмотки збудження;

- перериванням кола збудження;

- включенням послідовно з обмоткою збудження додаткового резистора.

Останній спосіб має два різновиди:

- традиційне регулювання з частотою переключення, яка змінюється зі зміною режиму роботи генератора;

- регулювання зі стабілізованою частотою переключення, за принципом широтно - імпульсної модуляції (ШІМ).

Рис. 2.5.Загальна схема регулятора напруги.

Загальна схема регулятора напруги приведена на рис.2.5. Регулюючий орган по команді схеми порівняння виконує відповідні комутації в колі обмотки збудження. Команда виробляється на підставі порівняння інформації про рівень напруги на виході генераторної установки, яка поступає з чуттєвого елемента, та про рівень стабілізованої напруги, яка поступає з задаючого елемента. Описаний вище принцип регулювання може бути реалізований пристроями різного типу. На автомобілях знайшли широке застосування контактні (вібраційні), контактно-транзисторні і безконтактні регулятори напруги.

Рис.2.6.Регулятор РР362

Розглянемо роботу контактно-транзисторного регулятора РР362 автомобіля ГАЗ-53А, схема якого зображена на рис.2.6. Напруга з генератора подається на клему В3, а обмотка збудження підключається між виводами "Ш" і "М"Регулятор має додаткове реле РЗ для захисту транзистора VT1 від короткого замикання обмотки збудження на корпус. Чуттєвим елементом цієї схеми є реле РН з нормально замкненими контактами РН І. Задаючим елементом являється пружинка реле, яка утримає нормально замкнені контакти, а органом керування - транзистор VT1. Якщо напруга генератора мала, транзистор VT1 відкритий і через нього протікає великий струм збудження. Коли напруга генератора досягне значення спрацювання, реле РН перемикається у положення ІІ і запирає транзистор VT1. Струм збудження вимушений протікати через послідовно з’єднані резистори R1 i R_Д . Величина струму збудження зменшується і, відповідно, спадає напруга на виході генератора. Реле РН перемикається у положення І і процес регулювання повторюється. Недоліками такої схеми є нестабільність напруги регулювання завдяки зміни жорсткості пружини, яка являється задаючим елементом, в результаті нагрівання або старіння. Окрім того наявність реле з механічними контактами не додає регулятору надійності.

В останній час найбільше поширення знайшли безконтактні регулятори, які вільні від перелічених недоліків.

Регулятор інтегрального типу Я120М1 (автомобілі КамАЗ) вбудовується в щіточний вузол генератора. В регуляторі (рис.2.7а) обмотка збудження включається між контактами "Ш"і " Д ", вхідний подільник напруги на резисторах Rl, R2, R3 виконує роль чуттєвого елемента, задаючий елемент — стабілітрон VD1 (в регуляторі Я120М1 включені два стабилитрона послідовно), які разом з вхідним транзистором VT1(схема порівняння) і резистором R8 створюють мікросхему ДА1.

Рис.2.7. Регулятор Я120М1

а – принципова схема; б – зовнішній вигляд.

Транзистор VT2- орган керування. Діод VD2 — гасячий, діоди VD3, VD4 захищають від можливих аварійних режимів. Конденсатор С1 запобігає від випадкових спрацювань регулятора, резистор R4 і конденсатор С2 прискорюють переключення транзистора VT2. При сезонному ТО зовнішній резистор спеціальним перемикачем підключається до контакту Р паралельно резистору R3 Я120М1, що змінює опір вхідного подільника і збільшує напругу регулювання.

Дата добавления: 2017-01-13