Двигатель трансмиссия

Двигатель Стирлинга 1050 71 47

Представители руководящих кругов исследовательских организаций и промышленности, профессора и преподаватели технических дисциплин благодаря занимаемому ими положению могли бы оказать большое влияние на завтрашних инженеров и техников, и поэтому им также следовало бы больше знать о двигателях Стирлинга. Настоящая книга рассчитана и на эти группы читателей. Она построена так, чтобы облегчить понимание основных особенностей работы и конструкции двигателя Стирлинга. Книга дает ответы на вопросы: как устроен двигатель Стирлинга, как он работает, где он может использоваться и т. д.—уже в начале изложения материала (гл. 1). Мы надеемся, что, прочитав эту главу, инженерно-технические работники будут более отчетливо представлять потенциальные возможности двигателя Стирлинга в области преобразования энергии и более внимательно отнесутся к перспективам его использования.

В настоящей книге мы намеренно предпочли термин «двигатель Стирлинга» термину «машина, работающая по циклу Стирлинга». Это сделано по двум основным причинам. Во-первых, ни один двигатель или машина в действительности не работают по циклу Стирлинга, хотя при определенных изменениях в .конструкции полостей переменного объема можно достичь протекания процессов сжатия и расширения в соответствии с идеальным циклом. Такие модификации имеют общее название «изотермические двигатели» [2]. С большей точностью, вероятно, можно было бы применить термин «машина, работающая по принципу Стирлинга». Во-вторых, «машина, работающая по принципу Стирлинга», может функционировать в различных режимах, а именно: в качестве механического привода, как тепловой насос [3], холодильная машина [4] и газогенератор [1]. Все эти режимы можно получить на одном и том же двигателе, чему авторы этой книги были свидетелями при посещении исследовательских лабораторий фирмы «Филипс» в Эйндховене (Нидерланды). Следовательно, термин «машина, работающая по принципу Стирлинга» охватывает весь диапазон соответствующих механизмов. Поскольку данная книга посвящена исключительно вопросам получения механической энергии на валу, термин «двигатель Стирлинга» представляется более подходящим.

Ниже приведен перечень основных положений, характеризующих двигатель Стирлинга, Более полное освещение этих положений с соответствующими комментариями дается в разделах, указанных в скобках.

1. Двигатель Стирлинга представляет собой современный вариант изобретенного в 1816 г. шотландским священником Робертом Стирлингом теплового двигателя, использовавшего в качестве рабочего тела воздух (разд. 1.9).

5. Двигатель Стирлинга может работать с высоким КПД только при наличии эффективного регенератора (разд. 2.1).

32. Двигатель Стирлинга более сложен, чем обычные тепловые двигатели.

1.3. ЧТО ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА?

Двигатель Стирлинга — это тепловой двигатель с замкнутым регенеративным циклом, работа которого характеризуется

Общее название «машина, работающая по принципу Стирлинга», было предложено голландской фирмой «Филипс» (N. V. Philips Gloeilampen-fabrieken (Philips)) после первого этапа работ (1940—1950 гг.) по совершенствованию изобретенного в 1816 г. Робертом Стирлингом теплового двигателя, работающего на подогретом воздухе. При исследовании возможности увеличения удельной мощности и КПД этого двигателя было установлено, что газы с меньшей молекулярной массой, такие, как гелий и водород, предпочтительнее, чем более тяжелый воздух, и, следовательно, название «двигатель Стирлинга» более точное, чем «двигатель, работающий на подогретом воздухе».

Двигатель Стирлинга представляет собой преобразователь энергии, относящийся к типу тепловых двигателей, совершающих механическую работу на выходном валу при подводе к ним тепловой энергии. Полезная работа в рабочем цикле Стирлинга совершается, как и в других тепловых двигателях, посредством сжатия рабочего тела при низкой температуре и расширения того же рабочего тела после нагрева при более высокой температуре. Основные термодинамические процессы, про-

При этом имеются в виду только те детали, которые определяют назначение той или иной сборочной единицы или машины (двигатель, трансмиссия, рабочий орган).

К динамическим процессам, возникающим в трансмиссии автомобиля при постоянной скорости его движения, следует отнести резонансные режимы работы системы двигатель—трансмиссия. В этом случае двигатель автомобиля является источником внешней возмущающей силы по отношению к трансмиссии.

работы системы двигатель — трансмиссия резко возросли. В ряде случаев амплитуда колебаний крутящего момента значительно превышает передаваемый трансмиссией средний крутящий момент, что приводит к периодическому изменению знака крутящего момента и при наличии зазоров в зацеплениях шестерен коробок передач вызывает повышенный шум.

При более широких испытаниях трансмиссии, имеющих целью подбор демпфера муфты сцепления для данной системы двигатель—-трансмиссия, проводятся испытания трансмиссии как без демпфера, так и с демпферами различных характеристик.

Для выявления резонансных зон режимов работа системы двигатель — трансмиссия рекомендуется медленный разгон испытуемого автомобиля на прямой передаче от минимально устойчивой скорости движения до скорости, соответствующей примерно 2000 об/мин коленчатого вала двигателя. Движение автомобиля должно производиться на полном дросселе, на ровном участке асфальтового шоссе с небольшим плавным подъемом при приближении оборотов коленчатого вала к области максимального крутящего момента двигателя.

На фиг. 5 приведены резонансные кпивые колебаний крутящего момента для трансмиссии автомобиля ГАЗ-51А с двигателем ГАЗ-51 при движении на прямой и на III передаче как без демпфера в сцеплении, так и при наличии демпфера. Приведенные кривые показывают, что установка демпфера в муфте сцепления резко снижает размахи колебаний крутящего момента в трансмиссии на резонансных режимах работы системы двигатель—трансмиссия.

Основные агрегаты машины, в том числе двигатель, трансмиссия, механизм управления, тяговая рама с рабочими органами и площадка водителя, расположены на общей раме коробчатого сечения. В передней части рама автогрейдера опирается в одной точке на передний мост, в задней части — в двух точках на задний мост.

/ — двигатель; // — трансмиссия; /// — рабочий орган; IV — исполнительный механизм гидропривода; V—насос и усилитель

Двигатель / трансмиссия Масса снаряженного транспортного средства, кг Полная масса транспортного средства, кг Максимальная допустимая масса Допустимая полная масса прицепа

Двигатель / трансмиссия Масса снаряженного транспортного средства, кг Полная масса транспортного средства, кг Максимальная допустимая масса Допустимая полная масса прицепа

Наиболее универсальной формой рамы, примененной для грузового автомобиля с самого начала, является несущая лонжеронная paMat и не существует никаких признаков замены этой рамы чем-либо другим в ближайшем будущем. Прочность при изгибе создают лонжероны, а поперечины служат для стабилизации положения лон-жероков в случае возникновения местного закручивания, которое происходит вследствие смещения точки приложения нагрузки. Кроме того, поперечины выполняют роль опоры для системы двигатель — трансмиссия. В транспортных грузовых автомобилях малой грузоподъемности, таких как автофургоны с цельным кузовом и пикапы, в которых применяется независимая передняя подвеска, обычно применяют жесткие на кручение рамы с крестообразными поперечинами.