Контрольная работа по "Электротехника"

У генераторов легковых автомобилей  значительную проблему составляет магнитный  шум генератора. Для уменьшения этого  шума клювы полюсной системы имеют небольшие скосы по краям. Некоторые фирмы применяют специальное немагнитноё противошумовоё кольцо, расположенное под острыми краями клювов и приваренное к ним. Кольцо не дает клювам приходить в колебание и излучать звук.  

Отечественные генераторы оборудованы  цилиндрическими медными кольцами, к которым припаяны или приварены  концы обмотки возбуждения. В  мировой практике встречаются кольца из латуни или нержавеющей стали, что  снижает их износ и окисление, особенно во влажной среде. Встречаются также кольца, расположенные по торцу вала.

Щеточный узел - это пластмассовая  деталь, в которой установлены  щетки двух типов - меднографитные и электрографитные. В отечественных генераторах применяются электрографитные щетки ЭГ51А размером 5х6х18мм и меднографитные М1 размером 6х6,5х13 мм. Электрографитные щетки имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцами, что неблагоприятно сказывается на выходных характеристиках генератора, но они обеспечивают меньший износ колец.

Выпрямительные узлы, применяющиеся  на автомобильных генераторах, разделяются  на два типа: либо это пластины-теплоотводы, в которые запрессовываются или к которым припаиваются диоды, а как вариант - в которых загерметизированы кремниевые переходы, либо это сильно оребренные конструкции, к которым припаиваются диоды таблеточного типа.

Стабилитроны применяются в  основном там, где на генераторы установлены регуляторы с микросхемой на монокристалле кремния или с использованием полевых транзисторов.

Диоды и стабилитроны выполняются  в корпусе диаметром 12,77 мм, в модификациях с анодом или катодом на корпусе, для запрессовки соответственно в отрицательный или положительный теплоотводы. В трехфазных генераторах максимальный ток генератора не должен превышать утроенную величину максимально допустимого тока через диод, установленный в выпрямителе. Если это происходит, применяют параллельное включение диодов или выпрямителей. В дополнительном выпрямителе устанавливаются диоды на ток 2 А.

Подшипниковые узлы генераторов - это, как правило, радиальные шариковые подшипники со встроенными в подшипник уплотнениями и одноразовой закладкой смазки.

Посадка шариковых подшипников  со стороны контактных колец на вал  плотная, в крышку - скользящая, со стороны  привода, наоборот, плотная посадка в крышку и скользящая на вал. Такая посадка оставляет возможность проворота наружной обоймы подшипника со стороны контактных колец в гнезде с последующим выходом его из строя. Для предотвращения проворота применяют резиновые кольца в посадочном месте (Г221А, Г222, 37.3701), пластмассовые стаканчики (94.3701), гофрированные стальные пружины и т.п.

Привод генератора осуществляется клиновым или поликлиновым ремнем через шкив, установленный на валу ротора. Качество обеспечения питанием потребителей, в том числе заряд аккумуляторной батареи, зависит от передаточного числа ременной передачи, равного отношению диаметров ручьев шкивов коленчатого вала двигателя и генератора. Чем больше это число, тем больший ток может отдать потребителям генератор. Однако при больших передаточных числах происходит ускоренный износ ремня. Поэтому для клиновидных ремней это число не превышает 2,5. 

Более высокое передаточное число (до 3) возможно у поликлиновых ремней, применение которых расширяется вместе с генераторами компактной конструкции. Поликлиновый ремень способен, кроме генератора, приводить во вращение еще ряд агрегатов, в то время как клиновой ремень надежно работает лишь при индивидуальном приводе. На генераторах с диаметром вала под установку шкива до 17 мм (17 мм - наиболее распространенный в мире диаметр под шкив генераторов легковых автомобилей) шпонка под шкив обычно не устанавливается. Об отсутствии шпонки видно по шестиугольной выдавке в торце вала, за которую ключом удерживают вал при затяжке гайки шкива.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Бесщеточные генераторы

Бесщеточные генераторы обладают повышенной надежностью и долговечностью, т.к. у них отсутствует щеточно-контактный узел, подверженный износу и загрязнению, а обмотка возбуждения неподвижна. Однако масса и габариты этих генераторов больше.

Зарубежные бесконтактные генераторы выполняются на базе клювообразной конструкции. Наиболее широко бесконтактную схему использует фирма Delco-Remy (рис. 3.1.). Отличие этих генераторов состоит в том, что одна полюсная клювообразная половина посажена на вал, как у обычного щеточного генератора, а другая в урезанном виде приваривается к ней по клювам немагнитным материалом.

Каркас обмотки возбуждения  помещен на магнитопровод (индуктор), закрепленный на крышке генератора. Между этим магнитопроводом и полюсной, системой имеется воздушный зазор. При вращении вала сидящая на ней полюсная половина вместе с приваренной к ней другой полюсной половиной вращаются при неподвижной обмотке возбуждения.

 

4. Пусковые качества автомобильных двигателей

Возможность осуществления надёжного  пуска двигателя зависит от многих конструктивный и эксплуатационных факторов, к которым относят степень сжатия, рабочий объем; число и схему расположения цилиндров, тепловое состояние деталей двигателя, регулировочные параметры системы зажигания (для бензиновых двигателей) и топливной аппаратуры, низкотемпературные свойства топлива, вязкостно-температурные характеристики моторного масла, мощность и энергоемкость системы пуска; наличие и эффективность вспомогательных пусковых устройств и т.д.

Поршневые двигатели внутреннего  сгорания начинают работать устойчиво при относительно высокой частоте вращения коленчатого вала. Пусковое устройство должно вращать коленчатый вал с частотой, достаточной для начала и развития процессов образования, воспламенения и сгорания топливо-воздушной смеси и способствовать выходу двигателя на устойчивый режим самостоятельной работы. Характер протекания пусковых процессов и требования к пусковой частоте вращения коленчатого вала различны для бензиновых двигателей и дизелей. Пусковая частота вращения коленчатого вала бензинового двигателя должна быть достаточной для подготовки топливо-воздушной смеси, способной воспламениться от электрической искры. При пуске холодного бензинового двигателя из-за низкой температуры топлива, стенок впускного трубопровода, и малой скорости перемещения в нём воздушного потока в смесеобразовании участвуют только легкие испаряющиеся фракции бензина, поэтому пусковые качества бензина оценивают по температуре выкипания 10% фракций. Для подготовки смеси, находящейся в пределах воспламеняемости, при пуске увеличивают подачу топлива за счёт оптимальной для пуска регулировки топливной аппаратуры.

С уменьшением пусковой частоты  вращения коленчатого вала становится более продолжительным процесс  сжатия, увеличивается теплопередача  в холодные стенки цилиндра и пропуск газов через неплотности в поршневых кольцах и клапанах: давление и температура в конце сжатия уменьшаются, что ухудшает условия воспламенения смеси и распространения пламени. Уменьшение массы смеси из-за отсутствия дозарядки цилиндров за счет инерции воздушного потока при запаздывании закрытия впускного клапана снижает количество выделяемой при сгорании теплоты и индикаторную мощность, развиваемую двигателем при пуске.

Ухудшение условий смесеобразования при пуске приводит к необходимости увеличения энергий электрической искры. Для пусковых режимов подбирается наивыгоднейший угол опережения зажигания.

В дизелях топливо-воздушная смесь образуется непосредственно в цилиндpax после подачи топлива форсункой. Воспламенение смеси происходит под действием высокой температуры в камере сгорания. Вследствие малой продолжительности процесса смесеобразования и отсутствия принудительного зажигания топливо-воздушной смеси пуск дизелей осуществить сложнее.

Пуск дизелей улучшается с увеличением  цетанового числа топлива, по которому оценивают его способность к воспламенению. При низких температурах большую роль играет испаряемость дизельного топлива. Пусковые свойства дизельного топлива оценивают по температуре выкипания 50% фракций или по количеству фракции, выкипающих до температуры 300°С.

Температура в цилиндре в момент подачи топлива должна превышать  температуру самовоспламенения  топлива, чтобы период задержки воспламенения был меньше времени, отводимого при пуске на образование смеси и развитие предпламенных реакций. При пусковых частотах в режиме электростартерного пуска с большое неравномерностью вращения коленчатого вала резко увеличивается продолжительность процессов сжатия, что вызывает соответствующий рост утечек тепла и рабочего, заряда, и снижение температуры и давления в цилиндрах в конце такта сжатия.

Достаточные для воспламенения  топливо-воздушной смеси давление и температура в цилиндрах дизелей достигаются благодаря большей, чем у бензиновых двигателей, степени сжатия и увеличенной частоте вращения коленчатого вала пусковым устройством.

Надёжность пуска дизеля повышается зa счет надлежащего подбора диаметра и числа сопловых отверстий распылителя форсунки, правильной ориентации распылителя в камере сгорания, увеличения давления впрыскивания и количества подаваемого топлива, а также подбора наивыгоднейшего для пуска угла опережения подачи топлива.

При пуске двигателя пусковое устройство преодолевает сопротивление вращению коленчатого вала. Момент сопротивления  Мс складывается в основном из момента сил трения в кинематических парах двигателя и момента газовых сил, обусловленного разностью работ сжатия

и расширения в цилиндрах двигателя. Момент сопротивления, зависит от температуры  Т, средней частоты n и неравномерности вращения коленчатого вала, числа, схемы расположения и рабочего объема цилиндров, а также от размеров трущихся поверхностей двигателя.

Пусковые качества автомобильных  двигателей оценивают по минимальной пусковой частоте вращения коленчатого вала n_min и среднему давлению трения р_т. Минимальная пусковая частота вращения - это наименьшая частота вращения коленчатого вала, при которой пуск двигателя в заданных условиях происходит за две попытки пуска продолжительностью по 10с для бензиновых двигателей и по 15 с для дизелей с перерывами между попытками в 1 мин.

Минимальные пусковые частоты определяются по зависимости времени пуска  от средней частоты вращения коленчатого  вала. Требуемые, пусковые частоты для  автомобильных бензиновых двигателей - 40-85 мин^-1, а для дизелей - 50-200 мин^-1. Минимальные пусковые частоты увеличиваются с понижением температуры, увеличением вязкости масла и заметно снижаются при увеличении числа цилиндров двигателя и использовании устройств для облегчения пуска.

Среднее давление трения представляет собой условную удельную величину, характеризующую сопротивление вращению коленчатого вала двигателя, укомплектованного всеми штатными навесными агрегатами:

где: р_Т - среднее давление трения, Па;

М_с - средний момент сопротивления, Н-м;

V_h - рабочий объем двигателя, м³.

По минимальной пусковой частоте  вращения и соответствующему ей моменту сопротивлении определяют требуемую пусковую мощность.

Пусковые качества двигателей на автомобилях  оценивают по предельной температуре  надежного пуска и времени  подготовки двигателя к принятию нагрузки.

Предельная температура надежного пуска - наиболее низкая температура окружающего воздуха, при которой осуществляется, надежный пуск холодного двигателя. Под надежным пуском понимается пуск двигателя, оборудованного всеми навесными агрегатами, на основном топливе, при использовании штатных аккумуляторных батарей, имеющих 75%-ю степень заряженности, не более чем за три попытки пуска холодного двигателя и не более чем за две попытки пуска горячего двигателя или после предпускового его подогрева.

Таблица 4.1

Предельные температуры надежного  пуска холодных двигателей и время  их подготовки к принятию нагрузки

Тип двигателя и предельная температура, С	Моторное  масло, его вязкость, сСт	Топливо	Время подготовки двигателя к принятию нагрузки, мин, не более
Карбюраторный +45 -20 -30 Дизель с камерой  сгорания в поршне и турбонаддувом при степени сжатия не ниже 15: -20 -25	Летнее 5000 5000          4000 6000	Бензин с октановым числом не менее 91 Дизельное зимнее топливо /-/	3 8 10        8 10

Время подготовки двигателя к принятию нагрузки - это затраты времени  на приведение в действие и работу устройства для облегчения пуска  холодного двигателя или системы  предпускового подогрева, на пуск двигателя  и его работу в режиме холостого хода до достижения состояния, обеспечивающего принятие нагрузки. При использовании предпускового подогревателя время подогрева электролита аккумуляторной батареи до температуры не ниже -35°С не учитывается.

5. Системы электростартерного пуска

Рисунок 5.1. Структурная схема системы пуска

Тип системы пуска определяет используемая энергия и конструкция основного пускового устройства (стартера). Для пуска автомобильных двигателей используют системы электростартерного пуска. Они надёжны в работе, обеспечивают дистанционное управление и возможность автоматизации процесса пуска двигателей с помощью электротехнических устройств. Структуры схем систем электростартерного пуска отличаются между собой незначительно (рис. 5.1). В системах управления электростартером предусмотрены электромагнитные тяговые реле дополнительные реле и реле блокировки, обеспечивающие дистанционное включение, автоматическое, отключение стартера от аккумуляторной батареи, после пуска двигателя и предотвращение включения стартера при работающем двигателе.