При многодвигательном приводе каждый двигатель приводит в движение один механизм, т. е. имеем индивидуальный привод каждого механизма. Недостатками электропривода являются невозможность регулирования скорости при увеличении момента, большая удельная масса на 1 кВт мощности (до 40 кг). Для^питания электроэнергией силовых и осветительных линий на местах производства работ, где отсутствует централизованное снабжение электроэнергией, применяются передвижные электростанции, монтируемые на прицепах автомобилей (до 100 кВт) или в специальных железнодорожных вагонах и энергопоездах (мощностью 1000—4000 кВт).

Передвижная электростанция представляет собой агрегат, состоящий из силовой установки (двигателя внутреннего сгорания), генератора переменного тока, возбудителя, контрольно-измерительных и пусковых приборов.

Привод от двигателя внутреннего сгорания является автономным, т. е. не зависит от внешнего источника энергии. Примёняется в основном в передвижных путевых и дорожных машинах. Характеризуется малой удельной массой на единицу мощности (4—8 кг/кВт), постоянной готовностью к работе, надежностью и простотой в эксплуатации, небольшим расходом горючего. Недостатки этих двигателей: невозможность непосредственного реверсирования — не допускают перегрузки, трудность пуска в холодное время, высокая стоимость эксплуатации, малый моторесурс (3000—4000 ч вместо 5000 ч по сравнению с электродвигателями) .

Рис. 37. Схемы работы четырехтактного карбюраторного двигателя
а — впуск горючей смеси; б — сжатие рабочей смеси; в — рабочий ход; г-выпуск отработавших газов

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания (рис. 37) заключается в следующем. При сгорании топлива (см. рис. 37, е) в цилиндре резко повышается температура и давление газов, которые давят на поршень и через шатун на коленчатый вал. Крутящий момент коленчатого вала посредством трансмиссии передается исполнительному органу и используется на преодоление полезных сопротивлений.

В состав двигателя внутреннего сгорания входят следующие механизмы и системы: – кривошипно-шатунный механизм, который предназначен для передачи усилий и преобразования возвратно-поступательного движения поршня 6 во вращательное движение коленчатого вала; – механизм газораспределения служит для своевременного впуска в цилиндр свежей горючей смеси (в дизелях воздуха) и выпуска из цилиндра отработавших газов посредством открывания впускного и выпускного клапанов, которые через толкатели опираются на кулачки распределительного вала. Каждый клапан снабжен пружиной, прижимающей его к клапанному седлу; – механизм регулирования (акселератор) обеспечивает регулирование частоты вращения коленчатого вала в зависимсти от нагрузки двигателя; – система питания в карбюраторном двигателе служит для приготовления горючей смеси необходимого состава вне цилиндра. В карбюраторе горючее перемешивается с воздухом, образуя горючую смесь, которая через впускной трубопровод и впускной клапан поступает в цилиндр. В системе питания дизельного двигателя мелкораспыленное топливо под давлением, создаваемым насосом, форсункой непосредственно впрыскивается в камеру сгорания; – система зажигания имеется только в карбюраторных двигателях. Она предназначена для зажигания рабочей смеси в цилиндрах двигателя. В систему зажигания входят свечи 2, между электродами которых в определенные моменты появляются электрические разряды в виде искр, генератор высокого напряжения (до 20000 В) — магнето или индукционная катушка, прерыватель-распределитель, аккумулятор и генератор. Дизели не имеют системы зажигания, так как топливо в цилиндрах дизеля самовоспламеняется под действием высокой тем-тературы воздуха в конце такта сжатия; – система смазки обеспечивает надежную смазку трущихся поверхностей деталей. Смазка герметизирует посадку поршня в цилиндре, отводит продукты износа и тепло, предохраняет от коррозии; – система охлаждения предназначена для охлаждения нагревающихся деталей двигателя. В качестве охлаждающей жидкости летом применяют воду, а зимой — жидкость (антифриз), замерзающую при низких температурах (от—40 до —45 °С). Современные двигатели внутреннего сгорания работают по четырхтактному и двухтактному циклам.

Тактом называется часть рабочего цикла, протекающего в цилиндре двигателя при движении поршня от одного крайнего положения до другого. Крайние положения поршня, в которых он меняет направление движения на обратное, называются мертвыми точками.

Ходом поршня называется расстояние между положениями поршня в верхней мертвой точке (ВМТ) и в нижней мертвой точке (НМТ). Ход поршня равняется двум радиусам кривошипа (S — 2r). Пространство, освобождаемое поршнем, при перемещении от ВМТ до НМТ, называется рабочим объемом цилиндра, который в сумме с объемом камеры сжатия образует полный объем цилиндра. Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия (сгорания) называется степенью сжатия. Величина степени сжатия двигателей изменяется в следующих пределах: бензиновые карбюраторные 5,5—7,5; дизели 15 — 20.

В четырехтактном двигателе рабочий процесс в одном цилиндре повторяется через каждые четыре хода поршня, т. е. совершается за два оборота коленчатого вала, а в двухтактном — в течение двух ходов поршня, т. е. за один оборот коленчатого вала. Рабочий процесс четырехтактного карбюраторного двигателя включает следующие такты.

Первый такт — впуск горючей смеси происходит при движении поршня от ВМТ к НМТ (см. рис. 37, а). Впускной клапан открыт, а выпускной — закрыт. При движении поршня в цилиндре создается разрежение 0,07—0,09 МПа (0,7—0,9 кгс/см2), под действием которого горючая смесь поступает из карбюратора в цилиндр двигателя со скоростью 50—80 м/с. При соприкосновении с нагретыми стенками двигателя смесь нагревается до 80—130 °С.

Второй такт — сжатие происходит при движении поршня от НМТ к ВМТ (см. рис. 37,6). Впускной и выпускной клапаны закрыты. Во время сжатия объем газа в цилиндре уменьшается, а давление и температура газа увеличиваются. Давление газа в конце сжатия достигает 0,6—1,2 МПа (6—12 кгс/см2), а температура 300° С.

Третий такт — рабочий ход (см. рис. 37, в). В конце сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и быстро сгорает. Температура горения газов достигает 2000—2400° С. Так как клапаны закрыты, давление в цилиндре резко повышается до 2,5—4 МПа (25—40 кгс/см2). Под действием силы, развиваемой давлением газов, поршень движется от ВМТ к НМТ и через шатун вращает коленчатый вал, совершая рабочий ход. По мере движения поршня к НМТ объем газов увеличивается, а давление их уменьшается до 0,3— 0,4 МПа (3—4 кгс/см2), причем температура отработавших газов снижается до 1500—1800° С. Нормальная скорость горения топлива равна 20—50 м/с, а при детонации (горение со взрывом) — 2000—3000 м/с. Детонация вредно сказывается на работе двигателя и может вызвать поломку его деталей.

Четвертый такт — выпуск отработавших газов происходит при движении поршня от НМТ к ВМТ (см. рис. 37, г). При этом выпускной клапан открыт, а впускной закрыт. Давление газов в цилиндре составляет 0,105— 0,11 МПа (1,05—1,1 кгс/см2), а температура 700—800° С. При дальнейшем вращении коленчатого вала указанные такты цикла повторяются в той же последовательности.

В четырехтактном двигателе впуск, сжатие и выпуск являются вспомогательными тактами, а такт, при котором механическая энергия передается поршнем коленчатому валу, называется рабочим ходом. Для обеспечения равномерного вращения коленчатого вала число цилиндров двигателя доводят до 4—6 и устанавливают массивный маховик.

Для своевременного открывания и закрывания впускного и выпускного клапанов служит распределительный вал, при вращении которого кулачки приподнимают толкатели вместе с клапанами. Для прижатия клапанов к седлам служат пружины.

Процесс работы четырехтактного дизеля отличается от процесса работы карбюраторного двигателя методом образования и воспламенения горючей смеси. В первом такте в цилиндре двигателя засасывается воздух, во втором он сжимается до давления 3—4 МПа (30— 40 кгс/см2). Температура воздуха при этом повышается до 550—650 °С, что выше температуры самовоспламенения топлива, впрыскиваемого насосом через форсунку. Давление впрыска обычно составляет 12,5—20 МПа — для насосов низкого давления и 160 МПа — для насосов высокого давления. Третий такт — расширение характеризуется быстрым сгоранием топлива и повышением давления до 6—10 МПа (60—100 кгс/см2) и температуры до 1900—2000 °С. В четвертом такте происходит выпуск отработавших газов. Давление газов над поршнем в конце выпуска несколько выше атмосферного 0,11—0,125 МПа (1,1—1,25 кгс/см2).

Рабочий процесс двухтактного карбюраторного двигателя, схема которого показана на рис. 38, происходит на два такта или один оборот коленчатого вала. Основными особенностями конструкции двухтактного двигателя являются отсутствие механизма газораспределения, наличие в нижней части цилиндра трех окон, в определенные моменты перекрываемых поршнем. Впускное окно соединяется с карбюратором, а выпускное с выхлопной трубой. Окно является продувочным и служит для подачи свежей горючей смеси из картера в цилиндр.

Первый такт — поршень движется от НМТ к ВМТ. В начале этого такта впускное окно закрыто поршнем, а продувочное и выпускное открыты. Отработавшие газы через окно уходят в атмосферу, а через окно горючая смесь из картера поступает в цилиндр. Этот процесс называется продувкой. При движении вверх поршень закрывает окна, в цилиндре происходит сжатие рабочей смеси, а в картере — разрежение. При открывании поршнем окна начинается впуск горючей смеси из карбюратора в картер. Впуск продолжается до тех пор, пока поршень во время движения вниз не закроет нижней кромкой впускное окно. В конце сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры свечи.

Второй такт — поршень под действием расширяющихся газов движется от ВМТ к НМТ. По мере движения поршня вниз он закрывает впускное окно. В картере происходит сжатие свежей горючей смеси. Как только верхняя кромка поршня откроет окно, начинается выпуск отработавших газов. Давление в цилиндре в конце выпуска станет меньше, чем давление горючей смеси в картере. При открывании продувочного окна горючая смесь, имея избыточное давление, будет – поступать из картера в цилиндр, вытесняя отработавшие газы и заполняя цилиндр. Во время продувки некоторая часть рабочей смеси уходит с отработавшими газами, что снижает экономичность двигателя.

Рис. 38. Схема работы двухтактного карбюраторного двигателя с кривошипно-камерной продувкой
а — конец сжатия рабочей смеси в цилиндре и впуск горючей смеси; б — выпуск и продувка цилиндра

Для улучшения очистки цилиндра от отработавших газов днище поршня имеет специальный отражатель. Таким образом, рабочий цикл в двухтактном двигателе совершается за два такта, которым соответствует один оборот коленчатого вала. Основным процессом в первом также является сжатие, а во втором — рабочий ход. В конце второго и начале первого тактов происходит выпуск и продувка цилиндра.

Рис. 39. Схемы гидравлических насосов
а — шестеренного; б — пластинчатого; в — роторного (аксиально-поршневого)

Гидравлический привод широко применяют в путевых, дорожно-строительных, грузоподъемных и транспортных машинах. По принципу действия гидропривод делится на две группы: гидростатического действия (объемный гидропривод) и гидродинамического действия (гидромуфты и гидротрансформаторы).

Гидравлический привод состоит из насоса, системы распределения, рабочих цилиндров и трубопроводов. Гидравлические насосы (рис. 39) бывают: шестеренными, пластинчатыми и роторными (аксиально-поршневыми). Насосы приводятся в действие обычно от электродвигателя или от двигателя внутреннего сгорания. Пластинчатые и аксиально-поршневые насосы могут быть использованы как гидромоторы.

Шестеренный насос (см. рис. 39, а) состоит из корпуса и двух шестерен, ширина и диаметр которых одинаковы. Одна из шестерен (приводная) получает вращение от коробки Отбора мощности. При вращении шестерен жидкость, расположенная между зубьями, переносится вдоль стенок корпуса из полости всасывания А в напорную полость Б. В напорной полости жидкость из впадин вытесняется зубьями смежной шестерни и порциями поступает в напорную линию. Для уменьшения потерь головки зубьев шестерен притираются к цилиндрической расточке корпуса с минимальным зазором. Давление, развиваемое насосом, равно 14—15 МПа (140—150 кгс/см2), а мощность — до 50 кВт.

Пластинчатый насос (см. рис. 39, б) состоит из ротора, в радиальные пазы которого установлены пластины. Ось вращения ротора располагается с эксцентриситетом е относительно цилиндрической расточки корпуса. При вращении ротора пластины под действием центробежной силы выходят из пазов и прижимаются к внутренней поверхности корпуса. Усилие прижатия можно увеличить путем установки под нее пружины или подачи давления в полость В. В зоне всасывания объем между пластинами заполняется жидкостью, которая поступает под действием атмосферного давления из бака через окно А, расположенное в боковой стенке насоса. При уменьшении объема между пластинами жидкость из него выталкивается в напорную линию через окно Б.

Перемычку между всасывающим и нагнетающим окнами делают несколько большей расстояния между пластинами для устранения утечек жидкости из полости нагнетания в полость всасывания. Пластинчатые насосы однократного действия развивают давление до 8 МПа (80 кгс/см2), а двойного действия — 17,5—25 МПа (175—250 кгс/см2).

Роторный аксиально-поршневой насос (рис. 39, в) вследствие осевого расположения поршней имеет меньшие габариты и массу. Вал вращается в подшипниках, закрепленных в корпусе насоса (на рис. 39, в корпус насоса не показан). Во фланце вала крепятся шаровые головки шатунов. Другие концы шатунов, также имеющие шаровые головки, крепятся в поршнях. Поршни движутся в цилиндрах блока. Ось поршневого блока наклонена к оси вала насоса под углом 20° и центрируется подшипником. Вал насоса соединяется с валом поршневого блока универсальным шарниром. При повороте блока на 180° поршень в цилиндре переместится из одного крайнего положения в другое на расстояние, равное ходу поршня, выталкивая жидкость из цилиндра. Шлифованная торцевая поверхность блока плотно прилегает к поверхности распределителя, в котором имеются разгрузочная канавка Б и два 0-образных отверстия В. Одно из этих отверстий соединено с всасывающим трубопроводом, а другое — с напорным. В поршневом блоке также имеются отверстия, соединяющие каждый из семи цилиндров с распределителем. Насосы такого типа развивают давление до 35 МПа (350 кгс/см2). У роторных (аксиально-поршне-вых) гидромоторов ось поршневого блока наклонена к оси вала под углом 30°.

Преимущества гидравлического привода: большая надежность в работе, возможность работы при больших усилиях, возможность изменения скоростей без применения передач, широкий диапазон регулирования. К недостаткам гидропривода относятся: высокая стоимость изготовления цилиндров и насосов, требующих высокой точности обработки, необходимость применения специальных жидкостей, особенно при работе зимой, снижение КПД в связи с потерями в длинных трубопроводах.

Пневматический привод в основном применяется в системах управления и тормозах. Этот привод как и гидравлический состоит из рабочих цилиндров с поршнями, системы воздухораспределения и трубопроводов, но вместо жиДкости, нагнетаемой насосом, используется энергия сжатого воздуха, вырабатываемого компрессором.

Компрессоры могут быть одно- и двухступенчатыми. Монтируют их на раме прицепа или автомобиля. Вал компрессора получает вращение от двигателя через карданные валы и коробку отбора мощности. Передвижные компрессорные установки (рис. 40) состоят из двигателя внутреннего сгорания, приводящего в движение коленчатый вал компрессора, цилиндра низкого давления и высокого давления, поршней.

Воздух из атмосферы через фильтр засасывается в цилиндр первой ступени компрессора и сжимается до 0,22 МПа (2,2 кгс/см2). Из цилиндра низкого давления воздух по трубопроводу проходит в холодильник, откуда по трубопроводу поступает в цилиндр высокого давления и сжимается до давления 0,4—0,8 МПа (4—8 кгс/см2). Затем по трубопроводу сжатый воздух поступает в воздухосборник (ресивер) и через раздаточные краны и шланги подводится к потребителям.

Рис. 40. Схема работы двухступенчатого поршневого компрессора

Воздухосборник предназначен для создания запаса сжатого воздуха с целью равномерной подачи его потребителю без пульсаций, вызываемых работой компрессора. Одновременно в воздухосборнике происходит охлаждение и очистка воздуха. На воздухосборнике установлены предохранительный клапан, срабатывающий при повышении давления выше нормального, кран для спуска конденсатов (воды и масла) и воздухоразбор-ная труба с вентилями.

В каждом цилиндре компрессора установлены по одному всасывающему и нагнетательному клапану. В современных компрессорах применяют самодействующие пластинчатые клапаны, работающие за счет разности давлений между рабочей полостью цилиндра и атмосферой. Цилиндры компрессора могут быть одинарного и двойного действия. В последних обе стороны поршня рабочие, так как при каждом ходе поршня с одной стороны его воздух засасывается, а с другой — сжимается.