Метод. пос. Механизация животноводческих ферм

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ИСПОЛНЕНИЯ НАКАЗАНИЙ
Федеральное казенное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Пермский институт
Федеральной службы исполнения наказаний
Кафедра кинологии





МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
к практическим занятиям

по теме «Механизация животноводческих ферм»


направление подготовки 110400.62 - «Зоотехния»

























Пермь 2012
Методическое пособие к практическим занятиям по теме «Механизация животноводческих ферм» / направление подготовки 110400.62 – Зоотехния / Пермский институт ФСИН России/ 2012 .-67 с.


Методическое пособие подготовлено: доцентом кафедры кинологии, кандидатом с.-х. наук Варушкиным С.М.




Методическое пособие рассмотрено и одобрено на заседании кафедры кинологии «___»__________201_ г. Протокол № _____



Рекомендуется для использования в учебном процессе






Пермский институт ФСИН России
614012, г. Пермь, ул. Карпинского,125
ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение...4
1. Тракторы и автомобили..4
1.1. Классификация 4
1.2 Общее устройство тракторов и автомобилей...12
Практическое занятие №1. Устройство тракторов и автомобилей ...24
2. Двигатели внутреннего сгорания 25
Практическое занятие №2. Устройство двигателей внутреннего сгорания..47
3. Теплоснабжение ферм...48
Практическое занятие №3. Оборудование для теплоснабжения ферм..53
4. Водоснабжение ферм ...54
Практическое занятие №4. Водоснабжение ферм....66
Рекомендуемая литература...67
ВВЕДЕНИЕ
Животноводческие фермы это специализированные сельскохозяйственные предприятия, предназначенные для выращивания скота и производства продукции животноводства. Фермы могут быть племенными или товарными. Племенные предназначены для улучшения существующих и выведения новых пород скота и птицы. На товарных производят продукты -животноводства для народного потребления и нужд промышленности.
В зависимости от биологического вида животных различают фермы крупного рогатого скота, свиноводческие, овцеводческие, птицеводческие, звероводческие и др. Животноводческая ферма состоит из различных основных и вспомогательных зданий и сооружений.
Механизация жизнеобеспечения животноводческих ферм предполагает использование для облегчения ручного труда различных машин и оборудования. В настоящем учебном пособии рассматриваются следующие вопросы: тракторы и автомобили, применяемые в сельском хозяйстве; теплоснабжение ферм; водоснабжение ферм.
1. ТРАКТОРЫ И АВТОМОБИЛИ
1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ
Трактор это самоходная машина, используемая в качестве энергетического средства передвижения и приведения в действие различных сельскохозяйственных машин и орудий, прицепов и других рабочих машин (рис. 1.11, а и б).
Для экономичного и качественного выполнения всего многообразия механизированных работ создают разные типы тракторов. Совокупность всех тракторов, необходимых для комплексной механизации сельскохозяйственного производства, образует их типаж, состоящий из тяговых классов. Система машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства предусматривает следующие тяговые

Рис. 1.11. Основные агрегаты и узлы трактора:
а колесного; б гусеничного; 1 и 11 управляемое и управляющее колеса; 2 передний мост; 3 двигатель; «4сцепление; 5 и 6 центральная и конечная передачи; 7механизм навески; 8 и 12 ведущие колеса; 9дифференциал; 10 коробка передач; 13 планетарный механизм поворота; 14прицепное устройство; 15 промежуточное соединение; 16 гусеничная цепь

классы тракторов: 0,2; 0,6; 0,9; 1,4; 2; 3; 4; 5; 6 и 8. Тяговый класс условная величина, определяемая номинальным тяговым усилием, которое трактор развивает на рабочей передаче при движении его по стерне на почвах нормальной влажности и плотности в зоне наивысшего тягового КПД. При этом буксование колесных тракторов не должно превышать 14 16 %, а гусеничных 3 %.
Номинальные тяговые усилия тракторов разного класса приведены в таблице 1.6.
1.6. Тяговые классы сельскохозяйственных тракторов
Тяговый класс
Номинальное тяговое усилие, кН
Тяговый класс
Номинальное тяговое усилие, кН

0,2
1,8-5,4
3
27-36

0,6
5,4-8,1
4
36-45

0,9
8,1-12,6
5
45-54

1,4
12,6-18
6
54-72

2
18-27
8
72-108

В каждом тяговом классе имеются базовые модели (т. е. основные, наиболее широко распространенные тракторы) и модификации, на которых установлены унифицированные (единообразные) двигатели (применяемые и в базовых моделях), а также ряд составных частей. Каждый класс обычно содержит одну-две базовые модели и несколько модификаций, выполненных на ее основе. Поэтому многие узлы (составные части) базовых моделей и модификаций можно унифицировать, что сокращает номенклатуру запасных частей, упрощает и удешевляет изготовление и эксплуатацию тракторов.
Помимо тяговых классов сельскохозяйственные тракторы классифицируют:
по назначению:
общего назначения, используемые для вспашки, посева, сплошной культивации, уборки зерновых культур и т.д. (ДТ-75НД, Т-150К, К-701М и др.);
универсально-пропашные, предназначенные для междурядной обработки и уборки пропашных культур (МТЗ-80, «Беларусь-1025», ЛТЗ-55АВ и др.);
специализированные, спроектированные для выполнения каких-либо конкретных операций (свекловодческие, рисоводческие, низкоклиренсные и др.);
самоходные шасси особый тип трактора с передней рамой для навески кузова и различных рабочих машин;
по типу ходовой системы:
колесные, подразделяемые по «колесной формуле» 4К2а, 4К4а, 4К46, 6Кб. Первая цифра обозначает общее число колес, вторая число ведущих, «К» колесный трактор, «а» указывает, что диаметр передних колес меньше задних, «б» все колеса имеют одинаковый размер. Вместо буквы «К» иногда ставят знак «х» (см. рис. 1.11, а);
гусеничные (ДТ-75Н/Д, Т-150, ДТ-175М, Т-4М, Т-404 и др.);
по типу остова:
рамные, имеющие каркас раму, на которой устанавливают все узлы и агрегаты трактора (Т-150К, ДТ-75Н/Д);
полурамные соединенные между собой корпуса сборочных единиц трансмиссии и две приваренные к ним продольные балки образуют силовой каркас, на котором устанавливают двигатель, кабину и другие агрегаты трактора (МТЗ-80, ЛТЗ-60АВ и др.).
Гусеничные тракторы имеют меньшее удельное давление на почву. Весной они примерно на 510 сут раньше выходят в поле, чем колесный трактор, который имеет худшую проходимость на переувлажненных почвах, большое давление на почву может уплотнить ее и снизить плодородие почвы (см. рис. 1.11, б).
Краткие технические характеристики сельскохозяйственных тракторов приведены в таблице 1.7.
Автомобиль - это самоходное транспортное средство, предназначенное для перевозки грузов, людей или специального оборудования. Принципиальная схема расположения и назначение основных частей автомобиля такие же, как у колесного трактора. Одна из основных и специфических частей автомобиля это кузов. По типу шасси автомобили подразделяют на рамные и безрамные. Рамные автомобили имеют в качестве остова раму, к которой крепят составные части и механизмы. У безрамных автомобилей их крепят к кузову. В этом случае кузов называют несущим.

1.7. Краткие технические характеристики сельскохозяйственных тракторов

Марка трактора
Показатель


тяго-вый класс
назначе-ние
тип ходовой части
тип остова
марка дизеля
мощность двигателя кВт (л. с.)

ТЗОА-80
0,6
Универ-сальный
4К4а
Полурам-ный (ПР)
Д-120
24 (32)

ЛТЗ-55
0,9
Универ-сально- пропаш-ной
»
»
Д-144
39 (59)

ЛТЗ-60АВ
1,4

»
»
Д-65Н
44 (60)

МТЗ-80
1,4

»
»
Д-243
60(81)

МТЗ-1025
1,4

»
»
Д-245
77(105)

ЮМЗ-6АК
1,4

»
»
Д-65Н
45 (61)

ЛТЗ-155
2
»
4К46
Рамный(Р)
Д-422-47
110/88
(150/120)

Т-70СМ
2
Свекло-водческий
Гусеничный (Г)
»
Д-241Л
51 (70)

ДТ-75Д
3
Общего назначе-ния
»
»
Д-440-22
70 (95)

Т-150
4
»
»
4К46
СМД-60
118(90)

Т-150К
4
»
4К46
»
СМД-62
121 (165)

ВТ-100Д
3
»
Г
»
Д-442-24
145 (120) 120(106)

Т-4М
4
»
»
»
А-01М
103 (140)

К-701
5
»
4К46
»
ЯМЗ-240Б
221 (300)


Автомобили по назначению разделяют на грузовые, пассажирские и специальные. К грузовому подвижному составу относят грузовые автомобили, автомобили-тягачи, прицепы и полуприцепы, к пассажирскому автобусы, легковые автомобили, пассажирские прицепы и полуприцепы, к специальному автомобили, прицепы и полуприцепы, предназначенные для выполнения различных, в основном не транспортных, работ.
Грузовые автомобили различают по грузоподъемности, а в зависимости от устройства кузовов и других конструктивных особенностей, определяющих их использование, на подвижной состав общего назначения и специализированный. Автомобили общего назначения имеют неопрокидывающийся бортовой кузов, и используют их для перевозки грузов всех видов. К специальному грузовому транспорту относятся самосвалы и автомобили, предназначенные для перевозки грузов определенных видов.
Автомобиль-тягач в сцепе с прицепом (полуприцепом) называют автопоездом.
К специальному подвижному составу относятся пожарные автомобили, автолавки, автокраны и т. п.
Как и тракторы, все автомобили по общему числу колес и числу ведущих колес условно обозначаются формулой. При этом каждое из сдвоенных ведущих колес считают за одно колесо.
Для современных автомобилей принята следующая численная система обозначений первые две цифры обозначают класс автомобиля по рабочему объему двигателя для легковых автомобилей и по полной массе для грузовых автомобилей (табл. 1.8). Вторые две цифры модель.

1.8. Система обозначений грузовых автомобилей
Рабочий объем дви-
гателя, л
Ин-декс
Полная масса, т
С борто-вой плат-формой
Седельные
тягачи
Самосвалы
Цистерны
Фурго-ны
Специальные

До 1,2
11
До 1,2
13
14
15
16
17
19

1,2-1,8
21
1,2-2,0
23
24
25
26
27
29

1,8-3,5
31
2,0-8,0
33
34
35
36
37
39

Более 3,5
41
8,0-14,0
43
44
45
46
47
49



14,0-20,0
53
54
55
56
57
59



20,0-40,0
53
64
65
66
67
69


Модификации моделей имеют дополнительную пятую или шестую цифры, обозначающие порядковый номер модификации. Перед цифровым индексом ставят буквенные обозначения завода-изготовителя.
Краткие сведения о грузовых и специальных автомобилях приведены в таблицах 1.9 и 1.10.

1.9. Краткая характеристика грузовых автомобилей

Марка автомо-биля
Показатель


грузо-подъемность, кг
класс
макси-мальная скорость, км/ч
расход топли-ва, л/100 км
двигатель
топл-иво
шины

ИЖ-2715
750
Особо малый
115
9,2
412Э
АИ-93
6,45x13

УАЗ-3303-01
800
Малый
100
11
4146,10
А-76
8,4-15

ГАЗ-52-04
2500
Средний
70
20
ГАЗ-5204
А-76
220x508

ГАЗ-53-12
4500
»
90
21
ЗМЗ-53
А-76
8,5-2,5

ГАЗ-САЗ-3508
3800
»
80
24
ЗМЗ-53
А-76
8,25-20

ГАЗ-САЗ-4509
4000
»
85
15
ГАЗ-542
А-76
8,25-20

ЗИЛ-431410
6000
Большой
90.
27
ЗИЛ-508
А-76
260-508Р

Урал 43202
8600
»
85
27
ЗИЛ-375-Я4
А-76
370-508

КамАЗ-5320
8000
»
80
24
КамАЗ-740
Дизельное
260-808Р

МАЗ-5335
8000
»
85
22
ЯМЗ-236М
»
300-508Р












1.10. Краткая характеристика специальных автомобилей

Наименование
Мо-дель

Ко-лес-ная фор-мула

Масса, т
Мак-симальная ско-рость, км/ч
Рас-ход топ-лива, кг/100 км
Мощ-ность
дви-гате-ля,
кВт
Марка базового автомо-биля






снаря-женно-го авто-мобиля
груза





Автомобиль-фургон
для перевозки туш
павших животных
35110
4x2
4,35
3,4
85
24
85
ГАЗ-САЗ-3507

Автомобиль-фургон
для перевозки живой птицы
5703
6x4
9,14
6,33
85
26,6
154
ЗИЛ-133ГЯ

Автомобиль-цистерна
для перевозки воды
АВВ-3,6
4x4
3,68
3550
90
21
88
ГАЗ-53-12

Автомобиль-цистерна
для перевозки молока
АЦПГ-2,1
4x2
5,5
2,1
70
20
55
ГАЗ-52-01

Автомобиль скорой
ветеринарной помощи
39121
4x4
1,6
5 мест + 200 кг груза
105
10,6
57
УАЗ-315120-1

Зообиологи-ческая
лаборатория
3914
4x4
2,3
0,2
95
14,8
59
УАЗ-2206-01

Автокормовоз
АСП-15
6x4
9,3
7,9
70
26,6
154
ЗИЛ-133Г2

1.2 ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ

Все они состоят из определенного набора систем, механизмов, сборочных единиц и отдельных деталей, которые принято подразделять на следующие основные группы (см. рис. 1.11, а и б), включающие двигатель, трансмиссию, ходовую часть, механизм управления, рабочее, вспомогательное и электрооборудование, кузов.
Рабочее и вспомогательное оборудование имеется на специальных автомобилях: лебедки, подъемные механизмы кузова, холодильные агрегаты, сцепные устройства.
Основные механизмы. Для преобразования химической энергии топлива в механическую на коленчатом валу предназначен двигатель, который можно располагать спереди, сбоку или сзади оператора.
Трансмиссия (рис. 1.12) предназначена для изменения значения, направления и передачи вращающего момента от коленчатого вала на ведущие колеса, а также для отключения колес от двигателя и привода вспомогательных устройств [например, вала отбора мощности (ВОМ)].
В тракторах и автомобилях применяют механические (вращающий момент передается с помощью валов, шестерен и различных муфт), гидравлические и электрические трансмиссии (см. рис. 1.12).
Ведущие шестерни в механизмах трансмиссии меньше ведомых. Поэтому при передаче вращающего момента частота вращения уменьшается, а вращающий момент соответственно увеличивается, что позволяет получить большую силу тяги на ведущих колесах (звездочках). Число, показывающее, во сколько раз уменьшилась частота вращения ведущих колес по сравнению с частотой вращения коленчатого вала двигателя, называют общим передаточным числом трансмиссии.
По способу изменения вращающего момента трансмиссии разделяют на ступенчатые и бесступенчатые. Трансмиссию называют ступенчатой, если ее передаточное число, а следовательно, частота вращения ведущих колес и подводимый к ним вращающий момент могут изменяться лишь через
Рис. 1.12. Схемы трансмиссий колесных тракторов:
а с задними ведущими колесами; б с передними и задними ведущими колесами; 1 двигатель; 2сцепление; 3 коробка передач; 4, 11 конические шестерни; 5, 12 дифференциалы; бконическая передача; 7, 14 ведущие колеса; 8 карданный вал; 9 раздаточная коробка; 10 карданная передача; 13 диск колеса

определенные интервалы (ступени). Если трансмиссия обеспечивает изменение частоты вращения ведущих колес и подводимого к ним вращающего момента плавно, то такую трансмиссию называют бесступенчатой. Бесступенчатыми могут быть гидродинамические, гидрообъемные и электромеханические передачи.
Непосредственно к двигателю присоединено сцепление 8 (рис. 1.13), служащее для кратковременного разъединения двигателя и трансмиссии, а также плавного их соединения. Кроме того, оно предохраняет детали трансмиссии от поломки при резком изменении нагрузки.
На тракторах и автомобилях применяют фрикционные дисковые сцепления, т. е. такие, которые передают вращающий момент посредством
Рис. 1.13. Сцепление колесных тракторов:
1 и 3 ведущий и ведомый диски; 2 пружина; 4 маховик; 5 отжимной рычажок; 6 выжимной подшипник; 7 педаль; 8 вал сцепления; 9 кожух

сил трения между сжатыми дисками.
В зависимости от передаваемого вращающего момента необходимо применять разное число трущихся элементов, поэтому сцепление может быть однодисковым, двухдисковым и многодисковым (см. рис. 1.13).
По конструкции механизма привода сцепления бывают с механическим, пневматическим и электрическим приводом. Управление приводом может быть автоматическим или ручным.
Для привода независимого ВОМ, т. е. такого, хвостовик которого может вращаться при остановленном тракторе, на современных тракторах применяют двухпоточное сцепление сочетание двух однодисковых сцеплений, имеющих ведомые и ведущие диски. Оба сцепления имеют отдельные валы (один расположен внутри другого) и отдельные независимо действующие механизмы включения.
Коробка передач (КП) (рис. 1.14) служит для изменения силы тяги и скорости движения трактора или автомобиля в зависимости от условий работы. С помощью коробки передач можно изменить направление движения на задний ход и отключить работающий двигатель от трансмиссии при остановке.
Действие КП основано на том, что вращение от коленчатого вала двигателя передается на ходовую часть через шестерни с определенным передаточным числом на каждой передаче.
При работе по возможности выбирают более высокую передачу, так как это обеспечивает экономичность работы двигателя и более высокую производительность. Чем больше передач в коробке, тем полнее используется мощность двигателя при переменной нагрузке.
Основные передачи тракторов соответствуют рабочим операциям в полевых условиях, при агрегатировании трактора с сельскохозяйственными машинами. У тракторов этим передачам соответствуют скорости 515 км/ч.
Транспортные передачи тракторов включают при перевозке грузов тракторными поездами и при переездах машинно-тракторных агрегатов. У колесных тракторов таким передачам соответствуют скорости 1530 км/ч, а у гусеничных около 15 км/ч.
Замедленные передачи тракторов необходимы для выполнения некоторых технологических процессов (работы с рассадопосадочными, корнеклубнеуборочными, мелиоративными и другими машинами), которые выполняются на скоростях 0,61,5 км/ч.
Коробки передач автомобилей имеют меньшее число передач, так как назначение автомобиля по сравнению с трактором узкоцелевое.
Низкие передачи автомобиля служат для трогания с места, разгона и преодоления тяжелых участков дороги, а высокие для движения в хороших дорожных условиях. Автомобили имеют одну передачу заднего хода, необходимую для маневрирования.
Число передач на современных тракторах обычно составляет 916, на


Рис. 1.14. Схема коробки передач:
1 двойная шестерня заднего хода; 2 и 3 ведомый и ведущий валы; 4 корпус; 5вилки; 6кулиса; 7рычаг переключения передач; 8фиксатор; 9 ползуны

автомобилях 45.
Для передачи момента от КП к ведущим мостам тракторов или автомобилей повышенной проходимости предназначена раздаточная коробка. Она может также выполнять функции дополнительной КП, увеличивая общее число передач.
Ведущие мосты передают мощность от КП и раздаточной коробки на ведущие колеса трактора или автомобиля. Они состоят из корпуса, главной и конечной передач и дифференциала (рис. 1.15).



Рис. 1.15. Схема ведущего моста:
1, 11 тормоза; 2, 12 полуоси; 3 муфта блокировки; 4 корпус; 5, 8 полуосевые шестерни; 6ось сателлита; 7, 13 сателлиты; 9 и 10 ведомяя и ведущая конические шестерни

Задние мосты во всех тракторах и большинстве автомобилей ведущие (колесная формула 4К2). Для улучшения тягово-сцепных свойств колесных тракторов и уменьшения буксования мощность подводят не только к задним колесам трактора, но и к передним. У таких тракторов все колеса ведущие (колесная формула 4К4).
Главная передача расположена за КП и служит для уменьшения передаваемой частоты вращения и увеличения вращающего момента.
На поворотах и при движении по неровной поверхности правые и левые ведущие колеса проходят различный путь. При вращении с одинаковой частотой колеса будут проскальзывать, а шины и трущиеся детали трансмиссии быстрее изнашиваться. Колеса должны иметь возможность вращаться с различной частотой и в тех случаях, когда их радиусы качения оказываются различными (вследствие неравномерной нагрузки, неодинакового давления в шинах и т. п.). Поэтому в ведущих мостах автомобилей и колесных тракторов предусмотрен механизм, называемый дифференциалом, который позволяет передавать ведущим колесам вращение с различной частотой и распределять вращающий момент между ними.
Наиболее распространены дифференциалы с коническими шестернями (см. рис. 1.15).
Конечные передачи трактора завершают увеличение вращающего момента, передаваемого от двигателя к ведущим колесам, а также служат для получения необходимого дорожного просвета. Они представляют собой одноступенчатые, реже двухступенчатые, а иногда планетарные (К-701 и Т-150К) редукторы.
Ходовая часть трактора предназначена для преобразования вращающего момента в тяговое усилие. Она объединяет все агрегаты трактора в единое целое, обеспечивает передвижение трактора или автомобиля, смягчает толчки и удары. Ходовая часть автомобиля должна обеспечивать надежное сцепление колес с дорогой, создавать возможно меньшие потери при качении колес во время движения автомобиля, смягчать удары от неровностей дороги и обеспечивать достаточную плавность хода.
Ходовая часть состоит из несущей системы (остова), движителя (колес или гусениц) и подвески (рис. 1.16).

Рис. 1.16. Ходовая часть автомобиля:
1 задний ведущий мост; 2 поперечные брусья; 3 продольные балки; 4рессоры; 5колеса

Несущая часть остов, на котором расположены все агрегаты машины. Он также воспринимает действующие на нее усилия. Остов тракторов может быть рамным (Т-150К, К-701, ДТ-75Д, Т-150), полурамным (Т-25А, ЛТЗ-55А, Т-4М, МТЗ-80, МТЗ-82, «Беларусь-1025») и безрамным.
Рамный остов (рама) состоит из продольных балок 3 (см. рис. 1.16) и поперечных брусьев 2, приваренных или прикрепленных к балкам. Так устроен остов грузовых автомобилей и гусеничных тракторов общего назначения.
Полурамный остов образован корпусом трансмиссии и жестко присоединенной к нему полурамы под двигатель (универсальные пропашные тракторы).
Безрамный остов образуют соединенные между собой картеры двигателя, сцепления, КП, заднего моста.
Остов тракторов T-150K и К-701 состоит из двух шарнирно сочлененных секций. Двойной шарнир трактора Т-150К позволяет поворачивать секции рамы одну относительно другой в горизонтальной плоскости на 30°, в вертикальной на 15°, для К-701 соответственно на 35 и 16°.
Движитель это устройство, преобразующее работу двигателя в работу по перемещению машины. Движителем на тракторах и автомобилях служат колеса или гусеницы. Колеса катятся непосредственно по почве (грунту), преодолевая и по возможности сминая неровности пути, а опорные катки гусеничного движителя перекатываются по гладкому рельсу, состоящему из стальных звеньев замкнутой гусеничной цепи.
Колеса бывают ведущие к которым приложен вращающий момент, управляемые поворачивающиеся вокруг цапфы и обеспечивающие поворот машины, и комбинированные одновременно ведущие и управляемые.
Подвеска совокупность устройств для упругой связи остова с движителем. Она смягчает толчки, воспринимаемые движителем от неровной почвы и дороги, обеспечивая необходимую плавность хода машины. В автомобиле подвеска передает также толкающую силу от ведущих мостов и воспринимает реактивный момент, возникающий при торможении машины. Плавность движения влияет на производительность работы водителя и долговечность крепления частей машины.
Обычно подвеска состоит из рессор, гидроамортизаторов, пружин.
Механизмы управления. Управляют гусеничными тракторами с помощью специальных фрикционных (тормозных) муфт, устанавливаемых на полуосях ведущего моста. При затяжке одной муфты эта гусеница тормозится, а другая продолжает движение. В результате трактор поворачивается в сторону заторможенной гусеницы.
Колесные тракторы и автомобили имеют рулевое управление. Оно состоит из рулевого механизма и рулевого привода. С помощью рулевого механизма усилие водителя, приложенное к рулевому колесу, передается приводу и через него управляемым колесам.
Рулевой механизм оборудован замедляющей передачей, которая уменьшает усилие, требуемое от водителя для поворота колес. Рулевой привод может быть механическим (только с механическими устройствами), гидравлическим (с усилительным устройством, использующим энергию давления жидкости) или гидрообъемным (рулевое колесо управляет насосом-дозатором, а затем маслом по маслопроводам с помощью гидроцилиндра поворачивает колеса).
Тормозная система это совокупность устройств для торможе ния машины. Различают следующие виды тормозных систем: рабочую, необходимую для регулирования скорости движения машины и ее плавной остановки; стояночную, которая служит для удержания машины на уклоне; вспомогательную, предназначенную для крутых поворотов трактора или тяжелых грузовых автомобилей (КамАЗ, МАЗ, КрАЗ), для использования при длительном торможении, например на пологом длинном горном спуске.
Тормозная система состоит из тормозного механизма и его привода. Тормозной механизм искусственно создает сопротивление движению трактора или автомобиля. Наибольшее распространение получили фрикционные тормоза, принцип действия которых основан на использовании сил трения между неподвижными и вращающимися деталями. Фрикционные тормоза могут быть барабанными, ленточными и дисковыми. В барабанном тормозе силы трения создаются на внутренней цилиндрической поверхности вращения, в ленточном на наружной, а в дисковом на боковых поверхностях вращающегося диска (рис.1.17).
По расположению тормозные механизмы подразделяют на колесные и трансмиссионные (центральные). Первые действуют на ступицу колеса, а вторые на один из валов трансмиссии. Колесные тормоза используют в рабочей тормозной системе, центральные в стояночной.
Привод тормозов предназначен для управления тормозными механизмами при торможении. По принципу действия тормозные приводы



Рис. 1.17. Общая схема тормозной системы с гидроприводом:
1 впускной трубопровод двигателя; 2 запорный клапан; 3 педаль; 4 главный цилиндр; 5 гидровакуумный усилитель; 6 фильтр; 7колесный тормозной цилиндр; 8, 9 тормозные колодки

разделяют на механические, пневматические и гидравлические.
Механический привод тормозов применяют на всех стояноч-ч ных тормозах, которыми оборудованы все автомобили и некоторые тракторы.
Общая схема рабочей тормозной системы с гидроприводом показана на рисунке 1.17.
Гидропривод состоит из следующих деталей: главного цилиндра 4, создающего давление жидкости в системе привода и имеющего резервуар, заполненный тормозной жидкостью; колесных тормозных цилиндров 7, передающих давление тормозной жидкости на тормозные колодки 8 и 9; соединительных трубопроводов и шлангов; педали 3 и гидровакуумного усилителя 5 с фильтром 6, соединенного через запорный клапан 2 с впускным трубопроводом 1 двигателя.
Вся система постоянно заполнена тормозной жидкостью.
Рабочее оборудование. Тракторы, являясь энергетической основой машинно-тракторных агрегатов, реализуют мощность с помощью ходовых систем и рабочего оборудования. Кроме этого рабочее оборудование предназначено для агрегатирования с рабочими машинами и орудиями или обеспечения возможности выполнения технологических и транспортных операций. По комплектации его делят на основное, дополнительное и вспомогательное.
К основному рабочему оборудованию обычно относят гидросистему, задний ВОМ, отдельные виды тягово-сцепных устройств.
Дополнительное рабочее оборудование заводы-изготовители поставляют по требованию заказчика. В него могут входить системы автоматической регулировки глубины (САРГ) обработки почвы, гидрокрюк, маятниковое сцепное устройство, автоматическая сцепка, ходоуменьшитель, сменный хвостовик ВОМ и др.
Наряду с рабочим оборудованием тракторы и автомобили оснащают вспомогательным: отопителями, кондиционерами и др. Автомобили, кроме того, оборудуют опорно-сцепными устройствами, лебедками, средствами повышения проходимости и др.
Кабины, кузова. Для обеспечения нормальных условий труда и требований техники безопасности на тракторы и автомобили уста-, навливают кабины. Их оборудуют вентилятором, сиденьем, защитным каркасом безопасности, кондиционером, охладителем воздуха, органами управления, приборами контроля и сигнализации, радиоприемниками, зеркалами заднего вида и др.
Кузов грузового автомобиля состоит из двух- или трехместной кабины и грузовой платформы. Кабины устанавливают за двигателем или над ним. Грузовые платформы бывают самосвальные и постоянно прикрепленные к раме (бортовые).
В специальных легковых автомобилях применяют кузова типа «универсал» и «фургон». В последнем для погрузки и выгрузки имеются двери на задней или (и) боковых сторонах.
Для предохранения узлов и механизмов трактора и автомобиля от загрязнения, влаги, ограждения вращающихся деталей, придания внешнему виду хороших эстетических и аэродинамических качеств используют облицовку и капот. Облицовка включает в себя оперение радиатора, крыльев колес. Капот состоит из боковин и крыши над двигателем. Детали облицовки и капота крепят к кабине, остову или другим узлам.

Практическое занятие №1. Устройство тракторов и автомобилей
Цель занятия. Изучить общее устройство тракторов и автомобилей, назначение, расположение и взаимодействие основных узлов и механизмов.
Задание. Используя учебник, практикум и методическое пособие кратко записать в рабочей тетради:
1. По каким признакам классифицируют тракторы и автомобили?
2. Чем отличается модификация трактора от его базовой модели?
3. Из каких основных частей состоит трактор?
4. Из каких основных частей состоит автомобиль?
5. Из каких механизмов состоит шасси трактора?
6. Из каких основных частей состоит трансмиссия?
7. Охарактеризуйте две любые базовые модели тракторов разных тяговых классов.
8. Объяснить назначение основных составных частей трактора, автомобиля.
Записи сопровождать зарисовкой схем.
2. ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Двигатель неотъемлемая часть тягово-транспортного средства.
Назначение двигателя заключается в преобразовании химической энергии топлива в механическую работу. На современных сельскохозяйственных тракторах и автомобилях устанавливают преимущественно поршневые двигатели внутреннего сгорания, являющиеся тепловыми двигателями, в которых используется работа расширения газообразных продуктов сгорания топлива, сжигаемого в камерах двигателя.
Классификация двигателей. История развития двигателей внутреннего сгорания насчитывает более 140 лет, создано множество конструкций, и реализованы различные принципы действия. Далее приведена классификация поршневых двигателей внутреннего сгорания.

Классификационный признак
Разновидность двигателя

Назначение
Стационарные (для привода электрогенераторов, насосов), транспортные (автомобильные, тракторные, комбайновые, авиационные) и др.

Принцип осуществления рабочего процесса
С внешним смесеобразованием (карбюраторные и газосмесительные), с внутренним смесеобразованием (дизели)

Способ осуществления рабочего процесса
4-тактные, 2-тактные

Вид применяемого топлива
Газовые, жидкостные (бензиновые, дизели), газожидкостные

Число цилиндров
Одноцилиндровые, многоцилиндровые

Расположение цилиндров
Рядные, V-образные, оппозитные

Тип охлаждения
С жидкостным и воздушным охлаждением

Способ воспламенения горючей смеси
С принудительным воспламенением от электрической искры (двигатели с внешним смесеобразованием), с самовоспламенением топлива (двигатели с внутренним смесеобразованием)


Устройство дизеля. Дизельные двигатели представляют собой сложный агрегат, включающий несколько механизмов и ряд систем.
Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное движение поршней во вращательное движение коленчатого вала.
Механизм газораспределения служит для управления работой клапанов, впускающих воздух в цилиндры и выпускающих из цилиндров отработанные газы.
Система питания воздухом осуществляет забор атмосферного воздуха, его очистку (сжатие и охлаждение в случае применения турбонаддува и промежуточного охлаждения) и подачу к впускным клапанам цилиндров.
Система питания топливом служит для хранения запаса топлива, его фильтрации, дозирования и впрыскивания в цилиндры по заданному режиму времени и давления.
Система выпуска отработанных газов предназначена для выпуска из цилиндров продуктов сгорания топлива при обеспечении, в зависимости от комплектации, работы турбокомпрессора, нейтрализатора отработанных газов, шумоглушителя и искрогасителя.
Система охлаждения предназначена для создания оптимального теплового режима работы дизеля.
Система смазывания обеспечивает непрерывную подачу масла к трущимся деталям и отвод избыточной теплоты от них.
Система пуска предназначена для прокручивания коленчатого вала при пуске дизеля.
Расположение основных составных частей тракторного дизеля показано на рисунке 1.18.
Устройство карбюраторного двигателя в отличие от дизеля предусматривает наличие такой системы питания, которая осуществляет приготовление горючей смеси из топлива и воздуха в пропорции, соответствующей режиму работы. Подготовка горючей смеси осуществляется карбюратором. Дополнительно карбюраторный двигатель оснащают системой зажигания, обеспечивающей образование в камере сгорания искры, воспламеняющей рабочую смесь.



Рис. 1.18. Дизель Д-245 (вид справа):
1 маслоизмерительный щуп; 2 маслозаливная горловина; 3 фиксатор; 4 фильтр грубой очистки; 5 выпускной коллектор; 6 турбокомпрессор; 7корпус термостата; 8генератор; 9 центробежный масляный фильтр; 10 поддон картера
Основные понятия и определения. Упрощенная схема дизеля (рис. 1.19) дает представление о принципе его работы и позволяет сформулировать основные понятия и определения.
Поршень 7 помещен в цилиндр 6 и посредством шатуна 9 связан с коленчатым валом 12. При перемещении поршня в цилиндре вверх и вниз кривошип преобразует его возвратно-поступательное движение во вращательное движение коленчатого вала.
Рис. 1.19. Схема одноцилиндрового дизеля:
1 головка цилиндра; 2 коромысло; 3 форсунка; 4 и 5 впускной и выпускной клапаны; 6 цилиндр; 7поршень; 8 поршневой палец; 9 шатун; 10 маховик; 11 картер; 12коленчатый вал; 13 кривошип; 14 шестерня привода распределительного вала; 15 распределительный вал; 16 топливный насос; 17передаточные детали; 18 воздухоочиститель

На конце вала закреплен маховик 10, обеспечивающий равномерность вращения коленчатого вала при работе двигателя. Закрыт цилиндр головкой 1, в которой расположены впускной 5 и выпускной 4 клапаны.
Клапаны приводятся в действие шестерней привода 14 распределительного кулачкового вала 15 и передаточными деталями 17.
Распределительный вал приводится в действие шестерней коленчатого вала.
Топливо в цилиндр подают форсунками 3. Поршень в цилиндре перемещается между двумя крайними положениями (рис. 1.20).


Рис. 1.20. Положение поршня:
а в верхней мертвой точке (в.м.т.); б в нижней мертвой точке (н.м.т.); 1 объем камеры сжатия; 2 рабочий объем; 3 ход поршня
Верхняя мертвая точка (в.м.т.) крайнее верхнее положение поршня.
Нижняя мертвая точка (н.м.т.) крайнее нижнее положение поршня.
Ход поршня расстояние, пройденное поршнем от одной мертвой точки до другой. За один ход поршня коленчатый вал повернется на пол-оборота.
Камера сгорания (сжатия) пространство между головкой цилиндра и поршнем, находящимся в верхней мертвой точке.
Рабочий объем цилиндра пространство, освобождаемое поршнем при перемещении его из в.м.т. в н.м.т.:


Литраж рабочий объем всех цилиндров двигателя. При малых объемах (до 1 л) его выражают в кубических сантиметрах (см3), а при больших -в литрах (л).
Полный объем цилиндра сумма объема камеры сгорания и рабочего объема.
Степень сжатия отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. В современных карбюраторных двигателях степень сжатия колеблется от 6 до 9, а в дизеляхот 15 до 20.
Такт процесс (часть цикла), который совершается в цилиндре за один ход поршня. Двигатель, у которого рабочий цикл происходит за четыре хода поршня, называют четырехтактным.
Рабочие процессы в двигателях. Рабочий процесс в тракторных дизелях может осуществляться за два или четыре такта. В основном они работают по четырехтактному циклу, так как в этом случае расход топлива более экономичен, меньше дым-ность и токсичность отработанных газов.
Такт впуска (I) поршень при открытом впускном и закрытом выпускном клапанах перемещается от в.м.т. к н.м.т. Атмосферный воздух через открытый впускной клапан заполняет объем цилиндра, освобождаемый поршнем. Давление воздуха из-за сопротивления впускного тракта в конце такта впуска меньше атмосферного и составляет 0,08'-0,09 МПа. Температура воздуха, смешавшегося с остаточными газами и соприкасающегося с горячими поверхностями цилиндра и поршня, поднимается до 3060 0С.
В случае применения турбонаддува, обеспечивающего увеличение весового наполнения цилиндра, давление воздуха увеличивается до 0,150,18 МПа и более, а температура до 100120 0С.
Такт сжатия (II) поршень при закрытых впускном и выпускном клапанах перемещается от н.м.т. к в.м.т. Воздух, наполнивший цилиндр, сжимается до 45 МПа, нагреваясь до температуры 550630 0С. У дизелей с наддувом эти показатели повышаются соответственно до 67 МПа и 770870 0С. При некотором недохож-дении поршня до в.м.т. под высоким давлением (60150 МПа) в цилиндр начинается впрыскивание мелкораспыленного топлива. Угол, на который коленчатый вал «недовернулся» до в.м.т., называют углом опережения начала впрыскивания.
Такт расширения (III) поршень при закрытых впускном и выпускном клапанах перемещается от в.м.т. к н.м.т., совершая рабочий ход. Во время этого такта мелкие частицы топлива, соприкасаясь с нагретым сжатым воздухом, самовоспламеняются. В процессе горения топлива резко повышаются давление и температура газов в цилиндре, достигая максимальных значений (79 МПа и 16001700 °С). В дизелях с наддувом вследствие сгорания большего количества впрыснутого топлива давление и температура газов достигают соответственно 1012 МПа и 1800-1900 0С.
Продукты сгорания топлива, расширяясь, совершают полезную механическую работу, заставляя вращаться коленчатый вал. При приближении поршня к н.м.т. выпускной клапан открывается и до конца такта расширения из цилиндра под достаточно большим давлением в выпускной трубопровод уходит до 70 % продуктов сгорания, что позволяет уменьшить работу на принудительное выталкивание остальной части продуктов сгорания во время последующего такта.
Такт выпуска (IV) поршень при открытом выпускном и закрытом впускном клапанах перемещается из н.м.т. к в.м.т., отработанные газы через открытый выпускной клапан выталкиваются из цилиндра двигателя. Давление газов в цилиндре снижается от 0,12 до 0,20 МПа при температуре 630-830 0С.
После перехода поршня в.м.т. выпускной клапан закрывается, а впускной открывается, и рабочий цикл повторяется.
Регулируют мощность дизеля изменением количества топлива, подаваемого в цилиндр.
Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания совершается за 4 хода поршня (такта), т. е. за два оборота коленчатого вала. Такт впуска (I) поршень движется от в.м.т. к н.м.т. Впускной клапан при этом открыт, и горючая смесь из карбюратора поступает в цилиндр. Такт сжатия (II) поршень движется от н.м.т. к в.м.т., впускной и выпускной клапаны закрыты, и смесь сжимается до давления 0,82 МПа. Температура смеси в конце сжатия составляет 200400 0С. В конце сжатия смесь воспламеняется электрической искрой и происходит сгорание топлива. Сгорание имеет место при положении поршня, близком к в.м.т. В конце сгорания давление в цилиндре составляет 36 МПа, а температура 1600-2200 °С.
Такт расширения (III) рабочий ход, при котором происходит преобразование тепла, полученного от сгорания топлива, в механическую работу. Такт выпуска (IV) поршень движется от н.м.т. к в.м.т. при открытом выпускном клапане. Отработанные газы вытесняются поршнем.
Регулирование мощности карбюраторного двигателя внутреннего сгорания осуществляется изменением количества смеси, подаваемой в цилиндр.
Основные механизмы и системы двигателей. Они включают кри-вошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, системы питания, охлаждения, смазывания и пуска. Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала дизеля. В его состав входят коленчатый вал 27 (рис. 1.21), шатуны 28, поршни 31, поршневые пальцы 30, поршневые кольца, коренные и шатунные подшипники, маховик 1.
Кроме маховика, все детали кривошипно-шатунного механизма расположены внутри блока и картера дизеля.
Коленчатый вал воспринимает усилия, передающиеся от поршней через шатуны, и преобразует их во вращательный момент, а также приводит в действие различные механизмы. Состоит из шатунных и коренных опорных шеек, соединенных щеками, к которым для балансировки прикреплены противовесы. В шатунных шейках вала высверлены полости для центробежной очистки масла, поступающего по наклонным сверлениям в щеках.
На переднем конце вала установлены одна или две шестерни 24 для привода газораспределительного и других механизмов, шкив привода вентилятора и генератора. К заднему концу вала прикреплен маховик 1 с зубчатым венцом.
Перемещения вала в осевом направлении ограничены упорными алюминиевыми полукольцами, установленными по обе стороны пятого коренного подшипника.
Шатун представляет собой двутавровый стержень с двумя головками. В верхнюю головку шатуна запрессована биметаллическая втулка, в которую входит поршневой палец 30, для смазывания которого в верхней головке шатуна и втулке предусмотрены соответствующие каналы. Нижняя разъемная головка соединяет шатун с коленчатым валом. В ней выполнены расточки под вкладыши коренного подшипника. Шатун штампуют из углеродистой прочной стали.

Рис. 1.21. Устройство двигателя:
1 маховик; 2 и 4 прокладка и крышка головки блока цилиндров; 3 головка блока цилиндров; 5валик коромысел; бупорная шайба; 7, 9 выпускные (всасывающие) клапаны; 8 сапун; 10 пружина клапана; 11 стойка валика коромысел; 12 коромысло клапана; 13 колпак крышки; 14 штанга; 15 блок цилиндров; 16 толкатель клапана; 17 и 18 щит и крышка распределения; 19 упорный болт; 20 амортизатор; 21 передняя опора; 22, 34 манжеты; 23 шестерня привода масляного насоса; 24 и 25 шестерни распределения и распределительного вала; 26 распределительный вал; 27коленчатый вал; 28 шатун; 29 противовес; 30 поршневой палец; 31 поршень; 32 уплотнительное кольцо; 33 картер; 35 гильза; 36 задний мост; 37 втулка распределительного вала

Поршень воспринимает усилие от давления расширяющихся газов, а также обеспечивает протекание всех тактов рабочего процесса.
Конструктивно поршень состоит из днища, головки и направляющей части, называемой юбкой.
С внешней стороны головки и юбки устанавливают компрессионные и маслосъемные кольца. Число колец, устанавливаемых на поршне, зависит от типа двигателя и частоты вращения коленчатого вала. Маслосъемные кольца препятствуют проникновению масла из картера в камеру сгорания цилиндра, снимая излишки масла со стенки цилиндра.
На внутренней стороне юбки находятся два прилива бобышки, в отверстия которых устанавливают поршневой палец.
Условия работы поршня связаны с высокими температурой, давлением и ускорениями, поэтому для его изготовления используют легкие, но достаточно прочные алюминиевые сплавы.
Поршневые кольца делят на компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца уплотняют зазор между поршнем и цилиндром, отводят теплоту от поршня к цилиндру двигателя. Маслосъемные кольца равномерно распределяют смазочное масло по рабочей поверхности цилиндра при движении поршня вверх и удаляют масло в картер двигателя при движении поршня вниз. При установке колец на поршень для уменьшения утечки газов стыки колец размещают один от другого на 90120°. На каждом поршне установлено три компрессионных и четыре мас-лосъемных кольца скребкового типа.
Изготавливают поршневые кольца из легированного чугуна или стали. Наружную поверхность верхнего компрессионного кольца для повышения его износостойкости хромируют.
Маховик (см. рис. 1.21), выполненный в виде тяжелого чугунного диска, способствует равномерному вращению коленчатого вала в условиях переменной нагрузки. Маховик крепят к фланцу коленчатого вала. На ободе маховика напрессован или закреплен болтами стальной зубчатый венец, необходимый для прокручивания коленчатого вала от пускового устройства или стартера. На маховике сделана специальная метка, позволяющая контролировать положение поршней в цилиндрах при проверке и установке угла опережения подачи топлива.
Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндр свежего заряда (горючей смеси в карбюраторных двигателях или воздуха в дизелях) и выпуска из него отработанных газов в определенные моменты времени.
В четырехтактных двигателях применяют клапанные газораспределительные механизмы с подвесными клапанами, расположенными в головке цилиндров, и боковыми, размещаемыми в блок-картере. В рассматриваемых автотракторных двигателях используют распределительный механизм с подвесными клапанами.
В двигателе Д-240 (см. рис. 1.21) газораспределительный механизм состоит из распределительного вала 26 с шестернями, впускных и выпускных клапанов 7 и 9, толкателей 16, штанг 14, осей с пружинами 10, упорными шайбами 6 и сухариками. Клапаны приводятся в действие от распределительного вала через толкатели, штанги, регулировочные винты и коромысла 12.
Принцип действия газоразрядного механизма заключается в том, что распределительный вал, получая вращение от коленчатого вала двигателя, своими кулачками поднимает толкатели 16 и соединенные с ним штанги 14, упирающиеся в регулировочные винты коромысла 12, в результате чего клапан открывается, а закрывается под действием пружины 10.
В четырехтактных двигателях за один рабочий цикл впускной и выпускной клапаны каждого цилиндра открываются один раз. Поэтому за два оборота коленчатого вала распределительный вал делает только один оборот.
Системы питания дизелей и карбюраторных двигателей принципиально отличаются.
Система питания дизеля обеспечивает подачу в цилиндры очищенного воздуха и распыленного топлива. В состав системы питания тракторного дизеля (рис. 1.22) входят топливный насос 21, форсунки 22, топливные баки 10, трубопроводы низкого и высокого 8 давления, топливные фильтры грубой 13 и тонкой 14 очистки, воздухоочиститель 2, впускной 4 и выпускной 23 коллекторы, воздухоподводящий трубопровод, глушитель выпуска газов 1.

Рис. 1.22. Схема системы питания дизеля:
1 глушитель; 2 воздухоочиститель; 3 фильтр грубой очистки топлива; 4 и 23 впускной и выпускной коллекторы; 5электрофекальный подогреватель; 6 топливный бачок электрофекального подогревателя; 7 и 20 дренажная и перепускная трубки; 8 трубка высокого давления; 9 заливная горловина; 10 и 11 сливные баки и кран; 12, 15, 16 и 18 топливные трубки; 13 и 14 фильтры грубой и тонкой очистки топлива; 17 регулятор; 19 и 21 подкачивающий и топливный насосы; 22 форсунка; 24, 25, 26 фильтрующие элементы

Во время работы двигателя топливо из бака 10 самотеком поступает по топливопроводу в фильтр грубой очистки 13, где отделяются крупные механические примеси. Из фильтра грубой очистки топливо засасывается подкачивающим насосом 19 и нагнетается через фильтр тонкой очистки 14 в топливный насос 21. Насос по топливопроводам высокого давления 8 подает топливо под большим давлением к форсункам 22, через которые оно впрыскивается в распыленном состоянии в камеру сгорания.
В топливный насос топливо подается в избытке. Излишки топлива отводятся из насоса по перепускной трубке 20 во впускную часть подкачивающего насоса через перепускной клапан, находящийся в штуцере топливопровода.
Просочившееся через зазоры между деталями форсунок топливо (до 0,02 % от расходуемого) отводится по дренажной трубке 7 в топливный бак 10.
Особенность системы питания дизеля заключается в организации процесса смесеобразования, который должен происходить за очень короткий промежуток времени. Для получения горючей смеси, способной быстро и полностью сгорать, топливо впрыскивается в цилиндр под высоким давлением (более 19,6 МПа). Некоторая доля топлива достигает горячих стенок камеры сгорания и воспламеняется. Остальная часть распыленного топлива перемешивается с воздухом, испаряется и начинает гореть, не достигая стенок камеры сгорания. После начала горения форсунка продолжает впрыскивать остальную часть порции топлива, которое воспламеняется почти одновременно с выходом из форсунки. За время от начала впрыскивания до начала горения коленчатый вал поворачивается на 2030°.
Мощность дизеля в зависимости от нагрузки путем увеличения или уменьшения количества топлива, подаваемого в цилиндры, автоматически изменяет механический всережимный регулятор 17.
Для обеспечения экономичности, надежности и долговечности работы двигателя дизельное топливо должно отвечать определенным требованиям. Главные показатели его качества: чистота, высокая теплотворная способность, малая вязкость, низкая температура самовоспламенения, высокое цетановое число (не менее 45). Чем больше цетановое число, тем меньше период задержки самовоспламенения топлива после начала впрыскивания его в цилиндр.
В дизелях применяют топливо следующих марок: Л (летнее) при температуре окружающего воздуха 0 °С; 3 (зимнее) при минус 20 °С и ниже; А (арктическое) при минус 50 °С и ниже.
Присутствие серы в топливе уменьшает период задержки его воспламенения в цилиндре, что благоприятно сказывается на работе двигателя. По содержанию серы дизельное топливо подразделяют на два вида: I содержание серы не более 0,2 %, II не более 0,05 %.
Система питания карбюраторного двигателя осуществляет приготовление горючей смеси из топлива и воздуха в пропорции, соответствующей режиму работы, и в количестве, зависящем от мощности двигателя. Система состоит из топливного бака, топливоподкачивающего насоса, топливного фильтра, трубопроводов и карбюратора, являющегося основным узлом системы.
Карбюраторные автомобильные двигатели в основном работают на бензине. Для обеспечения надежной и экономичной работы двигателя бензин должен обладать хорошей испаряемостью и достаточной детонационной стойкостью. Антидетонационные свойства бензина оценивают октановым числом. Чем выше степень сжатия двигателя, тем выше требования к антидетонационным свойствам бензина и одновременно тем выше удельные мощностные показатели двигателя и его топливная экономичность.
В сельском хозяйстве применяют бензин А-76, А-93, литерой А обозначают автомобильный бензин, следующая за ней цифра октановое число.
Применение для двигателей бензина с октановым числом меньше требуемого недопустимо, так как это приводит к детонации в цилиндрах, вызывающей перегрев двигателя, его ускоренный износ и перерасход бензина.
Использовать в двигателе бензин с октановым числом больше требуемого также не следует из-за увеличения теплонапряженности двигателя и возможного прогара выпускных клапанов.
Для повышения антидетонационной стойкости в бензин могут добавлять антидетонатор (этиловую жидкость). Этилированный бензин обладает ядовитыми свойствами и требует соблюдения особых правил безопасности.
Система зажигания служит для образования в камере сгорания искры, воспламеняющей рабочую смесь.
В автомобильных карбюраторных двигателях чаще всего применяют батарейную систему зажигания, имеющую цепи низкого и высокого напряжения. Цепь низкого напряжения представляют последовательно включенные аккумуляторная батарея (или генератор), включатель зажигания, первичная обмотка катушки зажигания с добавочным резистором и прерыватель. Цепь тока высокого напряжения состоит из вторичной обмотки катушки зажигания, распределителя, приводов высокого напряжения и искровых свечей зажигания.
При включенном замке зажигания и замкнутых контактах прерывателя электрический ток от аккумуляторной батареи или генератора поступает в первичную обмотку катушки зажигания, образуя вокруг нее магнитное поле.
При размыкании контактов прерывателя исчезает ток в первичной обмотке катушки зажигания и вместе с ним магнитное поле, окружающее ее. Исчезающее магнитное поле пересекает витки вторичной обмотки катушки зажигания и наводит в ней ЭДС. Благодаря большому числу витков во вторичной обмотке напряжение на концах ее достигает 2224 В.
От вторичной обмотки катушки зажигания через провод высокого напряжения, распределитель и провода ток высокого напряжения поступает к искровым свечам зажигания, где между электродами происходит искровой разряд, зажигающий рабочую смесь.
В одном агрегате с прерывателем находятся центробежный регулятор, изменяющий угол опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя, вакуумный регулятор, который корректирует угол опережения зажигания в соответствии с нагрузкой двигателя, октан корректор, позволяющий вручную устанавливать угол опережения зажигания, соответствующий октановому числу используемого бензина, и конденсатор, улучшающий работу прерывателя.
Система батарейного зажигания имеет простое устройство, поэтому ее широко применяют на автомобилях. Однако она имеет недостатки: контакты прерывателя быстро изнашиваются; сила тока высокого напряжения зависит от частоты вращения коленчатого вала; рабочая смесь в высокооборотных многоцилиндровых двигателях воспламеняется ненадежно. На современных автомобилях все чаще применяют систему зажигания с транзисторным коммутатором. В контактно-транзисторной системе зажигания схема коммутатора открывается для прохождения тока в первичную обмотку катушки зажигания при замкнутых и закрывается при разомкнутых контактах прерывателя, эта система также обеспечивает увеличение мощности разрядной искры. Более мощная искра позволяет добиться полного сгорания рабочей смеси в цилиндре при любой частоте вращения коленчатого вала, облегчить пуск двигателя и повысить его топливную экономичность.
Кроме рассмотренных систем зажигания, использующих батарейный источник тока (или генератор), существует система зажигания от магнето. В данной системе вырабатывается ток низкого напряжения и преобразуется в ток высокого напряжения с помощью электромагнита в приборе, называемом магнето.
Система охлаждения предназначена для поддержания нормального температурного режима работающего двигателя.
Перегрев двигателя вызывает сгорание масляной пленки между трущимися деталями, что связано с повышенным их износом, возможностью заклинивания поршней и другими нарушениями работы.
Излишний отвод теплоты (переохлаждение) связан с ухудшением процессов смесеобразования, потерей мощности и топливной экономичности.
В связи с этим система охлаждения предназначена для обеспечения оптимального теплового состояния двигателя при различных режимах его работы. В зависимости от вида рабочего тела, осуществляющего теплоотвод от головок и цилиндров, системы охлаждения автотракторных двигателей делят на системы жидкостного и воздушного охлаждения.
На тракторных дизелях обычно применяют замкнутые системы жидкостного охлаждения с принудительной циркуляцией, у которых теплота отводится во внешнюю среду несменяемым рабочим телом, а циркуляция его в системе через рубашку охлаждения и теплообменное устройство радиатор осуществляется насосом.
В качестве примера рассмотрим систему жидкостного охлаждения дизеля Д-240 (рис. 1.23, а) закрытого типа с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. В эту систему входят: рубашки охлаждения 24, 26 и 27, радиатор 12 с заливной горловиной и пробкой 16, в которую вмонтирован паровоздушный клапан, водяной насос 8, вентилятор 10, термостат 20, шторка 5, соединительная арматура и сливные краники.
При работающем дизеле циркуляция охлаждающей жидкости в системе охлаждения создается насосом 8. Нагретая до температуры более 70 °С охлаждающая жидкость из рубашек 27 блока и 26 головки поступает через термостат 20 в верхний бачок 14 радиатора. В процессе движения по трубкам сердцевины радиатора в нижний бачок происходит теплоотдача от жидкости потоку воздуха, создаваемому вентилятором. Охлажденная жидкость из нижнего бачка 3 радиатора забирается насосом и подается вновь через канал А в рубашку блока цилиндров. При температуре охлаждающей жидкости менее 70°С термостат автоматически направляет весь поток непосредственно к насосу, минуя радиатор.
При пуске дизеля пусковым двигателем охлаждающая жидкость
нагревается в его рубашке 24, поднимается в головку, а оттуда по патрубку 23 и трубке 22 через корпус 21 термостата поступает в рубашку 26 головки блока и отдает тепло. Из головки блока охлаждающая жидкость по патрубку 25 снова поступает в рубашку пускового двигателя.
Температурный режим дизеля контролируют с помощью указателя температуры, датчик которого установлен в головке цилиндров, а также с помощью сигнализатора предельного состояния температуры охлаждающей жидкости.
Интенсивность отвода теплоты регулируется шторкой 5. При пуске и прогреве холодного дизеля шторку полностью закрывают, а для поддержания необходимого температурного режима ее открывают на соответствующую величину.
Особенность закрытой системы жидкостного охлаждения заключается в герметичности (до заданного предела давления пара) радиатора, обеспечиваемой паровоздушным клапаном. В такой системе создаются более благоприятные условия для работы двигателя, а также уменьшается потеря жидкости в результате испарения.
В качестве охлаждающих жидкостей используют воду или низ-козамерзающие жидкости антифризы.
В системах воздушного охлаждения теплота от цилиндров двигателя и головок отводится воздухом, в качестве рабочего тела при этом различают системы с нагнетающим и с просасывающим вентиляторами.
Система воздушного охлаждения дизелей Д-120 (см. рис. 1.23, б), устанавливаемых на трактор Т-25А и его модификации (с нагнетающим вентилятором), включает вентилятор с валом 6, направляющий аппарат 7 вентилятора, дефлекторы, ребра охлаждения цилиндров 12 и их головок, масляный радиатор под съемным кожухом 9.
Воздух, нагнетаемый вентилятором, направляется кожухом в межреберное пространство цилиндров и головок. Передний, средний и задний дефлекторы направляют потоки воздуха и способствуют равномерному охлаждению двигателя.
Тепловое состояние двигателя с воздушным охлаждением регулируют, изменяя положение дроссельного диска, установленного на входе вентилятора под защитной сеткой 5, а также включением и отключением масляного радиатора.
Показатель работы системы воздушного охлаждения температура масла в картере двигателя контролируется термометром, показания которого выводятся на щиток приборов.
На двигателях как с жидкостным, так и воздушным охлаждением возможно применение автоматического регулирования теплового состояния двигателя, при котором изменение теплосъема с деталей двигателя осуществляется за счет изменения частоты вращения ротора вентилятора.
Основные достоинства системы воздушного охлаждения простота и надежность в эксплуатации, более быстрый прогрев двигателя до рабочей температуры и меньшие габаритные и массовые характеристики двигателя.
Система смазывания двигателя предназначена для непрерывной подачи масла к трущимся поверхностям деталей и отвода от них теплоты.
По способу хранения масла системы смазки классифицируют на системы с мокрым и сухим картером.
На большинстве автотракторных двигателей применяют циркуляционные комбинированные системы смазок с мокрым картером как более простые и имеющие меньшие габариты и массу.
В такой системе масло, находящееся в масляном поддоне, подается насосом в фильтр грубой очистки и масляный радиатор для охлаждения, далее через главный масляный канал в блок-картере под давлением поступает к подшипникам коленчатого и кулачкового валов, к шестерням и деталям механизма газораспределения. Цилиндры, толкатели и другие детали смазываются масляным туманом, образующимся при разбрызгивании масла, вытекающего из зазоров в подшипниках вращающихся деталей. Часть масла отводится по параллельным каналам в фильтр тонкой очистки, оттуда сливается обратно в поддон. Давление масла контролируется датчиком, установленным в корпусе фильтра, и регистрируется на щитке приборов.
В системах с сухим картером необходимый запас масла находится в специальных циркуляционных баках. Поддон картера является только сборником масла, стекающего по каналам системы. Эти системы более дороги и громоздки, и их используют на двигателях машин, работающих на склонах со значительными углами подъема, для исключения захвата и подачи в масляную магистраль всасывающим насосом картерных газов.
Система пуска предназначена для проворачивания коленчатого вала с частотой вращения, достаточной для обеспечения хорошего смесеобразования, сжатия и воспламенения рабочей смеси. Минимальную частоту вращения коленчатого вала, при которой происходит надежный пуск двигателя, называют пусковой. Она зависит от вида двигателя и условий пуска.
Пусковая частота вращения коленчатого вала карбюраторного двигателя составляет не менее 0,660,83 с-1, у дизелей 2,5-4,16 с-1.
Применяют пусковые системы электростартерные, с пусковым вспомогательным двигателем и вручную.
Пуск электрическим стартером наиболее распространен. Стартер удобен в эксплуатации, значительно облегчает работу водителя.
Практическое занятие №2. Устройство двигателей внутреннего сгорания
Цель занятия. 1. Изучить общее устройство дизельного и карбюраторного двигателя.
2. Ознакомиться с устройством и принципом работы основных узлов и технических систем двигателей.
Задание. Используя учебник, практикум и методическое пособие кратко записать в рабочей тетради:
1. По каким признакам классифицируют двигатели внутреннего сгорания (ДВС)?
2. Перечислите основные механизмы и системы ДВС и укажите их назначение.
3. Кратко опишите работу ДВС.
4. Из каких деталей состоит кривошипно-шатунный механизм?
5. Какую работу выполняет коленчатый вал?
6. Каково назначение газораспределительного механизма?
7. В чем различие дизеля и карбюраторного двигателя?
8. Различия систем питания дизеля и карбюраторного двигателя?
9. Что общего между дизелем и карбюраторным двигателем?
10. Смесеобразование и горение топлива в цилиндре дизеля.
11. Основные элементы системы жидкостного охлаждения двигателя.
12. Назовите составные части и приборы смазочной системы.
13. Из каких приборов состоит батарейное зажигание?
14. Способы пуска двигателей, их достоинства и недостатки
Записи сопровождать зарисовкой схем.

3. ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ФЕРМ
Современные фермы не могут нормально функционировать без надежного снабжения их тепловой энергией, необходимой для приготовления кормов, первичной обработки молока, стерилизации молочной посуды и оборудования, создания необходимых режимов микроклимата в помещениях для содержания животных, птицы и удовлетворения других технологических и хозяйственных нужд.
Для производства тепловой энергии вследствие большой территориальной рассредоточенности потребителей применяют теп-логенерирующие установки водяного и парового отопления различной производительности, работающие на жидком, природном газовом и твердом топливе. Это котлы-парообразователи типа KB и Д-721А, КГ-500 и КГ-1500, КТ-500 и КТ-1500.
Котлы-парообразователи (низкого давления) с вертикальным и горизонтальным размещением просты по устройству, надежны в работе, оборудованы системой автоматической регулировки. Па-ропроизводительность котлов типа КВ-300М составляет 250 400 кг/ч, а КТ-1500 10001500 кг/ч. На крупных фермах и комплексах применяют котлы типа ДКВР с паропроизводительнос-тью более 2500 кг/ч.
Парообразователь Д-721А представляет собой горизонтальный трехоборотный котел дымогарно-жаротрубного типа. Барабан котла внутренним диаметром 902 мм сварен из листовой стали. Топкой служит жаровая труба диаметром 333 мм. В передней части котла установлены два центробежных насоса типа БЦНМ-3/17 с приводом от электродвигателя мощностью 0,4 кВт,. топливный насос, топливный бак вместимостью 260 л, горелка и вентилятор. В качестве топлива используют смесь дизельного топлива с тракторным керосином в соотношении 1 : 3 или бытовое топливо.
Для воздушного отопления и вентиляции животноводческих помещений применяют отопительные агрегаты типа АО1, работающие на горячей воде и паре. Воздух в приточных электровентиляционных установках нагревается с помощью унифицированных электрокалориферных агрегатов серии СФОЦ.
Эти калориферы по сравнению с паровыми и водяными воздухонагревателями обладают большим КПД, управление их работой автоматизировано, теплопроизводительность регулируется в широких пределах. Они предназначены для нагрева воздуха до 50 °С.
Калориферы работают на четырех ступенях: 100, 75, 50 и 25 % установленной мощности. Заданная температура выходящего воздуха поддерживается автоматически двумя электромагнитными термометрами, датчики которых установлены на выходе из калорифера. В схеме контроля температуры предусмотрено отключение всех нагревательных элементов при повышении температуры, превышающей заданную.
Для регулировки температурного режима воздуха кроме калориферов применяют нагревательные приборы, системы отопления и специальные установки: теплогенераторы, котлы-парообразователи, устройства для подогрева пола и др.
Теплогенераторы типа ТГ работают на жидком и твердом топливе. Они предназначены как для воздушного отопления и вентиляции животноводческих помещений, производственных и служебных помещений, так и для нужд кормопроизводства для досушивания стебельчатых кормов методом активного вентилирования.
При работе теплогенератора ТГ-150 воздух вентилятором (рис. 1.24) подается в теплообменник. Часть воздуха из общего потока поступает к форсунке для распыления и горения топлива. Рабочая смесь, воспламененная от искры, сгорает в камере и нагревает ее стенки. Последние передают теплоту омывающему их воздуху. Отработанные газы выходят в дымовую трубу и одновременно подогревают воздух в ней. Нагретый воздух выбрасывается под давлением вентилятора в распределительное устройство, через окна которого выходит в помещение, имея температуру 6065 0С.

Рис. 1.24. Генератор ТГ-150:
1 станина; 2 вентилятор; 3 трансформатор; 4электродвигатель; 5 электромагнитный клапан; 6форсунка; 7теплообменник; 8 камера сгорания; 9 водонагреватель

Водогрейные и паровые котлы являются частью котельной установки животноводческой или птицеводческой фермы. Для тепловых и технологических нужд рекомендуют котлы-парообразователи, работающие на жидком, твердом и газообразном топливе.
На твердом топливе (дрова, торфяные брикеты) работают котлы-парообразователи типа КТ-500 и КТ-1000; на жидком - КВ-300У, КЖ-Ф-500; на газообразном топливе (природный газ низкого давления) - КГ-300, КГ-1500.
Водогрейные котлы электродные типа ЭПЗ, КЭВЗ и ЭКВ также предназначены для тепловых и технологических нужд. Котлы типа ЭПЗ представляют собой стальной цилиндрический сосуд с двумя патрубками для подвода и отвода воды. В крышке установлен кран для спуска воздуха, в днище
другой для спуска воды. К верхнему патрубку прикреплен патрубок с двумя гнездами для установки датчиков аварийного и регулирующего электроконтактных термометров типа ЭКТ. Температуру выходящей в заданных пределах воды автоматически поддерживает датчик регулирующего двухпозиционноro термометра. При превышении допустимой температуры воды котел отключается датчиком аварийного термометра.
Вода нагревается в зазорах между фазными электродами и нулевыми антиэлектродами, соединенными с корпусом. Электродные котлы практически мгновенно включаются на нагрузку и способны работать в течение нескольких промежутков времени. При дополнении их аккумуляторами теплоты они могут .потреблять электрическую энергию в одно время суток, а отдавать ее в виде тепла в другое. В комплект входят щиты управления с приборами, электроконтактные термометры ЭКТ, трансформаторы тока, автоматические выключатели. Техническая характеристика водогрейных котлов приведена в таблице 1.11.

1.11. Техническая характеристика электродных котлов ЭГО
Показатель
ЭПЗ-100ИЗ
ЭПЗ-250ИЗ
ЭПЗ-400ИЗ

Производительность, м3/ч
3,4
8,5
13,5

Установленная мощность, кВт
100
250
400

КПД, %
95
95
95

Диапазон регулирования мощности, %
33100
33-100
33-100

Номинальная температура воды, °С:




на входе
70
70
70

на выходе
95
95
95


На многих молочных фермах распространены электрокотельные с электродными котлами и аккумулирующими емкостями типа ЭОКС-150/0,4 150/0,4-И1. Теплотехническая схема такой котельной показана на рисунке 1.25.

Рис. 1.25. Теплотехническая схема электрокотельной:
1 скоростной водоподогреватель; 2 аккумулирующая емкость; 3 электродные котлы; 4 изолирующие вставки; 5 циркуляционные насосы; бгрязевик; 7коллектор холодной воды; 8 коллектор горячей воды
Циркуляционными насосами горячая вода из аккумулирующей емкости под давлением подается в коллектор горячей воды, оттуда распределяется по всем тепловым потребителям. Потеряв в тепловых потребителях часть запасенного тепла, вода поступает в коллектор холодной воды, из которого затем подается в электродный котел и, нагреваясь в нем, вновь поступает в аккумулирующую емкость. Таким образом, вода циркулирует по замкнутому контуру: электродный котел аккумулирующая емкость циркуляционный насос тепловые потребители грязевик электродный котел. На технологические нужды вода подогревается, проходя через скоростной водоподогреватель.
Для ускорения разогрева воды в аккумулирующей емкости (во время пуска котельной в эксплуатацию) схемой предусмотрена возможность ее циркуляции по малому контуру, минуя тепловые потребители: электродный котел - аккумулирующая емкость циркуляционный насос электродный котел.
Во время работы электродных котлов вода разогревается в аккумулирующей емкости, и при отключении котлов потребителей тепловой энергией снабжают за счет постепенного отбора теплоты из аккумулирующей емкости. Это особенно важно в ночное время и в часы чрезмерной нагрузки энергосистемы.
Использование электродных котлов типа ЭПЗ-100/0,4 для электрокотельных с аккумулированием теплоты возможно при условии добавления в схему управления программного реле времени.
Практическое занятие №3. Оборудование для теплоснабжения ферм
Цель занятия. Изучить теплоснабжение малых ферм и крупных комплексов, устройство котлов-парообразователей, электродных котлов, теплогенераторов, схемы водяного, электрического и калориферного отопления.
Задание. Используя учебник, практикум и методическое пособие кратко записать в рабочей тетради:
1. Общее устройство и принцип работы систем отопления ферм.
2. По каким признакам классифицируют отопительные системы?
3. Какие системы отопления предпочтительнее использовать на животноводческих фермах?
4. Котельная установка и ее устройство.
5. Какими показателями характеризуются паровые и водогрейные котлы?
6. Запишите основные конструктивные части теплогенератора.
7. Какие схемы и устройства применяют для обеспечения безопасной работы котельной установки?
8. Перечислите основные сборочные единицы электродных водогрейных котлов.
9. Каков технологический процесс работы электродных водогрейных котлов?
Записи сопровождать зарисовкой схем.
4. ВОДОСНАБЖЕНИЕ ФЕРМ
Механизация и автоматизация водоснабжения животноводческих ферм позволяют на 2530 % сократить затраты труда и снизить себестоимость животноводческой продукции. Кроме того, механизация водоснабжения повышает противопожарную безопасность производственных помещений и улучшает санитарное состояние фермы.
Для выбора средств механизации водоснабжения ферм необходимо знать среднесуточные нормы водопотребления на 1 голову и на производственные нужды.
Потребитель

Расход воды на 1 голову (на производственный процесс), л

Коровы
80

Нетели
50

Молодняк КРС в возрасте до 2 лет
30

Телята в возрасте до 6 мес
20

Свиноматки с приплодом
60

Молодняк свиней в возрасте более 4 мес
15

Овцы
10

Ягнята
3

Куры, индюки
1,0

Гуси, утки
1,25

Обработка и хранение молока (на 1 л)
4,5

Первичная обработка молока
5-7

Приготовление кормов (1 кг сухого корма)
1,5-2

Комплекс машин и оборудования для механизации водоснабжения и поения на фермах крупного рогатого скота и свинофермах показан на рисунке 1.26. При помощи насосной станции воду забирают из водозаборного сооружения и подают под напором в животноводческие помещения, а затем по внутренним водопроводам к устройствам для поения.
От правильно организованного водоснабжения зависит эффективность работы фермы, так как в этом случае обеспечены выполнение производственно-зоотехнических процессов и противопожарная безопасность, лучшие условия содержания животных, повышение производительности, увеличение продуктивности животных, качества продукции.

Рис. 1.26. Схемы водоснабжения животноводческих ферм:
а с водонапорной башней; б с автоматизированной водокачкой; 1 водоподъемная установка; 2 водонапорная башня; 3 водопровод; 4 автопоилки; 5 электропогружнбй насос; 6станция управления; 7реле давления; 8 гидропневматический бак

Качество воды оценивают по органолептическим показателям, химическому и бактериологическому составу. Органолептичес-кие свойства определяют мутность, цветность, привкус, запах. Химический состав воды характеризуется общей минерализацией, активной реакцией, жесткостью и окисляемостью. Общая минерализация зависит от суммарного количества растворенных в воде минеральных и органических веществ. Жесткость воды обусловлена содержанием растворенных в ней солей кальция и магния. Бактериологический состав воды характеризуется количеством содержащихся в ней болезнетворных и сапрофитовых бактерий. Требования к качеству питьевой воды регламентированы ГОСТами.
Система водоснабжения это комплекс взаимосвязанных машин, оборудования и инженерных сооружений, предназначенных для забора воды из источников, подъема ее на высоту, очистки, хранения и подачи к местам потребления. Состав машин и инженерных сооружений зависит в основном от источника водоснабжения и требований к качеству воды.
Схема водоснабжения это технологическая линия, которая состоит из водопроводных сооружений для добывания, перекачки, улучшения качества и транспортировки воды к пунктам ее потребления (для поения животных, купания овец и др.).
Источники водоснабжения. Они могут быть поверхностными (реки, озера, водохранилища) и подземными (родниковые, грунтовые и межпластовые воды). При выборе источника водоснабжения предпочтение отдают подземным водам, так как они распространены повсеместно и их можно использовать без очистки. Поверхностные воды применяют реже, так как они более загрязнены и перед подачей потребителю требуют специальной очистки.
Подземные воды в зависимости от условий залегания делят на грунтовые и межпластовые. Грунтовые подземные воды залегают на первом от поверхности земли водонепроницаемом слое, практически не защищены от загрязнения, и их дебит резко колеблется. Они непригодны для централизованного водоснабжения.
Межпластовые подземные воды (напорные и безнапорные) отличаются высоким качеством. Они расположены в водоносных слоях, имеющих одно или несколько водоупорных перекрытий. Обычно эти воды залегают на значительных глубинах и, фильтруясь через почву, освобождаются от бактериальных загрязнений, а также от взвешенных частиц. Межпластовые воды, как правило, подают на ферму без очистки, что облегчает эксплуатацию такой системы водоснабжения и существенно снижает ее стоимость. Стоимость 1 м3 воды из поверхностных источников с устройством очистки примерно в 35 раз больше, чем стоимость воды из меж-пластовых источников, которая не требует очистки.
Водозаборные сооружения служат для забора воды из источника. Для забора воды из поверхностных (открытых) источников устраивают береговые колодцы или простейшие водозаборы, а для забора воды из подземных (закрытых) источников шахтные, буровые (трубчатые) и мелкотрубчатые колодцы.
Шахтные колодцы служат для забора подземных грунтовых вод, залегающих на глубине до 3040 м при толще водоносного слоя 58 м. Шахтный колодец состоит из оголовка, шахты и водоприемной части. Оголовок, или верхняя часть колодца, защищает колодец от попадания загрязненных поверхностных вод. Вокруг оголовка устраивают глиняный замок шириной 1 м и глубиной не менее 1,5 м, а в радиусе 22,5 м делают булыжную отмостку по песчаному основанию с уклоном от оголовка 0,050,10. Водоприемную часть заглубляют в водоносный слой не менее чем на 22,5 м.
Буровые (трубчатые) колодцы устраивают для забора воды из обильных водоносных пластов, залегающих на большой глубине (50150 м). Скважина состоит из устья, эксплуатационной колонны, фильтра и отстойника. Зона санитарной охраны распространяется на расстояние 200 м выше и ниже места забора. Зона санитарной охраны артезианских скважин составляет 0,25 га при радиусе вокруг скважины не менее 30 м. При использовании грунтовых вод размеры зоны санитарной охраны увеличиваются до 1 га при радиусе 50 м.
Зона санитарной охраны источников водоснабжения это защита сельскохозяйственных водопроводов от попадания в них болезнетворных бактерий, которые могут быть возбудителями заболеваний людей и животных. Источники загрязнения водопроводов бытовые и производственные сточные воды.
Насосы и водоподъемные машины. Из водозаборных сооружений воду подают насосами и водоподъемниками. Насосы создают напор, достаточный для подъема воды на некоторую высоту над поверхностью земли. Применяют центробежные и вихревые, погружные и поршневые насосы, водоструйные и автоматические водоподъемные установки.
Центробежные насосы состоят из корпуса, рабочего колеса, насаженного на вал и вращающегося в корпусе, и двух трубопроводов: всасывающего и нагнетательного. При вращении рабочего колеса (рис. 1.27) вода, захватываемая лопатками, начинает вращаться вместе с колесом и под действием центробежной силы устремляется от центра колеса к его периферии, приобретая при этом кинетическую энергию, которая идет на создание напора. Выходя из колеса, она поступает в спиральный канал
Рис. 1.27. Центробежный насос:
1 и 4 нагнетательный и всасывающий трубопроводы; 2 рабочее колесо; 3 корпус; 5 вал

корпуса насоса, а из него в нагнетательный трубопровод 1. При освобождении каналов колеса от воды в его средней части и во всасывающем трубопроводе 4 создается разрежение. Под действием атмосферного давления новые порции воды из источника поступают через всасывающую трубу к насосу. Таким образом, при вращении рабочего колеса образуется непрерывный поток жидкости из источника к насосу и через него к потребителю.
По расположению вала центробежные насосы разделяют на горизонтальные и вертикальные, по числу рабочих колес на одноступенчатые и многоступенчатые, по способу подвода воды к рабочему колесу с односторонним и двусторонним подводом, по величине создаваемого напора на малонапорные (до 20 м), средненапорные (2060 м) и высоконапорные (более 60 м).
Вихревые насосы разновидность центробежных насосов (рис. 1.28).

Рис. 1.28. Вихревой насос:
а продольный разрез: 1 и 2 всасывающий и нагнетательный патрубки; 3 канал; 4 вал; б поперечный разрез: 1 крышка; 2 шкив; 3 сальник
Они состоят из корпуса, рабочего колеса, всасывающего патрубка и нагнетательного патрубка. При быстром вращении рабочего колеса частицы жидкости захватываются лопастями и перемещаются от всасывающего к нагнетательному патрубку. Под действием центробежных сил жидкость выбрасывается с лопастей в канал 3. Одновременно быстро движущиеся частицы увлекают медленно движущиеся, т. е. происходит интенсивное образование и разрушение вихрей. Центробежный эффект совместно с вихревым и создают напор насоса. В канале по мере приближения жидкости к нагнетательному патрубку ее напор возрастает вследствие многократного воздействия лопаток на воду. Вихревые насосы при одинаковых габаритах и равных скоростных режимах по сравнению с центробежными создают напор в 35 раз больший. В отличие от центробежных вихревые насосы являются самовсасывающими и не требуют заливки воды перед повторным запуском. Вследствие вертикального расположения всасывающего патрубка вода из корпуса при неработающем насосе не вытекает. В начале работы воздух из всасывающей трубы удаляется самим насосом, в результате чего в трубе создается разрежение и вода под действием атмосферного давления поступает в корпус.
Техническая характеристика насосов приведена в таблице 1.12.
1.12. Техническая характеристика насосов
Тип и марка насоса
Развиваемое давление, МПа
Подача, м3/ч
Напор, м

Центробежные консольные:




1,5К-6
0,2-0,14
6-14
6-6,6

2К-6
0,24-0,34
10-30
5,7-7,7

ЗК-6
0,62-0,57
30-45
4,7-7,7

Центробежные вихревые:




2В/1.6
0,4
6-10
54-26

ВК-2/26
0,6
3-8
До 260

ВК-4/24
0,7
6-15
До 240



4,0
30-35

Погружные центробежные ЭЦВ:




ЭЦН-6-10-80
80
10
60

ЭЦВ5-6,3-80
80
6,3
60

ЭЦВ8-25-100
180
25
80

Вибрационные ВУ:




ВУ-45
0,215
0,35
45

ВУ-1,5-1,9
0,215
1,5
19


Погружные центробежные насосы типа ЭЦВ выпускают многоступенчатыми вертикального исполнения (рис. 1.29) и применяют для подъема воды из трубчатых колодцев. Привод насоса от электродвигателя, соединенного непосредственно с насосом. Конструкция электродвигателя предусматривает эксплуатацию его под водой. Насос с электродвигателем представляет собой единый агрегат, который с помощью фланца подвешивают к напорному трубопроводу и погружают под динамический уровень воды в колодец на 11,5 м ниже уровня воды. Схема установки насоса в трубчатом колодце показана на рисунке 1.29, б. Насосы типа ЭЦВ выпускают разной подачи, напора и мощности.
Марку насоса типа ЭЦВ, например ЭЦВ 4-1,6-65, расшифровывают так: Э электропогружной; Ц центробежный; В высоконапорный; 4 число ступеней; 1,6 подача в м3/ч; 65 напор в м. Марка насоса типа АП, например 8АП-9-6, означает: 8 минимальный диаметр скважины в мм, уменьшенный в 25 раз (8 25 = 200); А артезианский; П погружной; 9 коэффициент быстроходности, уменьшенный в 10 раз; 6 число ступеней.
Водоподъемные установки типа ВУ предназначены для автоматизации водоснабжения в личных подсобных хозяйствах, на малых семейных фермах, расположенных в электрифицированных районах и не имеющих централизованных водопроводных систем. Они обеспечивают поддержание постоянного водяного напора в водопроводной сети и заменяют водонапорный бак. Наличие водоподъемных установок (ВУ-45 и ВУ-1,5-19 с электронасосом «Агидель») позволяет установить на семейной ферме, в доме водоразборные краны во всех помещениях на кухне, в ванной, туалете, душе, в помещении для животных и птицы.


Рис. 1.29. Погружной насос:
а разрез: 1 соединительная муфта; 2ступица основания; 3 вал; 4 диск; 5 обойма; 6направляющий аппарат; 7рабочее колесо; 8 ступица верхнего подшипника; 9 клапан; 10 стяжка; 11 головка; б схема установки в трубчатом колодце: 1 опорный хомут; 2напорный трубопровод; 3 насос; 4приемные окна с сеткой; 5 электродвигатель; 6 фильтр
Установки ВУ состоят из насоса, гидроаккумулятора, блока управления, датчика реле давления, трубопроводной арматуры. Гидроаккумулятор имеет бак с поперечным разъемом, который установлен на съемную опору и оснащен двумя отштампованными эллиптическими днищами с отбортов-кой; по периметру отбор-товки расположены отверстия для болтового соединения днищ. Между днищами помещен эластичный водогазонепрони-цаемый элемент в виде резиновой диафрагмы, разделяющей гидроаккумулятор на две камеры: верхнюю воздушную и нижнюю жидкостную 14 (рис. 1.30). В верхнем днище гидроаккумулятора находится отверстие для подсоединения водоподво дящего патрубка 12, снабженное сеткой.
Блок управления установлен на верхнем днище гидроаккумулятора и имеет металлический корпус, в котором размещена электроаппаратура. На лицевой стороне блока расположен датчик реле давления. Трубка отбора давления подсоединена к водоподводящему патрубку гидроаккумулятора. На лицевой стороне блока управления выведены также манометр и приспособление для накачки воздуха. Датчик реле давления смонтирован на штампованном корпусе. На нижней стороне корпуса снаружи крепят сильфонный блок, имеющий штуцер и элементы для подсоединения подводящей медной трубки.
При работе водоподъемной установки на блок управления подают электропитание. Тумблер-переключатель устанавливают в положение «Вкл.», контакты реле давления при этом замкнуты, так как давление в системе отсутствует. Насос включается в работу, и вода поступает к потребителю.
Электромагнитный вибрационный насос «Малыш» предназначен для подъема пресной воды из трубчатых колодцев и скважин внутренним диаметром более 100 мм с глубины от 0,2 до 45 м. «Малыш» используют как для комплектации автоматической водоподъемной установки ВУ-45, так и самостоятельно для водоснабжения небольших животноводческих


Рис. 1.30. Автоматические водоподъемные установки типа ВУ:
1 насос «Агидель» или «Малыш»; 2 гидроаккумулятор водоподъемной установки; 3 блок управления; 4 манометр; 5 датчик реле давления; 6 вентиль для подкачки воздуха; 7,-водопроводный сгон 3/4"; 8 вентиль 3/4"; 9штуцер; 10 контргайка; 11 тройник; 12 водоподводяший патрубок; 13 воздушная камера; 14 жидкостная камера гидроаккумулятора; 15 диафрагма гидроаккумулятора

ферм, в том числе семейных, в крестьянских и личных подсобных хозяйствах.
При подаче напряжения на блок управления насос приводится в действие. Вода благодаря вибрационным колебаниям электромагнитного привода подается из напорной камеры, ограниченной резиновым клапаном и поршнем, потребителю. Если расход прекратится или станет меньше подачи насоса, то вода начнет поступать в нижнюю (жидкостную) камеру гидроаккумулятора. Затем вода заполняет воздушную камеру, давление в системе растет, и как только достигнет заданного значения, реле отключит насос. При возобновлении потребления вода будет подаваться в водопроводную сеть из гидроаккумулятора под давлением сжатого воздуха. Постепенно давление в гидроаккумуляторе упадет, и по достижении нижнего значения настройки реле оно включит насос. Далее цикл повторяется.
Во время работы насоса запрещается перекачивать воду с грязью, песком, мелкими камнями и мусором. Насос не требует смазки и предварительной заливки водой, включается в работу непосредственно после погружения в воду. Допустимое время работы насоса без воды не более 2 мин, а при неполном заглублении 10 мин.
Водонапорные башни служат для регулирования подачи и потребления воды, создания постоянного и достаточного напора в водопроводной сети, а также для хранения запасов воды.
Шатровая водонапорная башня состоит из резервуара для воды, несущей конструкции (ствола) и шатра. Объем резервуара выбирают из расчета 1520 % суточного расхода воды. Шатер защищает бак от охлаждения и замерзания в нем воды. Изготавливают его из железобетона или дерева.
Бесшатровые водонапорные башни разработаны А. А. Рожновским объемом 15, 25 и 50 м3, и их широко применяют для водоснабжения на крупных животноводческих фермах, собирая из отдельных блоков (бака, цилиндрической опоры под бак и железобетонных фундаментных башмаков), изготовляемых на заводе. Цилиндрическая опора одновременно является и емкостью для воды, что увеличивает запас воды почти в два раза.
Автоматизированная безбашенная водокачка состоит из электронасосного агрегата (типа ЭЦВ), напорного резервуара, снабженного датчиками нижнего и верхнего уровня, реле управления и автоматической станции управления, предназначенной для своевременного пуска и остановки электронасосного агрегата.

Практическое занятие №4. Водоснабжение ферм
Цель занятия. Изучить устройство, принцип работы, область применения и маркировку насосов К, КМ, ФГ и ЭЦВ.
Задание. Используя учебник, практикум и методическое пособие кратко записать в рабочей тетради:
1. Что такое нормы водоснабжения?
2. Система, источники и санитарные зоны при водоснабжении.
3. Виды источников водоснабжения, их достоинства и недостатки?
4. Перечислите типы подземных и поверхностных источников.
5. Какие типы насосов и водоподъемников вы знаете?
6. Перечислите основные детали насосов, объясните назначение.
7. Принцип действия современных насосов?
8. Как устроен центробежный насос?
9. Где применяют вихревые и погружные насосы?
10. Особенности устройства погружных насосов.
11. Особенности конструкции и оборудования водонапорной башни.
12. Как устроены безбашенные водокачки?
Записи сопровождать зарисовкой схем.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
основная:
1. Воробьев В.А., Горбачев И.В., Калинников В.В. и др. Практикум по механизации и автоматизации сельскохозяйственного производства. – М.: КолосС, 2009. – 216 с.
2. Тарасенко А.П., Солнцев В.Н., Гребнев В.П. и др. Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства. – М.: КолосС, 2006. – 552 с.
дополнительная:
3. Карташов Л.П., Чугунов Е.И., Аверкиев А.А. Механизация, электрификация и автоматизация животноводства. – М.: КолосС, 2005. –368с.
4. Кирсанов В. В., Мурусидзе Д.Н., Некрашевич В.Ф. и др. Механизация и технология животноводства. – М.: КолосС, 2007. – 584 с.
5. Кирсанов В.В., Симарев Ю. А., Филонов Р. Ф. Механизация и автоматизация животноводства. – М.: Изд. центр «Академия», 2004. – 400 с.
6. Князев А.Ф., Резник Е.И., Рыжов С.В. и др. Механизация и автоматизация животноводства. – М.: КолосС, 2004. – 375 с.
7. Краснокутский Ю.В. и др. Практикум по машинам и оборудованию для животноводческих комплексов. – М.: Агропромиздат. 2008. – 351 с.


Приложенные файлы

  • doc 5819173
    Размер файла: 605 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий