Содержание к диссертации
Введение
1. Общая характеристика и классификация ротационных пневмоприводов 9
1.1. Классификация пневмодвигателей .9
1.2. Конструкция ротационных пневмодвигателей 17
1.3. Математическое моделирование процессов в пневмодвигателях .19
1.3.1. Модель поршневого двигателя с кривошипно-шатунным механизмом 19
1.3.2. Модели пластинчатого двигателя 21
1.3.3. Математическая модель двигателя с самодействующими клапанами .25
1.3.4. Модель радиально-поршневого пневмомотора .26
1.4. История развития исследований термодинамических процессов ротационных пневмоприводов .27
2. Математическое моделирование процессов в ротационном пневматическом приводе с радиальными лопатками 30
2.1. Расчет рабочих процессов в ротационном пневматическом приводе 30
2.2. Результаты расчета рабочих процессов в ротационном пневматическом приводе .41
2.3. Определение механических потерь в ротационном пневматическом приводе .49
3. Определение скорости изменения объема рабочей камеры привода с тангенциальным расположением лопаток 59
3.1. Определение геометрических параметров ротационного пневматического привода с тангенциальными лопатками .59
3.2. Определение механических потерь в ротационном пневматическом приводе с тангенциальными лопатками 70
3.3. Определение крутящего момента для тангенциальной лопатки 75
3.4. Приближенное проектирование ротационных пневматических приводов .76
4. Экспериментальные исследования работы гайковерта RР 7431 83
5. Перспективы применения ротационных пневматических приводов .93
5.1. Пневматические пусковые двигатели 93
5.1.1. Расчет необходимых параметров пневматического пускового двигателя 96
5.1.2. Разработка пускового ротационного пневматического двигателя для автомобиля 96
5.2. Роторный пневматический двигатель в составе гибридной силовой установки автомобиля
5.2.1. Расчет необходимых параметров пневматического двигателя для гибридной установки
5.2.2. Разработка ротационного пневматического двигателя для гибридной силовой установки
Заключение 105
Библиографический список
- Модели пластинчатого двигателя
- История развития исследований термодинамических процессов ротационных пневмоприводов
- Определение механических потерь в ротационном пневматическом приводе
- Расчет необходимых параметров пневматического пускового двигателя
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В транспортно-технологическом комплексе используется множество инструментов различного назначения. По принципу действия различают ручной, электрический, пневматический инструмент. Современное предприятие, специализирующееся, например, на сервисном обслуживании автомобилей, начиная от небольшой СТО до крупного автотранспортного предприятия, трудно представить без компрессорной станции и пневмооборудования. Широкое применение пневматических устройств в транспортно-технологическом комплексе объясняет интерес к их изучению. Кроме того, пневмоинструмент широко применяется во взрывоопасном производстве, в горнодобывающей отрасли, в строительстве, в машиностроении.
По своей роли в экономике рабочее тело пневмоприводов – сжатый воздух – находится в одном ряду с электроэнергией, природным газом и водой. Но единица энергии, запасённая в сжатом воздухе, стоит дороже, чем энергия, запасённая в любом из трёх указанных ресурсов, в более чем 3 раза. Изучение принципов действия, особенностей эксплуатации, характеристик режимов работы позволяет дать рекомендации по совершенствованию оборудования для увеличения его производительности, снижения расхода рабочего тела, затрат на эксплуатацию, повышения надежности и экологичности. Одним из широко известных и наиболее часто используемых методов, позволяющих исследовать рабочие процессы ротационных пневматических приводов, является математическое моделирование. Математическое моделирование рабочих процессов ротационных пневмоприводов позволит повысить точность и достоверность расчетов, выработать рекомендации по их проектированию и применению, а также повысить эксплуатационные характеристики ротационных пневмоприводов. Решению этих задач и посвящена тема диссертации.
Степень разработанности темы исследования. Анализ работ Герц Е.В., Крейнина Г.В., Зеленецкого С.Б., Рябкова Е.Д., Микерова А.Г., и др., посвященных математическому моделированию рабочих процессов в ротационных пневматических двигателях показывает, что в некоторых не учитывается теплообмен между рабочим телом и стенками двигателя, не учитываются перетечки рабочего тела между полостями (ячейками), процесс в рабочей полости считается изотермическим, отсутствует дифференцированный учет механических потерь, отсутствует возможность исследования неустановившихся режимов работы таких двигателей. Поэтому рассмотрение ротационного пневматического двигателя как открытой термодинамической системы, с учетом всего вышесказанного, позволит значительно расширить возможности математического моделирования для расчета рабочих процессов, существенно повысив их точность и достоверность.
Цель работы заключается в разработке математического описания процессов ротационных пневмоприводов, повышающего точность и достоверность их расчетов, а также обеспечивающего повышение технико-эксплуатационных характеристик ротационных пневмоприводов на основе математического моделирования протекающих в них механических и термодинамических процессов.
В соответствии с поставленной целью в диссертации решались следующие задачи:
- проанализировать состояние вопроса по математическому моделированию
ротационных пневмоприводов;
- создать математическое описание рабочих процессов в ротационных пнев
моприводов (с радиальными и тангенциальными лопатками) на основе термодинами
ки тела переменной массы (термодинамики открытых систем);
- проверить адекватность модели, путем сравнения результатов расчета с
имеющимися и полученными автором экспериментальными данными;
проанализировать модели на предмет повышения точности и достоверности расчетов;
получить рекомендации по совершенствованию конструкции ряда ротационных пневмоприводов;
исследовать возможность использования ротационных пневмоприводов в качестве пускового и тягового двигателя.
Объект исследования. Ротационные пневматические приводы с радиальными и тангенциальными лопатками.
Предмет исследования. Термодинамические и механические процессы (тепломеханические процессы), протекающие в ротационных пневматических приводах.
Научная новизна. На основе методов термодинамики тела переменной массы выявлено и обосновано влияние процессов трения и перетечек рабочего тела через зазоры в сопряжениях ротационного пневматического привода на его эксплуатационные характеристики. Дифференцированный учет механических потерь и перетечек рабочего тела между полостями при построении математической модели ротационного пневмопривода обоснованно обеспечивает повышение точности и достоверности расчетов рабочих процессов пневмопривода и является существенным вкладом в теорию и методы исследования рабочих процессов и проектирование пневмопривода.
Положения, выносимые на защиту:
- математические модели, описывающие тепломеханические процессы в
пневмоприводах с радиальными и тангенциальными лопатками, алгоритмы, про
граммы расчета;
алгоритм приближенного проектирования ротационных пневмоприводов;
влияние процессов трения и перетечек рабочего тела через зазоры в сопряжениях ротационного пневматического привода на его эксплуатационные характеристики;
результаты экспериментальных исследований по определению характеристик ротационных пневмоприводов;
рекомендации по усовершенствованию пневматических двигателей РС-32, RP7431 и использованию ротационных пневмоприводов в качестве пускового и тягового двигателя.
Практическая значимость работы заключается в разработке и внедрении в практику Тульского государственного университета математических моделей, алгоритмов, программ расчета рабочих процессов, протекающих в ротационных пневмоприводах, позволивших улучшить технико-эксплуатационные характеристики ряда пневматических двигателей.
Методология и методы исследований. В работе использовались методы математического и физического моделирования, программирование, численные методы
решения обыкновенных дифференциальных уравнений, а также методы и положения термодинамики тела переменной массы.
Апробация работы. Основные результаты диссертационного работы докладывались, обсуждались и получили одобрение: на VIII-й Региональной молодежной научно-практической конференции «Молодежные инновации» (Тула, 2013 г.), IX-й Региональной молодежной научно-практической конференции «Молодежные инновации» (Тула, 2015 г.), международной конференции «Молодые ученые – альтернативной транспортной энергетике» (г. Воронеж, 2014 г.), II-ой Международной научно-практической конференции «Информационные технологии и инновации на транспорте» (г. Орел, 2016 г.), XXI Международной научно-технической конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения» (г. Тула, 2016 г.), Международной очно-заочной научно-технической конференции «Проблемы исследования систем и средств автомобильного транспорта» (г. Тула, 2016 г.), ежегодных научно-технических конференциях ТулГУ.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 12 печатных работ, в том числе 6 в изданиях из перечня рецензируемых научных изданий и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций. Положения диссертации внедрены в образовательный процесс.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 134 страницах машинописного текста, содержит 40 рисунков и 14 таблиц, 3 фотографии. Она состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы, включающего 92 наименования, и приложений.
Модели пластинчатого двигателя
Для двигателей с одним направлением вращения имеется увеличенный угол поворота для увеличения объема воздуха. Следовательно, эти двигатели достигают несколько большей эффективности.
Общая степень эффективности изначально определяется потерей на передней части двигателя. Максимальные технологические допуски 0,01 мм являются исходными значениями уникальной плотности исполнения лопастного двигателя.
В зависимости от требований к применению ротор включает от 3 до 6 лопастей. Большее количество лопастей ведет к большей безопасности при пуске с более высокими потерями на трении. Тангенциальный массив лопастей обеспечивает большую высоту лопасти и в результате этого больший ресурс двигателя. Фактически все пневматические двигатели должны включать специализированную обработку поверхности цилиндра ротора, которая увеличивает срок службы лопасти.
Практически представленные лопастные двигатели должны поддерживать относительно постоянную орбитальную скорость, которая находится в пределах от 25 до 30 м/с, в соответствии с конструкцией двигателя. Частота вращения холостого хода пневматического двигателя изначально зависит от диаметра двигателя.
С точки зрения практического применения пневматическим двигателям посвящена масса работ, затрагивающих, в основном, прикладной аспект, касающийся согласования параметров двигателя с подводящей системой [51], вопросов затяжки соединений [53, 54, 63], однако фундаментально такие технические системы рассматривались крайне редко. Примеры применения пневматических двигателей. Для нестационарного применения, например, в промышленных роботах, существуют различные двигатели для шлифовальных, фрезерных и сверлильных машин, которые отличаются малым весом и компактным исполнением.
Двигатели, выполненные из нержавеющей стали, нечувствительные к воздействию кислоты и тепла, для работы в трудных условиях, в настоящий момент доступны как двигатели с высоким моментом. Идеальное решение в области приводных устройств, например, для мешалок и промышленных миксеров [41, 84, 87, 93, 94].
Перемещение тяжелых рулонов бумаги, железнодорожных вагонов и даже припаркованных самолетов вручную. Возможно, звучит фантастично, но, тем не менее, в пределах человеческих сил: непритязательное название механизма «Легкий ролик» говорит само за себя. С помощью этого устройства можно с легкостью перемещать до 100 т, не прилагая больших усилий [84, 87].
Пневматические двигатели представляют собой безопасные и надежные приводные системы, которые начинают действовать, когда требуется привод с высокими рабочими показателями и защитой от перегрузок. Постоянная готовность к работе в случаях, когда привод, выполненный по традиционной технологии, прекращает движение [41].
Сравнение принципов работы пневмодвигателя с электрическими и гидравлическими приводами. Зачастую неблагоприятное использование общей мощности считается недостатком пневматического двигателя. Тем не менее, пневматический двигатель зарекомендовал себя во всей технологии приводных устройств как необходимая альтернатива, которая характеризуется многими преимуществами. При сравнении общей стоимостной оценки механизма расход энергии не играет критической роли, особенно когда применяются небольшие приводы с небольшими рабочими циклами. Основным преимуществом пневматического двигателя являются его высокие удельные характеристики, которые составляют только около 1/5 массы или 1/3 размера электродвигателя с аналогичными показателями. Это особенно важно для всех ручных машин, а также робототехнических систем или станков с ЧПУ, где придется индексировать привод.
Характеристики мощности на выходе пневматического двигателя фактически постоянны во всех диапазонах частоты вращения. Также пнев-модвигатель может эксплуатироваться в широком спектре переменных нагрузок. Мощность на выходе можно легко отрегулировать путем изменения рабочего давления, а при уменьшении объема воздуха постоянно меняется частота вращения. Пневматический двигатель можно просто нагружать до полного останова; он также позволяет осуществлять даже вращение в противоположном направлении при увеличении нагрузки. Двигатель всегда достигает своей полной выходной мощности, причем двигатель остается без повреждений. Пневматический двигатель запускается сразу же при удалении нагрузки и это же выполняется впоследствии, даже если двигатель работает без перерыва.
Увеличенный объем воздуха охлаждает двигатель при увеличении нагрузки. Температура может расти только на холостом ходу. Следовательно, двигатель не чувствителен к температуре и при перегрузке практически невозможен перегрев. Воздух является беспроблемным энергоносителем. Отсутствует опасность взрыва в результате замыканий электрической сети, увеличения температуры и т.п. [41, 78]
Пневматические приводы весьма надежны. Внутреннее избыточное давление препятствует попаданию пыли или грязи. При износе требуется замена только недорогих лопастей. Необходимый ремонт достаточно прост и может быть легко и безопасно выполнен обученным техническим персоналом.
История развития исследований термодинамических процессов ротационных пневмоприводов
В работе [32] при исследовании рабочего процесса считали характер изменения давления воздуха на обеих сторонах лопатки квазистационарным, а процесс изменения состояния воздуха – изотермическим. При этом работа ротора (лопатки) определялась при известных давлениях воздуха на входе и выходе двигателя раздельно на отдельных этапах (сжатие, впуск, расширение, выпуск), с помощью построенной индикаторной диаграммы в зависимости от угла положения лопатки, в изотермичном процессе т.е. использовалась первая методика.
Вопросы теории термодинамики рабочего тела переменной массы рассмотрены в работах [13, 56].
В работе [32] отмечается, что процесс совершенствования пневматических двигателей развивается по трем направлениям: – использование новых конструкционных материалов, в первую очередь полимерных композитов, а также антифрикционных износостойких покрытий, что снижает инерционные нагрузки и потери на трение (повышение механического КПД); – повышение точности и качества изготовления основных деталей ПМ, что позволяет снизить утечки сжатого воздуха и перетечки между рабочими камерами (повышение пневматического КПД); – развитие детализированных методов расчета рабочих процессов и оптимизации параметров ПМ. Это связано со значительно возросшими возможностями вычислительной техники. Второе и третье направление особо интересны, поскольку обладают значительным потенциалом для совершенствования моделей. В данной работе для РПД была построена модель, которая сочетает в себе 2 указанных направления.
Как следует из работы [32] методы расчета ротационного пневмо-двигателя, основанные на законах термодинамики для рабочего тела переменной массы, позволили бы наиболее полно увязать протекающие в двигателе процессы с его конструктивными особенностями и частотой вращения ротора. Однако слабая изученность этого вопроса применительно к ротационным пневмодвигателям, обусловленная сложностью теплообмена рабочего тела (сжатого воздуха) с окружающими элементами конструкции двигателя (статором, ротором, лопатками и т. д.) и большой скоростью протекающих процессов, вызванной высокой частотой вращения, не позволяет на данном этапе предложить такой метод расчета.
В настоящей работе была построена математическая модель на основе методологии термодинамики рабочего тела переменной массы (термодинамики открытых систем), которая позволила одновременно рассмотреть термодинамические процессы во всех полостях (ячейках) ротационного пневматического двигателя, учесть теплообмен между рабочим телом (воздухом) и конструктивными элементами двигателя, а также перетечки рабочего тела между полостями (ячейками) через неплотности в сопряжениях, что повысило точность и достоверность расчетов рабочих процессов.
В этом случае расчеты позволяют получить как текущие параметры в ячейках ротационного пневматического двигателя (давление, плотность, температуру воздуха и т.д.) так и интегральные характеристики (мощность, крутящий момент, расход потребляемого воздуха, потери давления на входе. Все вышесказанное также свидетельствует об актуальности проведенных исследований. 2. Математическое моделирование процессов в ротационном пневматическом приводе с радиальными лопатками
Действительные рабочие процессы ротационных пневматических приводов характеризуются сложными термогазодинамическими явлениями с переменным по массе реальным рабочим телом. В связи с этим возникла необходимость создания математической модели, позволяющей учесть перечисленные выше явления. При описании всех условий необходимо принять допущения, на которые будет опираться модель. Допущения, положенные в основу математической модели: 1. Температура стенок двигателя принимается средней по величине [6, 26, 27]. 2. Коэффициенты теплоотдачи принимаются средними по ячейкам сжатия и пропорциональными плотности рабочего тела [6, 26, 27]. 3. Остальные допущения, положенные в основу модели, традиционны для термодинамики открытых систем [19, 56, 57]. Процесс в ротационном пневматическом двигателе (РПД) рассматривается как совместное решение системы обыкновенных дифференциальных уравнений для каждой ячейки во времени с учетом взаимных протечек и теплообмена. Основные положения модели приведены в работах [19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 72, 73, 74, 75] и описаны в настоящей диссертации.
Определение механических потерь в ротационном пневматическом приводе
Трущиеся поверхности деталей машин и механизмов во многих случаях разделены тонким слоем вязкой жидкости или газа, в котором развивается давление, предотвращающее соприкосновение поверхностей. Закономерности движения такого тонкого вязкого слоя составляют содержание гидродинамической теории смазки, основы которой были заложены в трудах О. Рейнольдса, Н. П. Петрова, Н. Е. Жуковского, С. А. Чаплыгина [55, 59].
Одной из основных особенностей движения смазочного слоя является его малая толщина (она имеет порядок сотых, тысячных долей миллиметра) по сравнению с размерами граничных поверхностей.
До настоящего момента не существовало детального расчета механических потерь в ротационном пневмоприводе. При изучении ограничивались лишь трением в сопряжении ротор-лопатка, значительно упрощая происходящий процесс [34].
Перетечки среды в ротационном пневматическом двигателе (РПД), приводящие к потерям мощности, происходят через радиальный зазор (минимальное расстояние между ротором и цилиндром), через торцевые зазоры (между крышками цилиндра и торцами ротора, между крышками и торцами лопаток, а также через зазоры между лопатками и пазами ротора.
Значительную часть потерь мощности, особенно на режимах с малыми массовыми расходами, составляют механические потери. Мощность трения РПД зависит от ряда факторов, главными из которых являются радиус цилиндра R, частота вращения ротора n, масса m и количество лопаток z.
Около 80 – 90% механических потерь приходится на трение лопаток по цилиндру и в пазах ротора, остальные потери – на трение в подшипниках и сальнике.
Наилучшим способом смазки РПД является введение ее в распыленном виде при помощи магистральной масленки вместе с воздухом, поступающем в двигатель.
В зависимости от количества и качества смазки мощность, расход и срок службы двигателя могут изменяться в широких пределах. К сожалению, магистральные масленки применяют довольно редко, и в большинстве случаев смазка РПД осуществляется путем периодической заливки (через 15 – 20 мин работы) в пусковое устройство двигателя 15 – 20 г турбинного или машинного масла [32].
При уменьшении количества лопаток снижаются механические потери, но возрастают перетечки внутри двигателя и депрессия на нагнетании. Оптимальное (с точки зрения суммарных индикаторных и механических потерь) количество лопаток для РПД составляет 4 – 8.
Воспользуемся гидродинамической теорией смазки для решения задачи по определению механических потерь в двигателе. При изложении решения будем использовать данные работ [45, 92]. Определение скорости лопаток в пазах Vпл (рис. 24) dp dp dx dp dx Vпл При малых величинах эксцентриситета e путем разложения функции, представленной квадратным корнем в ряд Маклорена с последующим отбрасыванием членов ряда с порядком более двух, можно получить:
В представленных уравнениях: Яц - радиус цилиндра, е - эксцентриситет, Rp - радиус ротора, 8 - толщина лопатки, h - высота лопатки, ппл = Р Rp – высота выступающей из ротора части лопатки, \l п л=h-hпл=h-(p-Rp) - высота части лопатки располагаемой в роторе двигателя, Апл - зазор между лопаткой и пазом ротора, Aпл. ц - зазор между лопаткой и цилиндром двигателя, Аркц - зазор между ротором и крышкой цилиндра, Апл.к.ц - зазор между лопаткой и крышкой цилиндра, ітіпл =РплЬ51пл- масса пластины, Рпл - плотность материала лопатки, Іпл -длина лопатки равная длине ротора, ф - угол поворота ротора, ю - угловая скорость вращения ротора, \х - динамическая вязкость смазочного масла, 1 - длина вала в сопряжениях, d - диаметр вала, 8ст - величина зазора в сопряжении вал - крышка двигателя.
В системе смазки ротационных двигателей рекомендуют турбинное масло марки 22 или индустриальное масло в количестве трех - четырех капель на 1 м3 воздуха в минуту или другую смазку, по своим качествам близкую указанной. Динамическую вязкость рекомендуемого масла можно определить по уравнениям: ; Т - температура стенки двигателя; р2о - плот ) ность масла при температуре 20оС; р - температурный коэффициент; аь а2, аз, а4, аs, аб, а7 - аппроксимирующие коэффициенты, которые находятся методом регрессии по имеющимся справочным данным.
Так как величины торцевого зазора между ротором и крышками статора, а также лопатками и статором во многом определяют работу двигателя, то исследовалось именно эти влияния на механические характеристики ротационного пневматического двигателя РС-32.
Результаты расчетов проведены для частоты вращения вала п =3000 об/мин, давлении в сети 6 ат и представлены на рис. 25-29. X ЗП тц 2П т.1и«15 - 5 in -Си ла тр ения в па зулс тати и Де про йств\ бежь /ющ; дя ся на їла, лоп; ітку 0,00 0,31 0,63 0,94 1,26 1,57 1,88 2,20 2,51 2$J Ml ч Т 5Щ 5,34 5,65 5,97 -1 П - Угол поворота, рад Рис. 27. Силы, действующие на лопатку Рис. 28. Зависимость момента трения , 0, 7580,756 -0,754 - 0,752 - 0,75 - 0,748 - 0,746 - 0,744 -0,742 -0,74 - - / 4 6 8 10 12 14Зазор ротор-крышка статора, мкм Рис. 29. Зависимость механического к.п.д. Анализ результатов расчетов, приведенных на рис. 25–29, позволяет сделать вывод об их достаточно хорошей сходимости с имеющимися экспериментальными данными по двигателю РС-32 [32]. Поэтому предложенную методику определения механических потерь, можно рекомендовать для расчетов рабочих процессов РПД, а также при их проектировании.
Соотношение между центробежной силой и силой трения, дей ствующей на лопатку (рис. 27), позволяет определить предельное мини мальное число оборотов двигателя, ниже которого происходит резкое ухудшение энергетических характеристик и остановка двигателя. Для дви гателя РС-32, как показали расчеты, это число составляет 800 об/мин. Из рис. 29 следует, что существует оптимальная величина одностороннего зазора в сопряжении ротор-крышка статора равная 6-10 мкм.
Расчет необходимых параметров пневматического пускового двигателя
При рассмотрении РПД в составе пневмогайковерта было отмечено, что основным его назначением является откручивание и закручивание резьбовых соединений, то есть высокий крутящий момент необходим на некоторое небольшое время, и остальную часть времени двигатель фактически работает в режиме холостого хода. Данный режим очень схож с режимами работы стартеров автомобилей, который имеет одну единственную задачу: раскрутить ДВС с нулевой угловой скорости до пусковой частоты вращения вала. Для этого необходимо приложить определенный крутящий момент к валу двигателя, при раскручивании двигателя данный момент будет падать. Вопросы применения пневмодвигателей на транспорте рассмотрены в [35, 37].
Пневматические пусковые устройства для транспорта разрабатывались и ранее. Широко известна пневматическая система пуска двигателя внутреннего сгорания (патент RU 1305426), предложенная Дуденко А.В., Зеленским С.Н., Майстренко С.Н., Ломан Л.С. В ней пневмостартер представляет собой пневматический поршневой двигатель с планетарной передачей. Чехунов А.Н. и Анохин В.Д. предложили роторный пневмостартер с планетарным редуктором, в котором при подаче от источника сжатого воздуха включением пускового клапана предварительно вводят в зацепление приводную шестерню с шестерней на валу запускаемого двигателя, после чего включается стартовый клапан и включается в работу пневмодвигатель (пат. 2117779, 2120056).
В настоящее время на некоторых автомобилях-самосвалах БелАЗ грузоподъемностью 80-120т применяется пневматический стартер мощностью в номинальном режиме до 60 кВт при п =3000 об/мин, с максимальным рабочим давлением 0,9-1,5 МПа и удельным расходом воздуха 0,01-0,014 м3/(с-кВт). Ресурс стартера установлен не менее 10 тыс. циклов работы под нагрузкой и при двукратной замене пластин ротора. Запас воздуха находится в двух баллонах объемом по 250 л каждый. Пуск дизелей разрешается при температуре не ниже 5 ОС, в противном случае предусмотрен предпусковой подогрев [60].
Преимущество пневматического стартера по сравнению с пневматической системой непосредственного пуска с подачей воздуха в его цилиндры заключается в меньшем (в 10-15 раз) рабочем давлении воздуха. Зарядка сжатым воздухом производится от пневмосистемы без снятия баллона с автомобиля, в то время как при пневматической системе непосредственного пуска необходимо менять баллон со сжатым воздухом [60].
На сегодняшний день не было разработок, предусматривающих применение ротационного пневматического двигателя в качестве стартера. Для расчета стартера необходимо учитывать две характеристики: необходимый крутящий момент и наименьшая пусковая частота вращения двигателя, определяемые конструкцией ДВС по методике. К преимуществам пневматического стартера для таких автомобилей относят: отсутствие или значительное уменьшение массы аккумуляторной батареи и вследствие этого меньшая масса пусковой системы по сравнению с электростартерной; сохранение мощности пневматического стартера при понижении температуры до -20 С, в то время как мощность электростартерной системы пуска снижается на 30-40 %; зарядка баллона сжатого воздуха за несколько минут при наличии соответствующей зарядной установки; срок службы баллона сжатого воздуха больше, чем аккумуляторной батареи;
К недостаткам пневматического стартера следует отнести: ограниченное количество пусков, которое возможно при одной зарядке баллона; периодическая зарядка использованного баллона производится при наличии развитой сети воздухозарядных станций; ограниченность заряда баллона от пневмосистемы торможения и трудности обеспечения герметичности.
Зная эти характеристики и приняв их за входные параметры математической модели, получим конструктивные параметры требуемого стартера.
Общий объем системы пуска пневматического стартера больше общего объема электростартерной системы пуска. Тем не менее система пуска с пневматическим стартером на автомобилях-самосвалах БелАЗ показывает при эксплуатации большую надежность.