Механизмы, системы и их назначение

О Г Л А В Л Е Н И Е

Введение …………………………………………………………. .4

Двигатель …………………………………………………………..5

1. Общее устройство и рабочий цикл …………………………….5

1.1. Основные понятия ……………………………………….5

1.2. Механизмы, системы и их назначение …………………7

1.3. Рабочий цикл двигателя …………………………………8

1.4. Основные показатели работы двигателей …………….10

2. Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) ………………….12

2.1. Блок двигателя. Цилиндры …………………………….12

2.2. Поршни. Поршневые кольца и пальцы ……………….13

2.3. Шатуны ………………………………………………….15

2.4. Коленчатый вал и маховик …………………………….15

3. Газораспределительный механизм (ГРМ) ……………………18

3.1. Схемы и работа ГРМ ……………………………………18

3.2. Детали газораспределительного механизма …………..20

4. Система питания ………………………………………………..22

4.1. Общие сведения ………………………………………….22

4.2. Элементы системы питания ……………………………..28

4.3. Устройство и работа топливных насосов высокого

давления и форсунок …………………………………….28

5. Система смазки ………………………………………………….32

5.1. Понятия о трении и износе ………………………………32

5.2. Схемы систем смазки. Элементы системы и работа……32

6. Система охлаждения …………………………………………….35

6.1. Общие сведения …………………………………………..35

6.2. Двигатели с жидкостным охлаждением ………………..35

6.3. Двигатели с воздушным охлаждением …………………38

7. Система пуска……………………………………………………39

7.1. Способы пуска …………………………………………...39

7.2. Устройство и работа пусковых двигателей……………..39

Приложения ………………………………………………………...42

Использованная литература ……………………………………….51

В В Е Д Е Н И Е

Пособие “Двигатель“ является разделом дисциплины “Основы устройства колесных и гусеничных машин“ изучение, которой предусмотрено рабочими учебными планами бакалавриата.

На современных машинах наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгоранье (ДВС).

Начало развития двигателя относят к 60 -м годам XIX века (1860 г. - двигатель Ленуара, Франция, а в 1892 году Р. Дизелем был создан двигатель с воспламенением от сжатия).

На протяжение более чем 140 лет рабочий процесс и конструкция двигателей совершенствовались по следующим основным направлениям: улучшались весовые и мощностные показатели; повышались надежность и долговечность; улучшались коэффициент полезного действия и топливная экономичность. Даже за последнее 20-30 лет топливная экономичность дизельных двигателей улучшилась на 20-25 %. Так, например, удельный эффективный расход топлива (g_е) двигателя Д-240, Минского тракторного завода составляет 250 г/кВт ч, а лучшие модели двигателей Ярославского моторного завода (ЯМЗ-238 ДЕГ) имеют удельный расход топлива 195 г/кВт ч.

При изучении конструкции двигателей важно подчеркнуть, что показатели работы машинно-тракторного агрегата, во многом, обуславливаются качеством процессов в ДВС и совершенством конструкции его механизмов.

В пособии значительное внимание уделено принципиальным вопросам, классическим схемам, процессам и конструкциям, которые являются общими для наиболее распространенных двигателей.

Особенности конструкций конкретных марок, моделей и модификаций, обучаемые могут почерпнуть из приложений к данному пособию и рекомендованных литературных источников.

ДВИГАТЕЛЬ

ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И РАБОЧИЙ ЦИКЛ

Основные понятия

На современных колесных и гусеничных машинах установлены поршневые двигатели внутреннего сгорания. В основу действия таких двигателей положено свойство газов расширяться при нагревании.

Двигатель – это машина, преобразующая какой-либо вид энергии в энергию, расходуемую на механическую работу. Двигатели классифицируют по следующим основным признакам:

- по способу воспламенения горючей смеси – воспламенением от сжатия (дизели) и принудительным от электрической искры (карбюраторные);

- по способу смесеобразования (с внешним – карбюраторные и газовые; с внутренним – дизели);

- по способу осуществления рабочего цикла – четырехтактные и двухтактные;

- по виду применяемого топлива (бензиновые, газовые и дизели);

- по числу цилиндров – одно- и многоцилиндровые;

- по способу охлаждения (с воздушным жидкостным охлаждением);

- по расположению цилиндров – однорядные, двухрядные и V-образные.

Чтобы понять принцип работы дизеля, рассмотрим его упрощенную схему (рис. 1а). В цилиндр 6 закрытый головкой 1, плотно вставлен поршень 7, который при помощи пальца 8 и шатуна 9 соединен с коленчатым валом 12, имеющим на одном конце тяжелое колесо – маховик 10, который необходим для равномерности вращения вала при работе двигателя. В головке цилиндра имеются впускное и выпускное окна и клапаны 4 и 5. В точно определенные моменты они открываются и закрываются при помощи распределительного механизма, в которой кроме клапанов входят кулачковый вал 14, передаточные детали 16 и распределительные шестерни 13. Топливо (горючая смесь) в цилиндр поступает через форсунку 3 от топливного насоса.

Горючая смесь – это смесь, состоящая из распыленного топлива с воздухом в определенной пропорции.

Рабочая смесь образуется в цилиндре работающего двигателя в результате перемешивания горючей смеси с остаточными газами.

Верхняя мертвая точка (в.м.т.) – это крайнее верхнее положение поршня, когда ось поршневого пальца находится от оси коленчатого вала на наибольшем удалении (рис. 1б).

Нижняя мертвая точка (н.м.т.)– это крайнее нижнее положение поршня, когда ось поршневого пальца находится от оси коленчатого вала на наименьшем удалении (рис. 1в).

1 – головка цилиндра; 2 – коромысло; 3 – форсунка; 4 – выпускной клапан; 5 – впускной клапан; 6 – цилиндр; 7 – поршень; 8 – поршневой палец; 9 – шатун; 10 – маховик; 11 – картер; 12 – коленчатый вал; 13 – шестерня привода распределительного вала; 14 – распределительный вал; 15 – топливный насос; 16 – передаточные детали; 17 – воздухоочиститель.

Рисунок 1 - Схема одноцилиндрового дизеля.

Рабочий ход поршня – это расстояние, пройденное поршнем им от одной мертвой точки до другой. За каждый ход поршня коленчатый вал поворачивается на половину оборота.

Объем камеры сгорания (сжатия) V_c – это пространство над поршнем, когда он находится в в.м.т.

Рабочий объем цилиндра – объем цилиндра, освобождаемый поршнем при перемещении от в.м.т. до н.м.т.:

(1)

где V_h – рабочий объем цилиндра;

d – диаметр цилиндра;

S – рабочий ход поршня.

Литраж – это рабочий объем всех цилиндров, выраженный в литрах.

Полный объем цилиндра V_а – это сумма объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра, т.е. пространство над поршнем, когда он находится в н.м.т.

(2)

Степень сжатия – это число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания.

(3)

В современных карбюраторных двигателях степень сжатия колеблется в пределах 8…10, а в дизелях достигает 15…20.

Такт – часть рабочего цикла, происходящая за время движения поршня от одной мертвой точки до другой, т.е. условно принимаем, что такт происходит за один ход поршня.

Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода (такта) поршня или за два оборота коленчатого вала, называют четырехтактным. Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня, или за один оборот коленчатого вала, считают двухтактными.

Механизмы, системы и их назначение

Двигатель внутреннего сгорания состоит из корпусных деталей, кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, систем питания, охлаждения, смазки и пуска (рис.1а). Дополнительно для облегчения запуска у дизелей предусмотрен декомпрессионный механизм, а карбюраторных двигателей имеется система зажигания для принудительного зажигания смеси при помощи электрической искры.

Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала, и наоборот. Он состоит из цилиндра 6, поршня 7 с кольцами, поршневого пальца 8, шатуна 9, коленчатого вала 12 и маховика 10. Сверху цилиндр закрыт головкой 1.

Механизм газораспределения предназначен для своевременного соединения надпоршневого объема с системой впуска свежего заряда и выпуска из цилиндра продуктов сгорания (отработавших газов) в определенные промежутки времени.

Он состоит из распределительного вала 14, зубчатых колес 13 привода распределительного вала, толкателей и штанг 16, коромысел 2, клапанов 4 и 5, пружин.

Система питания служит для приготовления горючей смеси и подвода ее е цилиндру (в карбюраторном и газовом двигателе) или наполнения цилиндра воздухом и подачи в него топлива под высоким давлением (в дизеле).

Система охлаждения необходима для поддержания оптимального теплового режима двигателя. Вещество, отводящее от деталей двигателя избыток теплоты, - теплоноситель, может быть жидкостью или воздухом.

Смазочная система предназначена для подвода смазочного материала (моторного масла) к поверхностям трения с целью их разделения, охлаждения, защиты от коррозии и вымывания продуктов изнашивания.

Система пуска – это комплекс взаимодействующих механизмов и систем, обеспечивающих устойчивое начало протекания рабочего цикла в цилиндрах двигателя.

Поиск по сайту: