Основные показатели и особенности двигателей

Основные показатели, характеризующие работу двигателя, — крутящий

момент, мощность, экономичность и коэффициент полезного действия

Часть тепловой энергии, выделяющаяся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя, превращается в механическую. Сила давления газов, действующая на поршень, передается через шатун на кривошип, создавая крутящий момент на коленчатом валу двигателя.

Крутящий момент — это произведение силы, вращающей кривошип, на радиус кривошипа. Крутящий момент выражается в ньютонах на метр (Нм). Развивая определенный крутящий момент, двигатель совершает работу. Работа, выполненная в единицу времени, называется мощностью.

Мощность двигателя измеряют в киловаттах (кВт). Различают индикаторную и эффективную мощность двигателя.

Индикаторной называют мощность, развиваемую газами внутри цилиндра работающего двигателя. Эффективной, или действительной, называют мощность, получаемую на коленчатом валу. Эффективная мощность меньше индикаторной на 10—12%, так как часть мощности затрачивается на преодоление сил трения в механизмах двигателя и приведение в действие вспомогательных устройств (насосов, вентилятора, генератора и др.).

Мощность двигателя растет с увеличением силы давления газов в цилиндре,

частоты вращения коленчатого вала и рабочего объема цилиндров Эффективная мощность двигателя

где — эффективное давление газов (для четырехтактных дизельных двигателей =0,5—0,8 МПа); V — литраж, л; п — частота вращения коленчатого вала, с^-1; — тактность двигателя (для четырехтактных =2, для двухтактных =1).

Тактность двигателя — это число, показывающее, за сколько оборотов коленчатого вала совершается рабочий цикл. Из формулы определения мощности двигателя видно, что она при неизменных и Ре зависит от литража и частоты вращения коленчатого вала. Если увеличить частоту вращения коленчатого вала без изменения литража, трактор будет энергонасыщенным. Скорость движения такого трактора на всех передачах будет больше во столько раз, во сколько возросла частота вращения коленчатого вала двигателя. Именно за счет роста частоты вращения коленчатого вала рабочие скорости тракторов за последнее время увеличились до 2,5 — 4,16 м/с (9 — 15 км/ч).

Увеличение литража приводит к увеличению размеров двигателя. Чем выше тяговый класс трактора, тем его двигатель имеет больший литраж и, следовательно, обладает большей мощностью.

Механическим коэффициентам полезного действия (КПД) двигателя называютотношение эффективной мощности к индикаторной. Он зависит в основном откачества обработки деталей, смазываниятрущихся деталей и правильности сборки двигателя. Величина механическогоКПД колеблется в пределах 0,80—0,90.

Рис. 12(7). Дизельный двигатель Д - 240 (тракторный вариант): а - вид справа, б - вид слева, 1 - масломерный щуп, 2 - фиксатор для установки поршня первого цилиндра в ВМТ, 3 - маслозаливная горловина, 4 - масляный фильтр, 5 - фильтр грубой очистки топлива, 6 - выпускной коллектор, 7 - воздухоочиститель, 8 - вентилятор, 9 - генератор, 10 - гидронасос рулевого управления, 11 - передняя опора двигателя, 12 - насос ручной подкачки топлива, 13 - топливный насос,14 - компрессор, 15 - форсунка, 16 - фильтр тонкой очистки топлива, 17 - рычаг воздушной заслонки аварийной остановки двигателя, 18 - вентиль выпуска воздуха из топливной системы, 19 - электростартер, 20 - пусковой двигатель, 21 - редуктор пускового двигателя

Эффективным коэффициентом полезного действия называют отношение количества теплоты, превращенной в механическую работу, к количеству теплоты, содержащейся в топливе. Величина эффективного КПД находится в пределах 0,26—0,37. У карбюраторных двигателей она ближе к нижнему, а у дизельных — к верхнему значению.

В исправном двигателе около 30% теплоты идет на получение эффективной мощности. Остальная тепловая энергия расходуется на механические потери ( 10%), нагрев охлаждающей жидкости ( 35%) и двигателя ( 10%), а также уносится с отработавшими газами ( 15%).

Экономичность работы двигателя характеризуется удельным расходом топлива. Его определяют делением часового расхода топлива на эффективную мощность двигателя. У дизельных двигателей удельный расход топлива не более 72 мкг/Дж [195 г/(э. л. с. • ч)]. Если в двигателе изношены, разрегулированы или не смазаны трущиеся детали, то мощность будет меньше, а экономичность снизится.

Контрольные вопросы. 1. По каким основным признакам классифицируют двигатели? 2. Какие физические законы положены в основу работы двигателя внутреннего сгорания? 3. Из каких деталей состоит простейший двигатель? 4. Что называется камерой сжатия? 5. Что такое степень сжатия? 6. Какие процессы происходят в цилиндре двигателя? 7. Каков порядок работы четырехтактного четырехцилиндрового двигателя? 8. Назовите основные механизмы и системы двигателя. 9. Чем определяется экономичность двигателя? 10. От чего зависит мощность двигателя?

Остов двигателя

Остов двигателя служит основанием, внутри и снаружи которого расположены детали механизмов и систем двигателя.

Остов автотракторных двигателей образован из нескольких неподвижно соединенных между собой частей (рис. 14).

Рис. 14(8). Остов однорядного двигателя: 1 - блок-картер, 2 - поддон картера, 3 - передняя опора двигателя, 4 - картер распределительных шестерен, 5 - головка цилиндров, 6 - колпак, 7 - крышка, 8 - картер маховика, 9 - задняя опора двигателя, 10 - рама машины

Рис. 15(9). Схема блок - картера рядного двигателя: 1 - блок цилиндров, 2 - горизонтальная перегородка, 3 - картер, 4 - перегородки картера, 5 - отверстие для распределительного вала, 6 - вертикальная перегородка, 7 - камера штанг

В зависимости от типа и мощности двигателя составные части остова имеют

некоторые конструктивные отличия, но в принципе устроены одинаково.

Основной частью остова много цилиндрового двигателя является блок-картер.

Блок-картер (рис. 15) большинства современных двигателей изготовлен в виде единой коробчатой отливки с рядным расположением цилиндров. Чтобы повысить жесткость и разделить блок-картер на несколько отсеков, внутри него выполнены перегородки. Горизонтальная перегородка 2 делит его на две половины: верхнюю — блок цилиндров и нижнюю — картер. В блоке устанавливают гильзы цилиндров, которые плотно входят в отверстия верхней плиты и горизонтальной перегородки. Вдоль одной из сторон блока проходит сплошная вертикальная перегородка 6, отделяющая камеру 7 штанг от водяной рубашки.

Рис.16(10). Блок - картеры двигателей: а - жидкостного охлаждения с рядным расположением цилиндров, б - жидкостного охлаждения с V - образным расположением цилиндров, в - воздушного охлаждения с рядным расположением цилиндров, 1 - отверстия для штанг толкателей, 2 - отверстия для отвода воды, 3 - отверстия для шпилек крепления головки цилиндров, 4 - водораспределительный канал, 5 - канал для подвода масла, 6 - крышка коренного подшипника, 7 - прилив, 8 - резиновое уплотнительное кольцо, 9 - отверстие для втулки распределительного вала, 10 - гильза цилиндра, 11, 13 - левый и правый полублоки, 12 - воздушная полость, 14 - шпилька, 15 - гильза цилиндра воздушного охлаждения, 16 - отверстие для гильзы цилиндра, 17 - картер, 18 - уплотнительная прокладка, А - плоскость крепления головки цилиндров, Б - плоскость крепления картера распределительных шестерен, В - плоскость крепления крышки с опорой под турбокомпрессор

Пространство между вертикальной перегородкой, стенками блока и гильзами цилиндров заполняется водой, образуя водяную рубашку. Нижняя часть — картер — расширена, так как в ней вращается коленчатый вал, имеющий определенный радиус кривошипа. В картере выполнены перегородки 4. В нижней части этих перегородок имеются приливы 7 (рис. 16, а) образующие вместе с крышками 6 опоры для коренных подшипников коленчатого вала. Со стороны камеры штанг в перегородках картера имеются отверстия 9 под втулки распределительного (кулачкового) вала.

Чтобы вода из водяной рубашки блока не проникла в картер, в расточках горизонтальной перегородки помещены уплотнительные резиновые кольца 8. Водяная рубашка блока через отверстия 2 в верхней плите сообщается с водяной рубашкой головки цилиндров. В верхней плите имеются резьбовые отверстия 3 для шпилек, соединяющих головку цилиндров с блок - картером, и отверстия 1 для штанг толкателей. В блоке отлиты каналы 4 для подвода воды в водяную рубашку от водяного насоса, просверлены отверстия и каналы 5 для подвода масла к некоторым трущимся деталям двигателя.

В блок - картере (рис. 16, б) У-образного двигателя выполнены большие отверстия по одинаковому числу в ряду для установки гильз 10 цилиндров. Наружные стенки всех цилиндров объединены общей водяной рубашкой. В центральной части блок - картера имеются расточные отверстия 9 под втулки распределительного вала. К перегородкам картера шпильками 14 закрепляют крышки 6 коренных подшипников коленчатого вала. На плоскости А полублоков 11 и 13 ставят головки цилиндров.

Двигатели с воздушным охлаждением в отличие от жидкостных не имеют

блок - картера. Все детали расположены на литом картере 17 (рис. 16, в). В верхней плите картера расточены отверстия 16 для установки гильз 15 цилиндров. Гильзы цилиндров совместно с головками цилиндров прикрепляют к верхней плоскости картера специальными шпильками. Между цилиндрами и картером установлены медные уплотнительные прокладки 18. Внутри картера, как и у двигателей с жидкостным охлаждением, размещены коленчатый и распределительный валы.

Снаружи каждый блок-картер имеет обработанные приливы и площадки с

резьбовыми отверстиями для крепления различных агрегатов и сборочных единиц. Чтобы не допустить течи воды или масла и попадания в блок-картер загрязнений между ним и деталями в местах стыка помещены прокладки или сальники. К обработанным площадкам блок – картера крепят составные детали остова двигателя: сверху — головку цилиндров, сзади — картер маховика, впереди - картер распределительных шестерен, снизу — поддон картера.

Головка 7 цилиндров (рис. 17) много цилиндрового двигателя представляет собой по внешней форме толстую чугунную плиту, которая

Рис. 17(11). Устройство дизельного двигателя Д - 240: 1 - впускные клапаны третьего и четвертого цилиндров, 2 - клапан, 3 - сапун, 4 - выпускные клапаны второго и третьего цилиндров, 5 - колпак, 6 - водяная рубашка, 7 - головка блока цилиндров, 8 - блок - картер, 9 - водяной насос, 10 - щит распределительных шестерен, 11 - передняя опора двигателя, 12 - амортизатор, 13 - кронштейн передней опоры двигателя, 14 - манжета уплотнительная коленчатого вала, 15 - поддон картера, 16 - масляный насос, 17 - коленчатый вал, 18 - распределительный вал, 19 - успокоитель масла, 20 - задний лист, 21 - металлоасбестовая прокладка, 22 - выпускной канал четвертого цилиндра, 23 - трубка подвода масла к клапанному механизму

закрывает блок-картер сверху. Нижняя плоскость головки тщательно обработана и является верхней стенкой камер сгорания всех четырех цилиндров. В головке размещены отверстия для клапанов, форсунок, штанг, впускные 1 и выпускные 4, 22 каналы. Пространство между стенками каналов и головки, называемое водяной рубашкой 6, заполнено водой. Чтобы не было утечки газов и воды, между головкой цилиндров и блок - картером устанавливают металлоасбестрвую прокладку 21.

Отверстия в прокладке под гильзы цилиндров и для прохода масла к клапанному механизму (через трубку 23) окантованы листовой сталью.

На верхней плоскости головки закрепляют детали привода клапанов, которые закрывают крышкой с колпаком 5. На колпаке смонтирован сапун 3. Он сообщает полость картера с атмосферой. Сапун необходим для предотвращения выдавливания масла через уплотнения газами, проникающими из цилиндров. Через него выходят наружу воздух и газы, прорвавшиеся из цилиндров в картер. Если после остановки двигателя давление остывшего в нем воздуха стало ниже атмосферного, воздух входит в картер снаружи через сапун. Проволочная набивка, смоченная маслом, очищает воздух от пыли. В некоторых двигателях сапун расположен на боковой стенке блока (со стороны камеры штанг) или в крышке горловины для заливки масла в картер. Большинство карбюраторных двигателей имеют принудительную вентиляцию картера, благодаря которой из него удаляются отработавшие газы и пары топлива.

В двигателях воздушного охлаждения головки изготовляют отдельно для каждого цилиндра. Наружная поверхность головки снабжена охлаждающими ребрами.

К нижней плоскости блок – картера закреплен поддон 15, который служит

резервуаром для масла и закрывает нижнюю часть двигателя. По месту разъема поддон уплотнен прокладкой из пробки или паронита. Чтобы масло меньше плескалось во время работы трактора, поддон снабжен успокоителем 19. Картер распределительных шестерен 11 закрывает шестерни, передающие вращение от коленчатого вала 17 к распределительному валу 18, приводам топливного, гидравлического и масляного 16 насосов.

Подвеска двигателя.

На крышке картера распределительных шестерен отлита передняя опора 11 двигателя. Опора через резинометаллический амортизатор 12 закреплена на кронштейне 13, который устанавливают на раме. Амортизатор снижает уровень вибраций двигателя и остова трактора. Сзади двигатель прикреплен к корпусу трансмиссии через стальной лист 20. Такая подвеска двигателя называется трехточечной. Различают трех-, четырех-, щеститочечную и консольную подвески двигателя. При консольной подвеске (например, у самоходных шасси) задняя часть двигателя прикреплена жестко к корпусу трансмиссии, а передняя не имеет опоры. При шеститочечной подвеске двигатель опирается на раму с помощью шести эластичных резинометаллических амортизаторов:- два из них расположены впереди и четыре сзади. Амортизаторы задней подвески монтируют на картере маховика.

Картер маховика

служит для размещения маховика, крепления двигателя к раме и присоединения различных агрегатов (например, пускового двигателя, редуктора пускового устройства и др.). В картере маховика ряда двигателей предусмотрены устройства (стрелочный указатель, отверстия с фиксатором) для определения ВМТ поршня.

Детали остова тракторных двигателей, за исключением поддона, обычно отливают из чугуна, а некоторых автомобильных двигателей — из алюминиевого сплава.

Поиск по сайту: