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 gе 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
1 Общее устройство и рабочий цикл
1.1 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) Vc – 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 Vh – рабочий объем цилиндра;
d – диаметр цилиндра;
S – рабочий ход поршня.
Литраж – это рабочий объем всех цилиндров, выраженный в литрах.
Полный объем цилиндра Vа – 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.