Общее устройство тракторного двигателя

Общее устройство тракторного  двигателя

Двигатель современного трактора является продуктом высокотехнологичного производства. Он требует квалифицированного ухода и ремонта. Тем не менее, разработчиками двигателей прилагаются  немалые усилия для создания унифицированных  двигателей, несложный ремонт которых (в крайнем случае) возможен в  полевых условиях.

ремонт компьютеров

Разделы:

  • Основа  поршневого двигателя
  • Механизмы двигателя
  • Возвратно-поступательное движение
  • Системы двигателя

Основа  поршневого двигателя

Основу поршневого двигателя внутреннего сгорания составляет блок цилиндров, внутри и  снаружи которого располагаются  детали его механизмов и систем.  
Сверху блок цилиндров закрыт головкой, а снизу поддоном. 
В передней части укреплен картер распределительных шестерен, а в задней — картер маховика. 
В число механизмов и систем двигателя, а также их основных показателей входят следующие: кривошипно-шатунный механизм, газораспределительный механизм, уравновешивающий механизм, системы питания и регулирования, смазочная система, система охлаждения, система пуска, система зажигания

Механизмы двигателя

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршня (поршней) во вращательное коленчатого вала. Кроме того, он участвует в преобразовании тепловой энергии в механическую. 
Действие механизма состоит в том, что поршень, совершая возвратно-поступательное движение через шатун, вращает коленчатый вал в подшипниках. 
Газораспределительный механизм предназначен для сообщения камеры сгорания цилиндра (в строго установленные моменты) с впускным и выпускным каналами двигателя. 
Уравновешивающий механизм устанавливают на некоторых двигателях для устранения вредного действия инерционных сил, возникающих при работе кривошипно-шатунного механизма.

   
     

Возвратно-поступательное движение

При возвратно-поступательном движении поршни занимают различные  положения, при которых изменяется объем цилиндра. 
Верхняя мертвая точка (в. м. т.) — такое положение поршня в цилиндре, при котором расстояние от дна поршня до оси коленчатого вала наибольшее. 
Нижняя мертвая точка (н. м. т.) — положение поршня в цилиндре, при котором расстояние от дна поршня до оси коленчатого вала наименьшее. 
Ход поршня S равен перемещению его между мертвыми точками. 
Рабочий объем цилиндра Vh — равен объему, освобожденному поршнем, при движении от верхней мёртвой точки к нижней мёртвой точке. 
где D — диаметр цилиндра; S — ход поршня, S = 2r (r — радиус кривошипа коленчатого вала). 
Объем камеры сжатия Vc — объем, образующийся над поршнем, когда он находится в верхней мёртвой точке. 
Полный объем цилиндра Va — сумма объемов рабочего и камеры сжатия: 
Vа = Vh + 14. 
Литраж двигателя Vл — сумма рабочих объемов всех цилиндров, выраженная в литрах: 
Vл = W':iVhi, 
где Vi, — рабочий объем одного цилиндра; i — число цилиндров. 
Степень сжатия — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия: Vc 
Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшатся полный объем цилиндра при перемещении поршни от нижней мертвой точки до верхней мертвой точки.

 
  
   
 
  
   

Системы двигателя

Системы питания  и регулирования служат для очистки  воздуха и топлива от механических примесей и воды и подачи их в  камеру сгорания, а также для обеспечения  равномерного вращения коленчатого  вала двигателя во время его работы с переменными нагрузками. 
Смазочная система обеспечивает очистку и подачу чистого масла к рабочим поверхностям деталей двигателя для уменьшения трения и отвода излишней теплоты от них.  
Система охлаждения отводит избыточную теплоту от деталей двигателя и поддерживает необходимый тепловой режим во время его работы. 
Система пуска используется для вращения коленчатого вала при пуске двигателя. 
Система зажигания применяется у двигателей, работающих на бензине, для воспламенения рабочей смеси. У тракторных двигателей, работающих на дизельном топливе, такая система отсутствует, а топливо самовоспламеняется от высокой температу

Вентиляция  картера двигателя

Во время работы двигателя, через неплотности между поршневыми кольцами и цилиндрами, из камер сгорания в картер поступают продукты сгорания, воздух, пары топлива и поды. Эти вещества, попадая в картер и перемещаясь с распыленным маслом, вызывают его ускоренное старение, коррозию деталей двигателя, создают в камере повышенное давление и утечку масла через различные уплотнения двигателя.  
Для того чтобы избежать повышения чрезмерного тления, на двигателе устанавливают устройство под названием сапун, при помощи которого картер сообщается с атмосферой, окружающей двигатель; через него и выходят наружу все прорвавшиеся газы из камеры сгорания. Если в картере двигателя после прекращения его работы давление остывшего в нем воздуха окажется ниже атмосферного, то воздух из атмосферы войдет через сапун в картер и устранит вакуум. 
Сапуны у разных двигателей делают по-разному: у одних, например, сапун представляет собой трубку, у основания которой установлена фильтрующая набивка из стальной проволоки, предназначенной для защиты картера от попадания в него пыли, песка и предотвращения выброса из картера масла в атмосферу. У других двигателей сапун соединен с крышкой сливного патрубка для заправки маслом. На тракторных дизелях устанавливают только по одному сапуну той или иной конструкции.

 
  
 

ры, образующейся в камере сгорания на такте сжатия.

 
 

Рабочие процессы четырёхтактного  дизеля

Для того чтобы топливо  смогло сгореть внутри двигателя, его  нужно хорошо перемешать с воздухом, а затем нагреть до такой температуры, чтобы оно само загорелось, или зажечь его от постороннего источника, например электрической искры. 
Топливо с воздухом может смешиваться непосредственно в камере сгорания двигателя или вне двигателя. 
Двигатели, у которых смесеобразование и нагрев до температуры самовоспламенения осуществляются в камере сгорания, называются двигателями внутреннего сгорания с внутренним смесеобразованием, или дизелями (в честь изобретателя — инженера Рудольфа Дизеля). 
Двигатели же второго типа называют двигателями внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием, или карбюраторными (по названию прибора — карбюратора, в котором воздух смешивается с топливом). Топливо у таких двигателей воспламеняется электрической искрой. 
Превращение химической энергии топлива в тепловую, а затем в механическую происходит за ряд последовательно и периодически повторяющихся процессов — тактов, образующих так называемый рабочий цикл. 
Такт — часть рабочего цикла, протекающего за время прохождения поршнем пути от одной мертвой точки до другой. 
Если рабочий цикл у двигателя происходит за два оборота коленчатого вала, в течение которых поршень совершает четыре хода (такта), то такой двигатель называется четырехтактным.

Разделы:

  • Чередование тактов у четырехтактного дизеля
 

Чередование тактов у четырехтактного  дизеля

Разделы:

  • Такт  впуска

Такт  сжатия Такт впуска

При помощи постороннего источника энергии, например электрического двигателя (электростартера), вращают коленчатый вал дизеля и поршень его начинает двигаться от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. Объем над поршнем увеличивается, вследствие чего давление падает до 75...90 кПа. Одновременно с началом движения поршня клапан открывает впускной канал, по которому воздух, пройдя через воздухоочиститель, поступает в цилиндр с температурой в конце впуска 30...50°С. Когда поршень доходит до нижней мертвой точки, впускной клапан закрывает канал и подача воздуха прекращается. В действительности, открытие и закрытие клапанов происходит не в мертвых точках, а с некоторым опережением или запаздыванием

  • Такт расширения
  • Такт выпуска

Такт  сжатия

При дальнейшем вращении коленчатого вала поршень начинает двигаться вверх и сжимать  воздух. Оба канала при этом закрыты  клапанами. Давление воздуха в конце  хода достигает 3,5... 4,0 МПа, а температура  — 600...700°С.       

Такт  расширения

Такт расширения ещё называют рабочим ходом. 
В конце такта сжатия при положении поршня, близком к верхней мертвой точке, в цилиндр через форсунку впрыскивается мелкораспыленное топливо, которое, смешиваясь с сильно нагретым воздухом и газами, частично оставшимися в цилиндре после предыдущего процесса, воспламеняется и сгорает. Давление газов в цилиндре при этом повышается до 6,0...8,0 МПа, а температура — до 1800...2000°С. Так как при этом оба канала остаются закрытыми, расширяющиеся газы давят на поршень, а он, перемещаясь вниз, через шатун поворачивает коленчатый вал.

 
  
   

Такт  выпуска

Когда поршень подходит к нижней мёртвой точке, второй клапан открывает выпускной канал и  газы из цилиндра выходят в атмосферу. При этом поршень под действием  энергии, накопленной за рабочий  ход маховиком, перемещается вверх и внутренняя полость цилиндра очищается от отработавших газов. Давление газов в конце такта выпуска составляет 105... 120 кПа, а температура — 600...700°С.

Рабочие процессы двухтактного карбюраторного двигателя

На тракторах в  качестве пускового устройства дизеля применяют карбюраторные двигатели  — небольшие по размерам и мощности двигатели внутреннего сгорания, работающие на бензине. 
Устройство этих двигателей несколько отличается от устройства четырехтактных. У двухтактного двигателя отсутствуют клапаны, закрывающие каналы, по которым в цилиндр поступает свежий заряд и происходит выпуск отработавших газов. Роль клапанов выполняет поршень, который в нужные моменты открывает и закрывает окна, соединенные с каналами, продувочное окно, выпускное окно и впускное окно. Кроме того, картер двигателя сделан герметичным и образует кривошипную камеру, где располагается коленчатый вал. 
Все процессы в таких двигателях происходят за один оборот коленчатого вала, т. е. за два такта, поэтому они и носят название двухтактных.

Разделы:

  • Сжатие
  • Рабочий ход впуск и выпуск

Сжатие

Сжатие — первый такт. При движении поршня вверх  он перекрывает продувочное и  выпускное окна и сжимает ранее  поступившую в цилиндр топливовоздушную смесь. Одновременно с этим в кривошипной камере создается разрежение, и в нее через открывшееся впускное окно поступает свежий заряд топливовоздушной смеси, приготовленной в карбюраторе

Рабочий ход впуск и  выпуск

Рабочий ход, выпуск и впуск — второй такт. Когда  поршень, идущий вверх, не доходит до верхней мёртвой точки на 25... 27° (по углу поворота коленчатого вала), в свече проскакивает искра, которая  воспламеняет топливо. Горение топлива  продолжается до прихода поршня в  верхнюю мёртвую точку. После  этого нагретые газы, расширяясь, толкают  поршень вниз и тем самым совершают  рабочий ход. Топливовоздушная смесь, находящаяся в это время в  кривошипной камере, сжимается. 
В конце рабочего хода поршень вначале открывает выпускное окно, через которое выходят отработавшие газы, затем продувочное окно, через которое из кривошипной камеры в цилиндр поступает свежий заряд топливовоздушной смеси. В дальнейшем все эти процессы повторяются в такой же последовательности.

Работа  многоцилиндрового  двигателя

Из описания работы четырехтактного двигателя вытекает, что коленчатый вал в двигателе  с одним цилиндром равномерно вращаться не может, так как только при одном такте из четырех  — рабочем ходе — он вращается  с ускорением, а при остальных  трех — с замедлением. 
Чтобы выровнять работу двигателя, на конце коленчатого вала установлен маховик. Кроме того, для получения большей мощности двигателя повышают частоту вращения коленчатого вала, отчего он вращается равномернее. Увеличение количества цилиндров в двигателе также способствует более равномерному вращению коленчатого вала и повышению мощности двигателя.

 
  
   

Мощность  и топливная экономичность

Разделы:

  • Индикаторная  и эффективная мощность
  • Зависимость мощности двигателя
  • Топливная экономичность

Индикаторная  и эффективная  мощность

Чтобы знать о  возможности трактора производить  работу, а также о потреблении  энергии, пользуются понятием мощности. 
Мощность — это работа, совершенная в единицу времени. Различают индикаторную и эффективную мощность, развиваемую двигателями внутреннего сгорания. 
Индикаторной мощностью V, называют работу газов, совершаемую в цилиндрах двигателя в единицу времени. Примерно 1/5 индикаторной мощности затрачивается внутри двигателя во время его работы на преодоление трения между поршнями и поршневыми кольцами о стенки цилиндров, трения в подшипниках, трения в газораспределительном механизме и в других механизмах, а также на привод в действие топливного, масляного и водяного насосов, вентилятора, генератора, магнетораспределителя и других вспомогательных механизмов. Эта мощность, затрачиваемая внутри двигателя, называется мощностью механических потерь N. 
Таким образом, мощность, используемая потребителем для полезной работы (полезная мощность), составляет только часть индикаторной. Эта мощность называется эффективной мощностью Ne, т. е. 
Ne = N - NM.

Зависимость мощности двигателя

Мощность двигателя  зависит от количества топлива, подаваемого  в его цилиндры, и частоты вращения коленчатого вала. С изменением этих показателей изменяется и мощность двигателя. 
Эффективная мощность двигателя зависит от нагрузки. При работе двигателя вхолостую (без нагрузки), например, при остановленном тракторе эффективная мощность равна нулю. Для получения максимальной мощности двигателя необходим максимальный массовый или объемный расход топлива в единицу времени (кг/ч или л/ч). Для практических расчетов используют эффективную мощность полнокомплектного тракторного дизеля, которую называют эксплуатационной мощностью. 
Номинальные (расчетные) значения эксплуатационной мощности дизеля конкретной марки приведены предприятием-изготовителем в техническом описании и инструкции по эксплуатации трактора соответствующей марки.

Топливная экономичность

Топливная экономичность  работы двигателя оценивается значением  расхода топлива на единицу эффективной  мощности. 
У большей части отечественных двигателей удельный расход топлива составляет 220...270 кг/(кВт-ч) и ниже.

Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм состоит из следующих основных частей: цилиндра, поршня с кольцами, шатуна с подшипником, поршневого пальца, коленчатого вала с противовесами, вращающегося в подшипниках, и маховика. 
Детали кривошипно-шатунного механизма воспринимают большое давление (до 6...8 МПа) газов, возникающих при сгорании топлива в цилиндрах, а некоторые из них, кроме того, работают в условиях высоких температур (350° и выше) и при большой частоте вращения коленчатого вала (свыше 2000 1/мин). Чтобы детали могли удовлетворительно работать длительное время (не менее 8...9 тыс. часов) в таких тяжелых условиях, обеспечивая работоспособность двигателя, их изготавливают с большой точностью из высококачественных прочных металлов и их сплавов, а детали из черных металлов (сталь, чугун), кроме того, подвергают термической обработке (цементации, закалке).

Разделы: Устройство деталей  кривошипно-шатунного  механизма

Отдельные детали кривошипно-шатунного  механизма имеют следующее устройство.

Разделы:

  • Цилиндр
  • Поршень
  • Поршневые кольца
  • Компрессионные кольца
  • Маслосъемные кольца
  • Шатун
  • Поршневый палец
  • Коленчатый вал
  • Маховик
  • Устройство  деталей кривошипно-шатунного механизм

Общее устройство тракторного двигателя 📙 Реферат → 🆔 169969

Общее устройство тракторного двигателя 📙 Реферат → 🆔 169969

Общее устройство тракторного двигателя