Общее устройство тракторного двигателя

Автор: Пользователь скрыл имя

Тип работы: реферат

Документ Microsoft Office Word.docx

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.

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:

Литраж двигателя Vл — сумма рабочих объемов всех цилиндров, выраженная в литрах:

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

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.

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 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.

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.

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.

Материалы: http://stud24.ru/transport/obshhee-ustrojstvo-traktornogo-dvigatelya/280003-835170-page1.html

Основу поршневого двигателя внутреннего сгорания составляет блок цилиндров (рис. 3), 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 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 (рис. 4, а), вращает коленчатый вал 1 в подшипниках.

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 (см. рис. 4, б).

Ход поршня S равен перемещению его между мертвыми точками.

Рабочий объем цилиндра Vh — равен объему, освобожденному поршнем, при движении от в. м. т. к н. м. т.

Объем камеры сжатия Ус — объем, образующийся над поршнем, когда он находится в в. м. т.

Рис. 3. Основные части двигателя внутреннего сгорания:

1 — кривошипно-шатунный механизм; 2 — газораспределительный механизм; 3— система питания; 4 — система охлаждения; 5 — вентиляция картера; 6 — уравновешивающий механизм; 7 — смазочная система; 8 — система пуска; 9 — поддон; 10 — блок цилиндров; 11 — головка цилиндров.

Газораспределительный механизм (см. рис. 3) 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 криво-шипно-шатунного механизма.

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 температуры, образующейся в камере сгорания на такте сжатия.

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 воды. 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.

Рис. 4. Схема двигателя:

а — поршень в верхней мертвой точке; б — поршень в нижней мертвой точке; 1 — коленчатый вал; 2 — поршень; 3 — шатун; 4 — цилиндр.

Для того чтобы избежать повышения чрезмерного давления, 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 А (см. рис. 3), 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 Б соединен с крышкой заливного патрубка для заправки маслом.

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Остались вопросы по теме:

"Общее устройство двигателя трактора"

© 2007-2017 Строй-Техника.Ру - информационная система по строительной технике.

Материалы: http://stroy-technics.ru/article/obshchee-ustroistvo-dvigatelya-traktora

§ 5. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

§ 5. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания — источник механической энергии на тракторе. В основу работы двигателя внутреннего сгорания положено свойство газов расширяться при нагревании. Как известно из физики, давление газа, нагреваемого в плотно закрытом сосуде, с увеличением температуры повышается.

Если в хорошо обработанный цилиндрический сосуд поместить точно изготовленный поршень и подогревать сосуд, то под действием расширяющегося в сосуде газа поршень переместится, совершив механическую работу (5). Тепловая энергия в механическую преобразуется внутри цилиндра двигателя. Температура газа в цилиндре повышается в результате сгорания топлива, вводимого

5. Схема преобразования тепловой энергии в механическую:

z — воздух удерживает поршень с грузом, б — при нагревании воздух расширяется и поднимает поршень с грузом; 1 — поршень, 2 — груз

вместе с воздухом в цилиндры двигателя. Поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала с помощью шатуна. Кривошипно-шатунный механизм — один из основных механизмов двигателя. В него входят цилиндр 3 (6), поршень 5, поршневой палец б, шатун 4 и коленчатый вал (кривошип) 1.

Впуск воздуха в цилиндр и выпуск отработавших газов из цилиндра осуществляется в двигателе с помощью газораспределительного механизма. Этот механизм включает клапаны 10, открывающиеся под действием кулачков распределительного вала 75 через передаточные детали 14. Распределительный вал получает вращение от коленчатого вала через передаточные шестерни 16. Клапаны закрывают впускной 13 и выпускной 9 каналы с помощью пружин 12. Клапанный механизм монтируется в головке 7 цилиндра. Топливо подается в цилиндр через форсунку 8.

Шатун шарнирно соединен с шейкой коленчатого вала и поршнем, который перемещается внутри цилиндра вверх или вниз и передает движение на коленчатый вал через шатун, если последний наклонен к оси цилиндра.

Когда ось шатуна параллельна оси цилиндра, поршень занимает одно из крайних положений: верхнее и нижнее. Они называются соответственно верхней и нижней мертвыми точками (ВМТ и НМТ).

В крайних положениях поршень не может передавать движение коленчатому валу. Выводить поршень из мертвых точек во время работы двигателя помогает маховик 2, который жестко соединен с коленчатым валом.

Расстояние, пройденное поршнем от одной мертвой точки до другой, называется

6. Схема простейшего двигателя:

1 — коленчатый вал, 2 — маховик, 3 — цилиндр, 4 — шатун, 5 — поршень, 6 — поршневой палец, 7— головка цилиндра, 8 — форсунка, 9 — канал для выпуска отработавших газов, 10 — клапаны, 11 — коромысла, 12 — пружина клапана, 13 — канал для впуска воздуха, 14 — передаточные детали, 15 — распределительный вал, 16 — передаточные шестерни.

ходом поршня (7). Пространство над поршнем, находящимся в НМТ, называется полным объемом цилиндра. Пространство над поршнем, находящимся в ВМТ, называется камерой сжатия, или камерой сгорания. Разность между полным объемом цилиндра и камерой сжатия

7. Положения поршня в мертвых точках: а — верхнее, 6 — нижнее

называется рабочим объемом цилиндра. Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия называется степенью сжатия. Степень сжатия (у дизельных двигателей около 16) показывает, во сколько раз сжимается воздух в цилиндре двигателя. Оно оказывает значительное влияние на мощность и экономичность двигателя.

§ 6. Понятие о рабочем процессе двигателя

Во время работы тракторного двигателя в цилиндры его периодически поступает топливо с воздухом. Для работы двигателя необходимо, чтобы топливо сгорело и тепловая энергия преобразовалась в механическую работу. Теплота, выделяющаяся при сгорании топлива, нагревает находящиеся в цилиндре газы, которые, расширяясь, давят на поршень, с усилием перемещают его и связанный с ним через шатун коленчатый вал. Затем цилиндр очищается от отработавших газов и заполняется свежим топливом с воздухом. Законченный цикл этих операций называется рабочим процессом двигателя. Работа двигателя возможна только при строгом согласовании действия механизмов двигателя. Рассмотрим, что происходит в одном цилиндре при работе двигателя за каждый ход поршня. Часть рабочего процесса двигателя, приходящаяся на один ход поршня, называется тактом. Двигатель, в котором рабочий цикл совершается за четыре хода поршня, называется четырехтактным.

Рабочий цикл четырехтактного одноцилиндрового дизельного двигателя происходит в такой последовательности.

1-й такт—впуск (8, о) Поршень перемещается с помощью шатуна коленчатым валом вниз и, действуя подобно насосу, создает разрежение в цилиндре. Через открытый впускной клапан цилиндр заполняется чистым воздухом, который необходим для горения топлива. Этот такт называют также тактом всасывания. В конце такта впускной клапан закрывается.

2-й такт — сжатие (8, б). Поршень, продолжая движение с помощью коленчатого вала, перемещается вверх. Поскольку оба клапана закрыты, поршень сжимает воздух.

Температура воздуха при сжатии повышается. Благодаря высокой степени сжатия в дизельном двигателе давление в цилиндре повысится до 40 кгс/см2, а воздух нагреется до температуры 600°С В конце такта сжатия через форсунку в цилиндр впрыскивается определенная порция дизельного топлива в мелкораспыленном состоянии.

8. Схема работы одноцилиндрового двигателя:

а — впуск воздуха, б — сжатие воздуха и начало подачи топлива.

в — рабочий ход, г — выпуск отработавших газов

3-й такт — рабочий ход, или расширение (8, в). Мелкие частицы топлива, соприкасаясь с нагретым сжатым воздухом, самовоспламеняются. Подача топлива через форсунку и горение его продолжается некоторое время после того, как поршень пройдет ВМТ. Благодаря задержке самовоспламенения топливо в основном сгорает во время этого такта. Оба клапана при рабочем ходе закрыты. Температура газов при сгорании достигает 2000 С, давление повышается до 80 кгс/см2. Под большим давлением расширяющихся газов поршень перемещается вниз и передает воспринимаемое им усилие через шатун на коленчатый вал, заставляя его вращаться и производить механическую работу.

4-й такт — выпуск (8, г). Поршень перемещается вверх, а выпускной клапан открывается. Отработавшие газы сначала под действием избыточного давления, а затем поршня удаляются из цилиндра. После перехода поршнем ВМТ выпускной клапан закрывается, а впускной клапан открывается, и рабочий процесс повторяется. Рабочий процесс четырехтактного двигателя совершается за два оборота коленчатого вала. За это время коленчатый вал получает усилие от поршня только при одном полуобороте, соответствующем рабочему ходу поршня. Три других полуоборота продолжаются по инерции, и коленчатый вал с помощью маховика перемещает поршень при всех вспомогательных тактах — выпуске, впуске и сжатии. Вследствие этого коленчатый вал одноцилиндрового двигателя вращается неравномерно: при рабочем ходе — быстрее, а при вспомогательных тактах — медленнее. Кроме того, одноцилиндровый двигатель обычно имеет небольшую мощность и повышенную вибрацию.

На тракторах семейства «Беларусь» ставят четырехцилиндровые двигатели. Четырехцилиндровый двигатель представляет собой как бы четыре соединенных одноцилиндровых двигателя с общим коленчатым валом. Колена вала расположены в одной плоскости, причем два крайних колена направлены в одну сторону, а два средних — в противоположную. Благодаря такому расположению колен поршни движутся в цилиндрах попарно: когда поршни первого и четвертого цилиндров идут вниз, поршни второго и третьего цилиндров перемещаются вверх, и наоборот.

Такты в четырехцилиндровом двигателе чередуются таким образом, что на каждый полуоборот коленчатого вала в одном из цилиндров приходится рабочий ход. Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя.

Порядок работы четырехцилиндровых отечественных тракторных двигателей 1—3—4—2. Это означает, что после рабочего хода в первом цилиндре следующий рабочий ход будет в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором и т. д.

Порядок работы двигателя четырех цилиндрового четырехтактного.

Материалы: http://mtz-umz.ru/2-osnovi-raboti-i-konstrukciya-dvigatelya_1.html