А. Л. Панов
Двигатели внутреннего сгорания
Методические указания по самостоятельной подготовке
Тюмень 2017
ББК 39.34
П 16
Рецензенты: преподаватель ГАПОУ ТО «ТЛТ» А. А. Сироткин, к. т. н., доцент кафедры Технические системы в АПК Государственного аграрного университета Северного Зауралья И. И. Сторожев
П 16 Панов А. Л. Двигатели внутреннего сгорания: Методические указания по самостоятельной подготовке / ГАПОУ ТО «ТЮМЕНСКИЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ». – Тюмень, 2017.
В методических указаниях указана последовательность, в которой желательно работать при изучении той или иной темы, указано, на что необходимо обратить внимание и т.п. Все эти рекомендации должны быть выполнены, иначе дисциплина не будет изучена в том объеме, в котором предусматривает программа. После каждой темы имеются вопросы, которые позволяют не только проверить усвоение, но и скорректировать объем материала, который необходимо знать по программе.
Материалы составлены в соответствии с ФГОС по специальности 23.02.04 Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям), утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации № 386 от 22.04.2014 г. и с учетом особенностей обучения в ГАПОУ ТО «ТЛТ». Адресовано студентам и преподавателям техникумов и колледжей технического профиля.
Печатается по решению Методического совета ГАПОУ ТО «Тюменский лесотехнический техникум» от «24» марта 2017 года протокол № 5
ББК 39.34
© А. Л. Панов, 2017
©ГАПОУ ТО «ТЛТ», 2017
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 4
1 Общее устройство и рабочие процессы ДВС 6
2 Кривошипно-шатунный механизм 13
|
3 Газораспределительный механизм 19
4 Система охлаждения 24
5 Смазочная система 29
6 Система питания карбюраторных и газовых двигателей 34
7 Система питания дизельных двигателей 41
8 Пусковые двигатели и подогреватели 47
9 Общие понятия об элементах теории двигателей внутреннего сгорания 48
9.1 Действительные циклы двигателей внутреннего сгорания 48
9.2 Показатели рабочего цикла 53
9.3 Тепловой баланс и характеристики двигателей внутреннего сгорания 54
9.4 Кинематика и динамика двигателей внутреннего сгорания. Уравновешивание двигателя 56
Литература 60
Введение
Целью изучения раздела является прочное усвоение студентами назначения, устройства, работы и взаимодействия всех агрегатов и механизмов автотракторных двигателей, чтобы обеспечить наиболее эффективное использование автомобилей, тракторов и дорожных машин в дорожном строительстве.
Раздел создает необходимую базу для успешного освоения такими модуля ПМ.02. Техническое обслуживание и ремонт подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования в стационарных мастерских и на месте выполнения работ.
Теоретические знания предусмотрено закреплять проведением лабораторных работ, которые должны сопровождаться частичной разборкой и сборкой агрегатов и узлов.
Самостоятельное изучение данного раздела представляет собой определенные трудности. Кроме обычного умения работать с литературой, студент должен выполнять специфические рекомендации. Нельзя ограничиваться знанием лишь общего устройства и пониманием принципа работы изучаемого механизма, узла и т.д. Этого совершенно недостаточно для будущего специалиста. Требуется их подетальное изучение. Необходимо знать не только ее назначение и устройство, но и понимать роль отдельных ее элементов, знать материал и конструкторско-технологические решения, которые позволяют уменьшить износ деталей и повысить их долговечность. Необходимо усвоить, каким образом соединены детали между собой. Чтобы успешно и глубоко усвоить раздел, предварительно необходимо изучить такие дисциплины, как “Материаловедение", “Эксплуатационные материалы", "Электротехника и электроника" и другие общепрофессиональные дисциплины.
|
В процессе изучения данного раздела студенту желательно иметь дело не только с литературой, но и с изучаемым объектом в натуре. Следует также иметь в виду, что условия работы техника требуют от него хорошего знания всех марок машин, находящихся в эксплуатации по месту его деятельности. Следовательно, недостаточно знать конструкцию двигателя одной какой-то марки машины. Надо разбираться в устройстве двигателей различных марок автомобилей и тракторов. Весьма полезно при этом усвоить существующую унификацию деталей и узлов между моделями и модификациями.
Работая с литературой, необходимо внимательно, детально изучить каждый рисунок, схему или другую иллюстрацию. Все обозначенные позиции должны быть найдены на изображении. Встречающиеся новые термины необходимо выписать и запомнить.
После изучения устройства объекта необходимо разобраться в его работе, обращая при этом внимание на то, как взаимодействуют его детали. Работу необходимо рассматривать на различных рабочих режимах, которые характерны для данного механизма (узла). Не рекомендуется ограничиваться одним источником информации. Желательно изучать материал параллельно по разным учебным пособиям. Студент должен систематически знакомиться с периодической литературой и изучать особенности нового поколения машин, которые осваивает промышленность в связи с непрерывным техническим прогрессом, происходящим в отрасли.
|
После тщательного изучения темы студенту необходимо ответить на все вопросы для самоконтроля.
1 Общее устройство и рабочие процессы ДВС
Методические указания
В начале изучения темы выясните назначение двигателя. Двигателем называется машина, преобразующая какой-либо вид энергии в механическую работу. На автомобилях и тракторах применяются тепловые двигатели, преобразующие тепловую энергию в механическую работу. Они называются двигателями внутреннего сгорания, т. к. сгорание топлива происходит внутри двигателя.
Сюда относятся поршневые двигатели, газовые турбины и роторно-поршневые двигатели.
Из этой группы на автомобилях и тракторах преимущественно применяют поршневые тепловые двигатели внутреннего сгорания, которые делятся по назначению, по тактности, по способу воспламенения, способу смесеобразования, способу зажигания горючей смеси, по числу и расположению цилиндров; роду применяемого топлива, по системе охлаждения.
Обратите внимание на преимущества 2-х рядного расположения цилиндров. Изучите общее устройство двигателя. Разберитесь в понятии "мертвые" точки. В этих положениях скорость поршня равна нулю. Затем скорость его увеличивается, примерно в середине своего пути достигает максимума, потом по абсолютной величине уменьшается и в нижней "мертвой" точке вновь становится равной нулю. В дальнейшем все повторяется. Таким образом, поршень в цилиндре движется неравномерно, с ускорениями и замедлениями. При таком характере движения поршня возникают силы инерции, дополнительно нагружающие детали кривошипно-шатунного механизма.
Разберитесь в понятиях "ход поршня" (S), "диаметр цилиндра" (Д). По соотношению S/Д, двигатели подразделяются на короткоходные и длинноходные. При S/Д < 1 двигателя являются короткоходными, и при S/Д > 1 - длинноходными.
Все карбюраторные двигатели короткоходные. Дизельные двигатели длинноходные или занимают промежуточное положение, т.е. S/Д = 1.
Ход поршня S = 2 х г, где г - радиус кривошипа коленчатого вала. Уясните, что называется рабочим объемом цилиндра, камеры сгорания, полным объемом цилиндра и литражом двигателя. Необходимо прочно усвоить понятия "степень сжатия". Этот важнейший показатель двигателя непосредственно влияет на экономичность и мощность двигателя. Чем больше степень сжатия двигателя, тем выше его экономичность и мощность.
Степень сжатия безразмерная величина. Она показывает во сколько раз сжимается рабочая смесь по сравнению с первоначальным объемом.
Запомните, в каких пределах находится степень сжатия в карбюраторных и дизельных двигателях.
По литражу двигателя автотракторные двигатели условно делятся на микролитражные (до 1,2 литра), малолитражные (1,2-1,8 литра), среднелитражные (1,8-3,5 литра) и крупнолитражные (свыше 3,5 литра).
Ознакомившись с общими устройством и основными параметрами, необходимо перейти к изучению рабочих процессов (циклов) двигателей. Для этого предварительно усвойте понятия "такт" и "цикл". Изучите рабочий цикл 4-х тактного карбюраторного двигателя. Обратите внимание на физическую сущность тактов: за счет чего происходит заполнение цилиндров горючей смесью, что происходит при сжатии, сгорании, расширении и выпуске. Постарайтесь усвоить значение температуры и давление рабочей смеси и газов а цилиндре, т.к. это Вам поможет глубже разобраться в процессах, происходящих в двигателях во время работы.
При этом выясните, какую роль выполняет маховик. Разберитесь, почему ограничивается увеличение степени сжатия в карбюраторных двигателях, что этому мешает.
Изучая рабочий цикл 4-х тактного дизельного двигателя, обратите внимание, что он состоит их таких же тактов, но они протекают принципиально иначе. В дизельном двигателе при такте впуск в цилиндр поступает воздух. При такте сжатия происходит сжатие этого воздуха. В конце такта сжатия в камеру сгорания впрыскивается форсункой топливо, которое за короткое время с воздухом и самовоспламеняется за счет высокой температуры сжатого воздуха, которая доходит до 600-700° С. Таким образом, смесеобразование в данных двигателях происходит непосредственно в цилиндре, и для воспламенения смеси не требуется постороннего источника.
Так как в дизельных двигателях во время такта сжатия сжимается чистый воздух, а не рабочая смесь, степень сжатия можно увеличить, а это, как известно, способствует повышению экономичности и мощности двигателя. Однако существуют определенные пределы увеличения степени сжатия и для дизельных двигателей.
Если для карбюраторных двигателей степень сжатия находится в пределах от 6,5 до 10, то для дизельных – от 14 до 21. Разберитесь в преимуществах и недостатках дизельных двигателей. Обратите внимание на энергосберегающее качество дизельных двигателей, а также на то, что в отработавших газах таких двигателей содержится меньше токсичных веществ, а именно окиси углерода. Дешевле топливо. Все это делает такие двигатели более полно отвечающими задаче экономии топлива и охране окружающей среды. Этими положительными качествами объясняется процесс дизелизации автомобильного транспорта, происходящей в нашей стране.
Предусмотрено довести производство дизельных грузовых автомобилей до 40 - 45 % общего выпуска. Предусмотрено также ускорение перехода на производство легковых автомобилей с дизельными двигателями.
Ознакомьтесь с рабочим циклом 2-х тактного карбюраторного двигателя. Такие двигатели применяются на тракторах в качестве пусковых двигателей. Сравнивая такие двигатели с 4-х тактными, обратите внимание на их плохие экономические показатели, т.к. во время совершения продувки часть рабочей смеси выбрасывается в атмосферу.
2-х тактные дизельные двигатели в настоящее время на автомобилях и тракторах не применяются.
Рабочие процессы тепловых двигателей непрерывно совершенствуются в направлении повышения их экономичности, мощности и уменьшения токсичности отработавших газов.
Разберитесь в перспективных разновидностях рабочих циклов, появившихся в последние годы.
В дизельных двигателях с турбанаддувом во время такта впуска воздух подается в цилиндр принудительно под давлением 0,15 - 0,16 МПа. Так как увеличивается масса воздуха, можно увеличить количество впрыскиваемого топлива. Это на 25 - 40% увеличивает мощность двигателя. Несколько повышается и экономичность. При этом тепловые и механические нагрузки на двигатель и его детали значительно возрастают, и усложняется устройство двигателя за счет установки трубокомпрессора и изменения конструкции впускного и выпускного трубопроводов.
В карбюраторных двигателях с предкамерно-факельным зажиганием камера сгорания разделена на две полости: предкамеру и основную камеру. Предкамера снабжена впускным клапаном, который управляется тем же коромыслом, что и впускной клапан двигателя. При такте впуска в цилиндр всасывается бедная смесь, а в предкамеру — обогащенная смесь небольшого количества, приготавливаемые в специальном двухкамерном карбюраторе. В конце такта сжатия обогащенная смесь в предкамере воспламеняется свечой зажигания, факел через соединительный канал устремляется в основную камеру, пронизывает толщу сжатой бедной смеси, которая принудительно воспламеняется этим факелом. Происходит лавинная активация горения (ЛАГ- процесс). Применение двигателя с предкамерно-факельным зажиганием обеспечивает более полное сгорание топлива, уменьшается токсичность отработавших газов и повышается экономичность.
В двигателях с впрыском бензина во время такта впуска в цилиндр или впускной трубопровод впрыскивается форсункой бензин, который перемешивается со всасываемым воздухом, а затем в конце сжатия воспламеняется электрической искрой. В ранних конструкциях дозирование бензина осуществлялась пневматическими и механическими регуляторами. В настоящее время применяется электронное управление.
Такие двигатели отличаются повышенной мощностью и экономичностью, но имеют сложную и дорогую систему подачи топлива.
В газодизельном двигателе во время такта впуск в цилиндр засасывается не воздух, а газовая смесь из сжатого газа и воздуха, приготавливаемая в специальном смесителе. В конце сжатия этой смеси в цилиндр форсункой впрыскивается воспламеняющая доза дизельного топлива. Применение такого двигателя обеспечивает снижение расхода топлива.
Рисунок 1 - Индикаторная диаграмма бензинового двигателя:
r′ - точка открытия впускного клапана; r - конец процесса выпуска; а′ - точка закрытия выпускного клапана; а - конец процесса впуска впуска; а″ - точка закрытия впускного клапана; с′ - зажигание; f - начало видимого горения; с - конец процесса сжатия; с ″ - действительное давление в конце процесса сжатия; z - точка расчетного давления газов; z д - точка действительного давления газов; b ′ - начало открытия выпускного клапана; b - конец процесса расширения; b ″ - точка, действительного давления в конце процесса расширения; l - расчетная точка конца процесса расширения; рi′ - теоретическое среднее индикаторное давление; рас - среднее давление процесса сжатия; рzb – среднее давление процесса расширения.
Далее необходимо изучить работу многоцилиндровых двигателей. Основными недостатками одноцилиндровых двигателей является неравномерное вращение коленчатого вала, неуравновешенность сил инерции возратно-поступательно движущихся частей и ограниченность мощности.
Разбирая работу 6-ти цилиндровых V - образных двигателей надо обратить внимание на то, что порядком работы цилиндров называется чередование не только рабочих ходов, но и всех других одноименных тактов.
Необходимо твердо усвоить, для чего надо знать порядок работы цилиндров двигателя.
Изучая рабочие циклы 4-х тактных карбюраторного и дизельного двигателей, необходимо параллельно разобраться в индикаторной диаграмме. Она строится в координатах PV (давление - объем) (рис. 1, 2). Разберитесь во всех обозначениях.
Рисунок 2 - Индикаторная диаграмма дизеля
z ′ - расчетная точка; рz′zb – среднее давление процесса расширения; с′ - впрыск.
Вопросы для самоконтроля
1 Назначение двигателя. Его основные части.
2 Классификация автотракторных двигателей по различным признакам.
3 Что называется "мертвой" точкой?
4 Каков характер движения поршня в цилиндре?
5 Что называется ходом поршня? Связь между ходом поршня и радиусом кривошипа.
6 Какие двигатели называются короткоходными и длинноходными?
7 Преимущества короткоходных двигателей.
8 Какие различают объемы цилиндра?
9 Как вычислить рабочий объем цилиндра?
10 Как определить литраж двигателя?
11 Что называется степенью сжатия?
12 Влияние степени сжатия на мощность и экономичность.
13 Как совершается рабочий цикл 4-х тактного карбюраторного двигателя?
14 Как совершается рабочий цикл 4-х тактного дизельного двигателя?
15 Преимущества и недостатки дизельных двигателей.
16 Как совершается рабочий цикл 2-х тактного карбюраторного двигателя?
17 Преимущества и недостатки дизельных двигателей с турбонаддувом.
18 Принцип работы двигателя с предкамерно-факельным зажиганием.
19 Чем отличается газодизельный процесс и каковы его преимущества?
20 Что называется порядком работы цилиндров двигателя?
21 Порядок работы 4-х цилиндровых 4-х тактных рядных двигателей.
22 Порядок работы 6-ти цилиндровых 4-х тактных двигателей.
23 Порядок работы 8-ми цилиндровых 4-х тактных двигателей.
24 Коленчатый вал, какого двигателя при прочих равных условиях вращается равномернее и почему: 4-х цилиндрового, 6-ти цилиндрового или 8-ми цилиндрового.
25 Как протекает рабочий цикл в 4-х тактном 4-х цилиндровом однорядном двигателе?
26 Как протекает рабочий цикл в 4 х тактном 6-ти цилиндровом рядном и V-образном двигателе?
27 Как протекает рабочий цикл в 4-х тактном 8-ми цилиндровом V-образном двигателе?
28 Нарисуйте таблицы порядка работы в 4-х, 6-ти и 8-ми цилиндровом двигателях.
29 На индикаторной диаграмме 4-х тактного карбюраторного двигателя найдите линии, по которым совершается впуск, сжатия, сгорания, расширения и выпуск?
30 На индикаторной диаграмме 4-х тактного дизельного двигателя покажите линии, по которым протекает сгорание.
2 Кривошипно-шатунный механизм
Методические указания
Прежде всего, необходимо вспомнить назначение кривошипно-шатунного механизма и из каких деталей он состоит. Детали КШМ удобно делить на неподвижные и подвижные. К первым относятся блок цилиндров, головка блока и картер. Спереди к блоку цилиндров крепится крышка распределительных шестерен, а сзади - картер маховика и сцепления. Они образуют остов двигателя. Блок цилиндров является базовой деталью двигателя. Обратите внимание на способы изготовления цилиндров: каждый цилиндр отдельно с последующим креплением на картере и все цилиндры вместе, в одном блоке. Первый вариант удобен для двигателей с воздушным охлаждением.
По конструкции цилиндры могут быть в виде обработанных отверстий в блоке и в виде съемных гильз. Разберитесь, что означает сухая и мокрая гильза, как уплотняются мокрые гильзы в блоке цилиндров.
Усвойте, из каких материалов отливаются блоки цилиндров изучаемых двигателей, из какого материала изготавливаются гильзы цилиндров.
Обратите внимание на способы повышения долговечности гильз. Для этого зеркало цилиндров подвергается закалке токами высокой частоты (т.в.ч.), а в карбюраторных двигателях в верхнюю часть цилиндра запрессовывают вставку в виде сухой гильзы из кислотостойкого и жароустойчивого чугуна. От такой технологии в последнее время отказываются.
Обратите внимание, что гнезда для коренных подшипников коленчатого вала в блоке растачивают совместно с крышками. Выясните, какие детали относятся к группе подвижных.
Изучая подвижные детали, обратите внимание, из какого материала они изготовлены, и какой термообработке подвергаются.
Выясните, почему поршни современных двигателей изготавливаются из алюминиевых сплавов, преимущества и недостатки поршней из данного материала.
Разберитесь в способах предотвращения заклинивания поршней из алюминиевого сплава. С этой целью юбке поршня придают форму усеченного конуса, на ней делают «Т» и «П» — образные вырезы, сечение юбки выполняют эллиптического вида, применяют терморегулирующие пластины, влитые в поршень вокруг бобышек.
Изучая конструкцию поршневых колец, обратите внимание на их поперечное сечение и правильную их установку в канавке поршня. Компрессионные кольца могут иметь прямоугольное, трапецеидальное сечение, могут выполняться с выточкой и фаской, могут быть конусные, скребкового типа и др.
Маслосъемные кольца применяются чугунные и стальные. Стальные кольца состоят из 4-х элементов: двух плоских колец, осевого и радиального расширителей. Чугунные кольца также могут иметь пружинный расширитель, увеличивающий упругость и установленный в канавке под кольцом.
При изучении конструкции шатуна необходимо обратить внимание на то, что крышка шатуна обрабатывается совместно с шатуном, и не должна обезличиваться при ремонте. Для правильной установки на крышке и шатуне существует метка.
На некоторых двигателях разъем нижней головки шатуна сделан под углом к оси. Это необходимо для того, чтобы при текущем ремонте можно было шатунно-поршневую группу вытащить вверх.
В стержне шатуна некоторых двигателей просверлен канал для подачи масла к поршневому кольцу под давлением. В других двигателях поршневой палец смазывается через отверстие в верхней головке шатуна. На двигателях с турбонаддувом на верхней головке шатуна может быть распылитель для подачи струи масла под днище поршня, где расположена камера сгорания, с целью его охлаждения.
Необходимо усвоить, что гайки шатунных болтов затягиваются динамометрическим ключом с контролируемым моментом затяжки. Кроме шплинтовки гайки шатунных болтов могут стопориться контргайками. Применяют также гайки, конструкция которых не допускает произвольное откручивание и стопорные шайбы.
В нижней головке шатуна располагается шатунный подшипник, который выполняется в виде тонкостенных вкладышей, покрытых антифрикционным сплавом. Вкладыши бывают 2-х и 3-х слойные.
Разберитесь, какие антифрикционные сплавы применяются в карбюраторных и дизельных двигателях.
При изучении поршневого кольца обратите внимание на материал и термическую обработку.
Наиболее распространенный способ крепления поршневого кольца — плавающий. Разберитесь, как он закрепляется от осевого смещения. Обратите внимание на то, что у быстроходных двигателей для уменьшения стука поршневой палец смещают по отношению к оси поршня на 1,5...2 мм вправо по ходу движения автомобиля. При движении поршня от НМТ к ВМТ поршень прижимается к левой стенке цилиндра, а при движении от ВМТ к НМТ — к правой. При переходе поршня через ВМТ происходит мгновенное изменение направление сил действующих на него. Эти силы направляют поршень от левой к правой стенке цилиндра. Это вызывает стук. Смещая поршневой палец вправо, уменьшают плечо момента перекидывания, и стук уменьшается.
Усвойте, для чего при сборке поршневого пальца плавающего типа алюминиевый поршень нагревается до 70-80° С.
При изучении устройства головки цилиндров обратите внимание, какие материалы применяются для ее изготовления. В карбюраторных двигателях наиболее подходящим материалом является алюминиевый сплав, имеющий хорошую теплопроводность. Применение головок из алюминиевого сплава в этих двигателях позволяет увеличить степень сжатия.
Для дизельных двигателей головка отливается из чугуна. Исключение составляет двигатель КамАЗ-740, в котором головка отлита из алюминиевого сплава, причем для каждого цилиндра отдельно.
Разберитесь, чем отличается головка цилиндров двигателя с разным расположением клапанов.
Важным элементом головки цилиндров является камера сгорания. Изучите формы камер сгорания, применяемые в карбюраторных и дизельных двигателях внутреннего сгорания, какое влияние она оказывает на процесс сгорания.
Плотное прилегание головки блока обеспечивается прокладкой. Ознакомьтесь со схемой затяжки гаек и болтов крепления головки блока.
Сложной и дорогой деталью кривошипно-шатунного механизма является коленчатый вал. Прежде всего, выясните, из каких материалов изготавливают коленчатые валы. Выясните, на каких двигателях коленчатый вал отлит из высокопрочного магниевого чугуна, в чем преимущество чугунных коленчатых валов перед стальными, литых перед штампованными.
Форма коленчатого вала зависит от числа цилиндров, их расположения и тактности двигателя. Необходимо разобраться, из каких элементов состоит коленчатый вал, для чего они служат.
Шатунные и коренные шейки для повышения износоустойчивости подвергают поверхностной закалке т.в.ч., после чего их шлифуют и полируют. Изучите назначение противовесов. Они разгружают подшипники коленчатого вала от центробежных сил.
Обратите внимание на масляные каналы и грязеуловители коленчатого вала, их назначение. Разберитесь, какие детали крепятся на переднем и заднем концах коленчатого вала. На двигателях КамАЗ-740 распределительная шестерня закреплена не на переднем, а заднем конце коленчатого вала. На переднем конце имеется лишь шестерня привода масляного насоса. Коренные подшипники коленчатого вала по своей конструкции выполнены аналогично шатунным. Здесь применяют такие же антифрикционные материалы. Исключение составляет двигатель ЯМЗ-240, коренные подшипники которого цилиндрические роликовые.
Коленчатый вал нуждается в ограничении осевого смещения. Для этого один из подшипников выполняют упорным. В карбюраторных двигателях в большинстве случаев упорным является передний коренной подшипник. У дизельных двигателей обычно задний или средний.
Обратите внимание на зубчатый венец посредине коленчатого вала на двигателе А-41. Он служит для приведения в действие специального уравновешивающего механизма, расположенного в картере.
Передний и задний концы коленчатого вала, выходящие из картера, должны быть уплотнены во избежание утечки масла.
Разберитесь в переднем и заднем уплотнениях коленчатого вала разных двигателей. При этом обратите внимание, как работает маслогонная нарезка (накатка) и маслоотражательный гребень, имеющийся на заднем конце некоторых коленчатых валов.
Разберитесь, какую роль выполняет маховик в двигателе, как он закрепляется на коленчатом валу. Необходимо знать, что коленчатый вал подвергается динамической балансировке вместе с маховиком, а иногда и со сцеплением. Поэтому он должен быть закреплен в определенном положении. На ободе маховика некоторых дизельных двигателей имеются отверстия для проворачивания коленчатого вала при регулировке. В карбюраторных двигателях на переднем конце коленчатого вала имеется храповик, который используется при ручном запуске.
Разберитесь, какие метки имеются на ободе маховика, и для чего они служат.
Необходимо знать способы крепления двигателя на раме. На различных двигателях применяют крепление в 3-х, 4-х, 5-ти точках. Разберитесь в этих способах крепления.
Изучая эту тему, нельзя ограничиваться усвоением общего устройства деталей. Технику необходимо знать особенности устройства деталей различных марок двигателей.
Вопросы для самоконтроля
1 Назначение кривошипно-шатунного механизма и его основные детали.
2 Способы изготовления цилиндров их сравнение и применение.
3 Из каких материалов изготавливается блок цилиндров автотракторных двигателей?
4 Как уплотняются мокрые гильзы на разных двигателях?
5 Конструктивно-технологические меры, повышающие долговечность цилиндров.
6 Из какого материала изготавливаются поршни и почему?
7 Какими способами предотвращается заклинивание поршня в цилиндре на различных двигателях?
8 Как улучшается прирабатываемость поршня в цилиндре?
9 Способы крепления поршневого пальца.
10 Преимущества плавающего способа крепления поршневого пальца.
11 Какие сечения могут иметь компрессионные поршневые кольца? Объясните их преимущества и недостатки.
12 Из какого материала изготавливают компрессионные и маслосъемные кольца?
13 Объясните назначение компрессионных и маслосъемных колец.
14 Какими конструктивно-технологическими мерами увеличивают износоустойчивость, долговечность и прирабатываемость поршневых колец?
15 Способы стопорения гаек шатунных болтов.
16 Почему нельзя обезличивать крышку нижней головки и шатун?
17 Для чего нижняя головка шатуна некоторых двигателей имеет разъем под углом?
18 Типы и устройство тонкостенных вкладышей. Какие антифрикционные материалы используются для них?
19 С какой целью поршневой палец на некоторых двигателях имеет смещение от оси поршня?
20 Преимущества головок блока цилиндров из алюминиевого сплава.
21 Почему гайки шпилек крепления головки блока необходимо затягивать по определенной схеме?
22 Какие типы камер сгорания применяются на различных двигателях?
23 Из каких материалов изготавливается коленчатый вал?
24 Объясните назначение противовесов коленчатого вала.
25 От чего зависит количество коренных и шатунных шеек и форма коленчатого вала?
26 Назначение грязеуловителей коленчатого вала.
27 Конструктивно-технологические меры, повышающие долговечность коленчатого вала.
28 Как устроены подшипники коленчатого вала?
29 Каким образом коленчатый вал фиксируется от осевых смещений на разных двигателях?
30 Объясните, как уплотняется коленчатый вал в картере.
31 Назначение и крепление маховика.
32 Способы крепления двигателя на раме.
3 Газораспределительный механизм
Методические указания
Газораспределительный механизм служит для своевременного впуска в цилиндры свежего заряда (горючая смесь или воздуха) и выпуска отработавших газов, а также для герметизации цилиндров при тактах сжатия и расширения.
Изучите общее устройство газораспределительного механизма с нижним (боковым) и с верхним расположением клапанов и их работу.
Разберитесь, почему, несмотря на сложность устройства, большее распространение получил газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов (с подвесными клапанами). ГРМ с верхним расположением клапанов обеспечивает лучшее наполнение цилиндров свежим зарядом, доступнее для регулировок и обслуживания, а в карбюраторных двигателях способствует получению более высокой степени сжатия.
Обратите внимание на то, что газораспределение с верхним расположением клапанов может быть выполнено с нижним и верхним расположением распределительного вала. В последнем случае газораспределительный механизм упрощается по конструкции, но при этом усложняется привод распределительного вала. Для уменьшения шума в таком приводе в последнее время получает распространение, вместо цепного, ременный привод. Обратите внимание, какое передаточное число имеет привод распределительного вала.
Изучите фазы газораспределения. Запомните, что фазы газораспределения - это углы отклонения открытия и закрытия клапанов от «мертвых» точек, выраженные в градусах поворота коленчатого вала.
У быстроходных автотракторных двигателей впускной клапан начинает открываться с опережением, т.е. раньше верхней «мертвой» точки (ВМТ), а закрывается с запаздыванием, т.е. позже нижней «мертвой» точки (НМТ). Выпускной клапан открывается с опережением, т.е. до НМТ, а закрывается с запаздыванием, т.е. позже ВМТ. Этим добиваются увеличения продолжительности впуска и выпуска, что способствует увеличению мощности двигателя.
Фазы газораспределения изображаются в виде диаграммы. Научитесь "читать” диаграммы. Определите продолжительность впуска и выпуска по диаграмме для некоторых изучаемых двигателей. Выясните, что называется перекрытием клапанов. Рассчитайте перекрытие клапанов по диаграмме фаз газораспределения. Какое значение имеет перекрытие клапанов в рабочем процессе двигателя? Фазы газораспределения зависят от профиля кулачков, от величины тепловых клапанных зазоров и быстроходности двигателя.
Необходимо разобраться, с какой целью в газораспределительном механизме предусматривается тепловой клапанный зазор, чему он равен для разных двигателей, где и чем измеряется, что предусмотрено для его регулировки. Разберитесь, какое влияние оказывает на работу двигателя уменьшенный и увеличенный против нормы тепловой клапанный зазор.
Далее необходимо изучить устройство деталей газораспределительного механизма.
Изучая распределительный вал, обратите внимание на устройство подшипников, расположение кулачков, эксцентрика, шестерни для привода масляного насоса. Уясните разницу в устройстве распределительного вала карбюраторных и дизельных двигателей.
Привод распределительного вала у автомобильных и тракторных двигателей отличается друг от друга. Уясните себе разницу в устройстве, какие шестерни и почему должны зацепляться по меткам.
Для уменьшения шума и плавного зацепления распределительные шестерни имеют косые зубья. На некоторых двигателях они изготавливаются из пластмассы (текстолит).
При работе косозубых шестерен возникает осевое усилие на распределительном валу. Поэтому один из подшипников (обычно передний) делается упорным. Изучите конструкцию этого подшипника.
Изучите устройство цепного привода распределительного вала.
Изучая устройство клапанов, обратите внимание на материалы, из которых изготовляются впускные и выпускные клапаны, выясните, почему диаметр тарелки впускного клапана больше, чем у выпускного. Надо усвоить, какими способами добиваются увеличения срока службы выпускного клапана. Для этого фаски клапанов наплавляются жаростойким сплавом, стержень клапана может заполняться металлическим натрием, на некоторых двигателях применяется механизм принудительного проворачивания клапана. Иногда в креплении пружины применяется дополнительная деталь — коническая втулка, в которой находятся сухарики. Конус втулки не совпадает с конусом опорной тарелки (шайбы), благодаря этому под давлением коромысла при каждом открытии клапан проворачивается на небольшой угол. Уясните, каким образом перечисленные меры увеличивают стойкость выпускного клапана, а также на каких двигателях применен тот или иной способ. В результате газовой коррозии разрушаются не только фаски клапанов, но и их седла. Поэтому они изготавливаются в виде вставных колец из жаростойкого чугуна, чтобы их можно было заменять. Выясните, на каких двигателях применяются вставные седла только для выпускных клапанов, на каких — для обоих, и на каких они вообще отсутствуют. Направляющие втулки клапанов изготавливаются металлокерамическими или чугунными. Металлокерамические втулки имеют пористое строение, благодаря чему улучшается смазка стержня клапана. Изучая клапанные пружины и их крепление, необходимо уяснить, на каких двигателях и почему применяются двойные пружины, а также различие в способах крепления пружин у разных двигателей. Обратите внимание на направление навивки внутренней и внешней пружины. Выясните, как предупреждается проваливание клапана в случае обрыва пружины. Обратите внимание, для чего пружины подвергаются дробеструйной обработке. Выясните, какие типы толкателей применяются на автотракторных двигателях. Тарельчатые толкатели, применяемые при нижнем расположении клапанов, имеют болты с контргайками для регулировки клапанного зазора. Цилиндрические имеют форму стаканчиков с отверстием для слива масла.
Роликовые толкатели, хотя и сложны по устройству, но заменяют трение скольжения на трение качения, благодаря чему уменьшается износ, как кулачка, так и самого толкателя.
Выясните, для чего и как обесп