Будівельні машини і устаткування, довідник
До атегорія:
Загальні відомості про автогрейдерах
Двигуном внутрішнього згоряння (ДВЗ) називається такий поршневий теплової двигун, в якому теплова енергія, що виникає в циліндрах при згорянні горючої суміші, перетворюється в механічну за рахунок впливу на поршні газоподібних продуктів згоряння, що володіють високим тиском і температурою (до 2400 ° С і 8 МПа ). При цьому поршні, переміщаючись під тиском продуктів згоряння, приводять в обертання через кривошипно-шатунний механізм колінчастий вал двигуна, а від нього - трансмісію машини.
Принципова схема ДВС представлена на рис. 6.1. З неї видно, що поршень може переміщатися в циліндрі з крайнього верхнього положення, або верхньої мертвої точки (ВМТ), в крайнє нижнє положення, або до нижньої мертвої точки (НМТ), на відстань, відповідне ходу поршня.
Від НМТ поршень може переміщатися тільки вгору до ВМТ. Таким чином, подвійний хід поршня (вниз і вгору) відповідає повному обороту валу. Значить, якщо забезпечити своєчасне потрапляння в циліндр горючої суміші, її стиснення і згорання, а потім видалення продуктів згоряння і заповняти циліндра горючою сумішшю, можна домогтися постійного обертання колінчастого вала двигуна. На цьому заснована робота ДВС. А сама сукупність повторюються в певній послідовності процесів впуску горючої суміші, її стиснення, згоряння з подальшим розширенням і випуску продуктів згоряння в атмосферу носить назву робочого циклу ДВС. Частина робочого циклу, відповідна переміщенню поршня з одного крайнього положення в інше, називається тактом.
Якщо повний робочий цикл ДВС відбувається за чотири такту (4 ходи поршня), т. Е. За два повних про рота колінчастого вала, то такий двигун називається чотиритактним; якщо ж робочий цикл складається з двох тактів (2 ходу поршня), то двигун вважається двотактним. На рис. 6.1 видно, що порожнина циліндра сполучається з зовнішнім середовищем за допомогою двох отворів, що закриваються клапанами або іншим чином. Одне з отворів є впускним і призначене для впуску горючої суміші або повітря, інше - випускним і служить для випуску продуктів згоряння. Впускний і випускний отвори можуть або повністю перекриватися, або закриватися поперемінно.
Коли поршень займає крайнє верхнє положення, над ним залишається вільний простір об'ємом Ус, яке є так званої камерою згоряння. При переміщенні поршня в НМТ в циліндрі звільняється обсяг Ур, званий робочим, який разом з об'ємом камери згоряння Vc утворює повний обсяг циліндра: V "= Ус + Vp. Таким чином, поршень, переміщаючись в зворотному напрямку від НМТ до ВМТ, змінює обсяг циліндра з V "до VQ, т. Е. Багато разів стискає газоподібні речовини. Тому ставлення повного обсягу циліндра V "до обсягу камери згоряння VQ показує так звану ступінь стиснення в циліндрі е = Vn / Vc, т. Е. Величину стиснення горючої суміші в момент її займання. Ця величина залежить від конструкції ДВС. Так, у дизельних двигунів вона сягає величини 14 ... 22, а у карбюраторних 6 ... 10. Коли робочий об'єм одного циліндра Vp множиться на їх число, виходить робочий об'єм двигуна Ул.
Мал. 6.1. Принципова схема ДВС
Залежно від виду застосовуваного палива ДВС можуть бути дизельними (використовується дизельне паливо) і карбюраторними (паливом є бензин, газ). На автогрейдерах основними двигунами є багатоциліндрові чотиритактні дизельні двигуни, як пускові на них використовуються одноциліндрові двотактні бензинові двигуни. Загалом, принципи роботи дизельних і карбюраторних двигунів подібні. Основна відмінність полягає в тому, що в карбюраторних двигунах для займання робочої суміші (суміші парів палива, повітря, залишкових газів) в циліндрах використовується спеціальна електрична система запалювання, а на дизельних двигунах - займання палива, що впорскується під високим тиском в камеру згоряння, походить від високої температури повітря, що перевищує температуру спалаху суміші палива і повітря, стиснутого в камері згоряння поршнем. Крім того, в дизельних двигунах спочатку циліндри наповнюються повітрям, а не горючою сумішшю (суміш мелкораспиленном рідкого або газоподібного палива з повітрям), як у карбюраторних, і стискається повітря, а не горюча суміш (тому-то ступінь стиснення, температура і тиск в циліндрах у дизельних двигунів вище, ніж у карбюраторних). У зв'язку з цим для дизельних двигунів потрібна спеціальна система уприскування палива під тиском, в той час як у карбюраторних двигунів горюча суміш надходить за рахунок розрідження, створюваного поршнями.
Принцип роботи чотиритактного дизельного двигуна. Перший такт - впуск повітря (рис. 6.2, а) проводиться при русі поршня від ВМТ до НМТ за рахунок створюваного в циліндрі розрідження через відкритий впускний клапан, який відкривається з випередженням до приходу поршня в ВМТ і закривається з запізненням після досягнення поршнем НМТ.
Мал. 6.2. Принцип роботи чотиритактного дизельного двигуна: а - перший такт - впуск повітря; 6 - другий такт - стиснення повітря; в - третій такт - робочий хід; 4 четвертий такт - випуск відпрацьованих газів; 1 - колінчастий вал; 2 - шатун; 3 - поршень; 4 - впускний клапан; 5 - форсунка; 6 - випускний клапан; 7 - циліндр
Другий такт - стиск повітря (рис. 6.2,6) відбувається при русі поршня від НМТ до ВМТ при закритих впускному і випускному клапанах. В кінці стиснення тиск повітря досягає 3 ... 4 МПа при температурі вище 500 ° С. У момент, коли поршень дещо не доходить до ВМТ, за допомогою форсунки проводиться впорскування палива під тиском 20 ... 40 МПа. У нагрітому повітрі розпорошену паливо самозаймається і згорає.
Третій такт - робочий хід (рис. 6.2, в) відбувається при закінчується згорянні палива і розширенні продуктів згоряння, що супроводжується переміщенням поршня від ВМТ до НМТ. З метою кращої подальшої очистки порожнини циліндра від відпрацьованих газів випускний клапан відкривається до моменту підходу поршня у НМТ.
Четвертий такт - випуск відпрацьованих газів (рис. 6.2, г) проводиться при русі поршня від НМТ до ВМТ, коли випускний клапан відкритий. Після цього робочий цикл двигуна повторюється.
Принцип роботи двотактного карбюраторного двигуна. На відміну від дизельного двигуна для утворення горючої суміші в ньому використаний карбюратор, а система запалювання зі свічкою, вставленої в головку циліндра, служить для запалювання горючої суміші (рис. 6.3). На відміну від чотиритактного карбюраторного двигуна в двотактному двигуні з крівошіп- но-камерної продувкою відсутні клапани, а впускний і випускний отвори перекриваються самим поршнем. Крім того, є продувні отвір і для подачі горючої суміші від карбюратора в циліндр використовується герметичний картер двигуна.
В одному такті двотактного двигуна зосереджені не один, а два описаних вище процесу.
Перший такт - робочий хід поршня (рис. 6.3, а, б) починається, коли поршень, перекривши випускне і пневматичні отвори і відкривши впускний отвір, підходить до ВМТ. Тоді спрацьовує свічка, іскра від якої запалює стиснуту робочий суміш, в камері згоряння різко підвищується температура і тиск (до 2,5 МПа). Поршень, під тиском переміщаючись вниз, спочатку закриває впускний отвір і починає стискати робочу суміш в картері 8 двигуна, а потім відкриває випускний отвір 2 і пневматичні, через які під тиском (0,1 МПа) робочої суміші з картера проводиться видалення відпрацьованих газів і продування робочої порожнини циліндра. При цьому відбивач, встановлений на голівці поршня, направляє робочу суміш по всій порожнини циліндра, сприяючи його очищенню від продуктів згоряння. Коли поршень досягає НМТ, починається його рух вгору.
Мал. 6.3. Принцип роботи двотактного карбюраторного двигуна: а - початок робочого ходу поршня; б-кінець робочого ходу поршня; 1 - впускний отвір; 2 - випускний отвір; 3 - шатун; 4 - циліндр; 5 - поршень; 6 - свічка; 7 - продувні отвір; 8 - картер; 9-колінчастий вал; 10-карбюратор
Другий такт - стиск робочої суміші починається з триваючого видалення відпрацьованих газів і впуску в надпоршневомупростір робочої суміші. У міру руху поршня вгору спочатку перекривається продувні отвір, а потім і випускне, після чого робоча суміш стискається протягом всього руху поршня до ВМТ. У той момент, коли нижній край поршня відкриває впускний отвір, починається впуск горючої суміші в порожнину картера (в підпоршневу простір). Потім робочий цикл повторюється.
Принцип і особливості роботи поршневих ДВС визначили наявність у них таких основних механізмів і систем: кривошипно-шатунний механізм, що перетворює зворотно-поступальний рух поршня під впливом тиску газів в обертальний рух колінчастого вала; механізм газорозподілу, призначений для своєчасного наповнення циліндрів горючою сумішшю або повітрям і випуску відпрацьованих газів в атмосферу; система мастила, призначена для очищення і подачі до трущимся зв'язаних поверхонь двигуна необхідного для змащення і охолодження цих поверхонь кількості масла; система охолодження, що служить для охолодження всіх нагріваються деталей двигуна шляхом відводу від них тепла; система харчування, призначена для подачі в циліндри дозованої кількості палива або горючої суміші в розпиленому стані; система запалювання (у карбюраторних двигунів), що служить для примусового займання робочої суміші в циліндрах; система пуску, призначена для швидкого і впевненого запуску двигуна при будь-яких температурних умовах.
Роботу ДВС характеризує такий параметр, як ефективна потужність N3, що є потужністю, що знімається з колінчастого вала двигуна для виробництва корисної роботи. Потужність вказана в паспорті на двигун. Крім того, в паспорті дається і регуляторна характеристика двигуна, т. Е. Залежно потужності і крутного моменту на валу двигуна від частоти його обертання.
Реклама:
Читати далі: Класифікація і технічна характеристика ДВС автогрейдера
До атегорія: - Загальні відомості про автогрейдерах