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.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
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, 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.
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. 1. 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. 2. 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, 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.
На отечественных тракторах установлены поршневые двигатели внутреннего сгорания. Принцип их работы основан на свойстве нагреваемых газов расширяться.
Ниже приведено назначение механизмов и систем двигателей.
Кривошипно-шатунный механизм воспринимает силу давления газов, нагревшихся при сгорании топливовоздушной смеси, и преобразует возвратно-поступательное движение поршйя во вращательное движение коленчатого вала. Этот механиз двигателя состоит из цилиндра с головкой, поршня с кольцами поршневого пальца, шатуна, коленчатого вала, маховика картера (с поддоном).
Распределительный механизм своевременно впускает в цилиндр топливовоздушную смесь (у карбюраторных двигателей) или воздух (у дизелей) и выпускает из цилиндра отработавшие газы. Механизм образуют распределительный вал, шестерни, клапаны и их пружины, коромысла, штанги и толкатели.
Система питания и регулирования обеспечивает двигатель нужным количеством топливовоздушной смеси определенного состава.
Система охлаждения поддерживает нормальный тепловой режим работающего двигателя.
Система смазки подает масло к трущимся деталям двигателя, которое уменьшает трение и износ.
Система зажигания обеспечивает у карбюраторных двигателей воспламенение в цилиндре рабочей смеси.
Система пуска обеспечивает пуск двигателя.
Если перемещать поршень в цилиндре, коленчатый вал начнет вращаться, и наоборот, если вращать коленчатый вал, поршень будет двигаться вверх и вниз, т. е. возвратно-поступательно.
Крайние положения поршня называют мертвыми точками: в верхней мертвой точке ( ВМТ ) поршень наиболее удален от оси коленчатого вала, а в нижней ( НМТ ) максимально приближен к оси коленчатого вала. В мертвых точках скорость поршня равна нулю.
Устройство гусеничного трактора
Расположение основных частей и сборочных единиц гусеничного трактора показано на рисунке.
Рисунок. Схема расположения основных частей, механизмов и деталей гусеничного трактора: 1 — двигатель; 2 — гидравлическая навесная система; 3 — прицепное устройство; 4 — ведущее колесо; 5 — планетарный механизм; 6 — конечная передача; 7 — коробка передач; 8 — соединительный вал; 9 — сцепление; 10 — гусеничная цепь; 11 — направляющее колесо; 12 — главная передача.
Двигатель 1 преобразует химическую энергию топлива и атмосферного воздуха во вращательное движение и переносит его к потребителям — ведущим колесам и ВОМ.
Трансмиссия трансформирует вращательное движение, распределяет его и переносит к ведущим колесам (звездочкам гусениц). Трансмиссия состоит из сцепления 9, соединительного вала 8, коробки передач 7, механизмов поворота 5, главной 12 и конечных 6 передач.
Ходовая часть объединяет все сборочные единицы в одно целое и служит для перемещения трактора по опорной поверхности. В состав ходовой части входят остов (рама), подвеска и движитель, включающий в себя ведущие колеса 4 (звездочки), направляющие колеса 11, поддерживающие ролики и гусеничные цепи 10. Движитель взаимодействует с опорной поверхностью (почвой) и преобразует подведенное трансмиссией вращательное движение в поступательное движение трактора.
Механизмы управления, воздействуя на ходовую часть, изменяют траекторию движения трактора, останавливают и удерживают его неподвижно.
Рабочее оборудование трактора состоит из механизма навески 2 с гидроприводом, прицепного устройства 3, ВОМ и приводного шкива. Навесная система предназначена для крепления навесных машин на трактор и управления их работой. С помощью прицепного устройства буксируют различные прицепные машины и транспортные средства. ВОМ используют для приведения в действие рабочих органов агрегатируемых машин.
Вспомогательное оборудование трактора — это кабина с подрессоренным сиденьем, капот, приборы освещения и сигнализации, системы отопления и вентиляции, компрессор и др.
Принцип работы тракторного двигателя
Двигателем называется машина, преобразующая какой-либо вид энергии в энергию, расходуемую на механическую работу.
В тракторном двигателе эта работа совершается за счет тепловой энергии, выделяющейся в его цилиндрах при сгорании топлива. Такие двигатели называются двигателями внутреннего сгорания. Они подразделяются по способу образования и воспламенения рабочей смеси (дизельные и карбюраторные), количеству тактов рабочего цикла (четырехтактные и двухтактные), числу цилиндров (одноцилиндровые, двухцилиндровые и многоцилиндровые).
Схема двигателя: 1 — коленчатый вал; 2 — маховик: 3 — остов двигателя; 4— цилиндр; 5— шатун; 6— поршень- 7 — поршневой палец; 8 — головка цилиндра; 9 — клапаны; 10 — передаточные детали; 11— кулачковый вал; 12 —распределительные шестерни
Чтобы понять принцип работы тракторного двигателя, рассмотрим его упрощенную схему (рис.). В цилиндр 4, закрытый головкой 8, плотно вставлен поршень 6, который может в нем перемещаться. При помощи пальца 7 и шатуна 5 поршень соединен с коленчатым валом 1, имеющим на одном конце тяжелое колесо— маховик 2. Перечисленные детали 1, 2, 4—8 образуют кривошипно-шатунный механизм.
При перемещении поршня в цилиндре коленчатый вал вращается. Крайние положения поршня, когда он как бы останавливается и начинает движение в обратную сторону, называются мертвыми точками механизма. Таких точек две: верхняя (в.м.т.) и нижняя (н.м.т.).
Путь от одной мертвой точки до другой называется ходом поршня. За каждый ход коленчатый вал поворачивается на половину оборота.
Пространство над поршнем, находящимся в в.м.т., называется объемом камеры сгорания, а пространство, расположенное над поршнем, когда он находится в н.м.т. — полным объемом цилиндра.
Объем цилиндра, освобождаемый поршнем при его движении от в.м.т. до н.м.т., называется рабочим объемом цилиндра. Рабочий объем всех цилиндров, выраженный в литрах, называется литражом двигателя.
В головке цилиндра имеются впускное и выпускное окна, закрытые клапанами. В точно определенные моменты они открываются и закрываются при помощи распределительного механизма, в который, кроме клапанов, входят кулачковый вал 11, передаточные детали 10 и распределительные шестерни 12.
Повернем коленчатый вал так, чтобы поршень подошел к в.м.т. Если продолжать вращение вала, то поршень, соединенный с шатуном, начнет уходить вниз, создавая над собой разрежение в цилиндре. В это время впускной клапан откроется и в цилиндр начнет поступать окружающий воздух. Когда поршень займет нижнее положение, оба клапана будут закрыты. Дальнейший поворот вала заставит поршень идти вверх и сжимать воздух, заполнивший цилиндр.
При положении поршня в в.м.т. весь воздух, ранее занимавший полный объем цилиндра, будет сжат в камере сгорания.
Число, показывающее, во сколько раз уменьшается объем (сжимается) воздуха (или смеси топлива с воздухом) в цилиндре двигателя, называется степенью сжатия е.
Сильно сжатый воздух нагревается до высокой температуры. В такой воздух впрыскивается мелкораспыленное топливо. Оно воспламеняется, соприкасаясь с горячим воздухом. При горении топлива образуются газы. От высокой температуры они стремятся расшириться. Поэтому давление в цилиндре резко повышается. Под действием этого давления поршень перемещается вниз, совершая механическую работу.
Движение поршня посредством шатуна и коленчатого вала передается маховику. В конце хода поршня вниз открывается выпускной клапан. Тяжелый маховик, получив разгон, выводит механизм из н.м.т. Поршень под действием шатуна поднимается и выталкивает из цилиндра отработавшие газы, освобождая его для следующей порции свежего воздуха. При вращении коленчатого вала все процессы в цилиндре повторяются, что обеспечивает непрерывную работу двигателя.
Следовательно, работа двигателя основана на свойстве газов при нагревании расширяться. Она слагается из четырех ходов поршня. Каждому ходу соответствует один из следующих четырех процессов: впуск свежего воздуха, сжатие его, расширение газов в результате сгорания топлива, выпуск отработавших газов. Каждый из таких ходов поршня, во время которого протекают те или иные процессы, называется тактом.
Нетрудно заметить, что из четырех тактов один — расширение газов — совершает полезную работу. Этот такт называется рабочим ходом. Три остальных такта — вспомогательные. Они совершаются за счет энергии рабочего хода.
Совокупность чередующихся в определенном порядке тактов называется рабочим циклом двигателя.
В зависимости от числа ходов поршня, составляющих рабочий цикл, двигатели бывают четырехтактными и двухтактными.
У двигателя, схему работы которого мы рассмотрели, топливо впрыскивается в цилиндр и воспламеняется от высокой температуры сильно сжатого воздуха. Такой двигатель называется дизельным.
Двигатель, в котором горючая смесь (топливо с воздухом) образуется не в цилиндре, а в особом приборе — карбюраторе и затем поступает в цилиндр, где превращается в рабочую смесь и воспламеняется электрической искрой, называется карбюраторным.
Устройство колесного трактора
Назначение составных частей колесного трактора то же, что у гусеничного.
Рисунок. Схема расположения основных частей, механизмов и деталей колесного трактора: 1 — управляемое колесо; 2 — передний мост; 3 — двигатель; 4 — механизм навески; 5 — ведущее колесо; 6 — конечная передача; 7 — дифференциал; 8 — главная передача; 9 — коробка передач; 10 — сцепление.
Ходовая часть и механизмы управления колесного трактора состоят из остова, переднего моста 2, ведущих 5 и управляемых 1 колес, рулевого управления. Между главной 8 и конечной 6 передачами установлен дифференциал 7.
Устройство системы охлаждения тракторного дизельного двигателя
В систему охлаждения входят специальные трубопроводные магистрали, которые отводят тепло, выделяющееся при работе двигателя внутреннего сгорания. За счёт функционирования всей системы поддерживается оптимальная температура, необходимая для стабильной работы всего силового агрегата.
Чтобы эффективно охладить мотор трактора МТЗ, постоянно работает специальная система охлаждения принудительного типа. В тракторном двигателе, благодаря работе насоса, жидкость циркулирует по замкнутому циклу. В качестве охлаждающей жидкости используются антифриз или тосол.
В состав системы охлаждения входят следующие основные элементы:
- Центробежный насос для обеспечения постоянной циркуляции тосола.
- Охлаждающий радиатор пластинчатого типа. Он состоит из горизонтальных пластин, латунных трубок, заливного и сливного бачков.
- Вентилятор для охлаждения радиатора.
- Термостат для контроля температуры охлаждающей жидкости в системе.
- Шторка радиатора. Эта деталь служит для регулирования интенсивности воздушных потоков вентилятора.
Интервал замены масла
Суровые условия использования в конечном итоге приводят к ухудшению качества смазочных материалов из-за сложных механизмов работы двигателя. Интервалы замены обычно составляют от 3000 миль для коротких поездок и тяжелых условий вождения. Но каждый производитель представляет свою уникальную схему и работу смазочной системы двигателя трактора, поэтому необходимо следовать индивидуальным предписаниям по замене масла. Также многое зависит от рекомендаций конкретных производителей транспортных средств и сведений из руководств к машинам.
Основные компоненты смазочной системы
Масляный поддон представляет собой резервуар в форме чаши. Он собирает моторное масло, благодаря чему жидкость циркулирует в двигателе. Масляный поддон расположен под картером и хранит моторное масло, когда мотор не работает.
Плохие дорожные условия могут повредить масляный поддон. Поэтому производители обеспечивают защиту от камней и прочих элементов, способных повредить эту часть трактора. Защитный кожух поддона поглощает удары на неровной дороге и защищает от повреждений.
Масляный насос представляет собой устройство, которое помогает смазочному маслу циркулировать ко всем движущимся частям внутри двигателя. Эти детали включают подшипники коленчатого и распределительного валов, а также толкатели клапанов. Обычно он находится внизу картера, рядом с масляным картером. Насос подает масло к масляному фильтру, который очищает и отправляет его дальше. Затем масло достигает различных движущихся частей двигателя через специальные каналы.
Даже мелкие частицы могут забить масляный насос и каналы. Блокировка устройства может привести к серьезному повреждению или даже к полному заклиниванию двигателя. Чтобы этого избежать, масляный насос состоит из сетчатого фильтра и перепускного клапана. Поэтому необходимо регулярно менять моторное масло и фильтр в соответствии с рекомендациями производителя.
Для повышения производительности и продления срока службы двигателя очень важно, чтобы моторное масло быстро достигало движущихся частей двигателя. Для этого производители устанавливают в двигателе масляные каналы. Это не что иное, как серия взаимосвязанных каналов, по которым масло подается в отдаленные составляющие компоненты двигателя. Они состоят из больших и малых каналов, просверленных внутри блока цилиндров. Более крупные каналы соединяются с меньшими и подают моторное масло в головку блока цилиндров и верхние распределительные валы. Масляные каналы также подают масло к коленчатому валу, подшипникам коленчатого вала и подшипникам распределительного вала через просверленные в них отверстия.
Масляный радиатор — устройство, которое охлаждает моторное масло, когда оно становится слишком горячим. Маслоохладитель передает тепло от моторного масла охлаждающей жидкости двигателя через свои ребра. В дополнение элемент контролирует вязкость, а также поддерживает качество смазочного материала, предотвращает перегрев двигателя и защищает от износа.
Поршневые кольца обеспечивают скользящее уплотнение, предотвращающее утечку воздуха или топлива. Гидродинамическая смазка работает в центре стенки цилиндра и поршневых колец автомобиля, когда те находятся в хорошем состоянии. Кольцо контроля масла поддерживает минимальную толщину покрытия смазывающего вещества. Деталь расположена после поршневых колец, что позволяет устранять излишки масла прямо в поддон. Для смазки следующего кольца будет доступна масляная пленка, оставшаяся на стенке цилиндра. Разложение масла происходит из-за утечки воздушной смеси или топлива из камеры сгорания в масляный поддон. Чаще всего, это становится основной причиной, по которой возникает необходимость постоянно доливать масляную жидкость в двигатель при снижении уровня по неочевидным причинам.
Необходимость использования смазки в двигателе
Смазочная система двигателей тракторов:
- Минимизирует потери мощности за счет уменьшения трения между движущимися частями.
- Снижает износ движущихся составляющих.
- Обеспечивает охлаждающий эффект горячим деталям двигателя.
- Обеспечивает амортизацию от вибрации мотора.
- Осуществляет внутреннюю очистку.
- Помогает защитить поршневые кольца от газов под высоким давлением в цилиндре.
Без выполнения данных процедур любой двигатель, вне зависимости от особенностей конструкции, будет обречен на быстрое изнашивание.
