Рабочий процесс двигателей внутреннего сгорания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Институт управления инженерными системами

города Красноярска.

Контрольная работа

По «Автомобилям и тракторам»

Модели машин

Модель легкового - ВАЗ 21214

Грузовой ГАЗ 3309 / двигатель Д-245.30

Трактор

Колёсный К 744Р1

Гусеничный Дт 75м

гусеничный трактор карбюраторный двигатель

Компоновочные схемы

Рис. Компоновка гусеничного трактора типа ДТ-75М с передним расположением двигателя и задней кабиной:

1 - двигатель, 2 -- капот двигателя, 3 -- воздухозаборник, 4 - кабина, 5 - рабочее место, б -- цепь, 7 - конечный редуктор. 8 - звездочка, 9 - задний мост, 10 - эластично-балансирная каретка, Л -каток, 12 -- коробка передач, 13 - вал, 14 - муфта сцепления, 15 -- рама, 16 - направляющее колесо, 17 - гидронасос, 18 - радиатор, 19 - выхлопная труба

Различают две компоновки базовых тракторов.

Тракторы с передним расположением двигателя и рабочим местом сзади характеризуются тремя преимуществами: энергия от двигателя к ведущим элементам ходовой части передается кратчайшим путем с наибольшим к. п. д.; с рабочего места можно наблюдать за задними орудиями (рыхлителем и ковшом скрепера); обеспечен необходимый доступ к основным механизмам трактора для обслуживания и ремонта.

Тракторы с передним расположением двигателя могут быть цельнорамной и безрамной конструкций.

Трактор Дт 75м

Недостатки:

1. Запрещается включать ходоуменьшитель на V...VII передачах. При включении на этих передачах ходоуменьшителя возможны значительные перегрузки и поломки шестерен КПП и ходоуменьшителя.

2. Резервными передачами, получаемыми путем включения УКМ, следует пользоваться только для преодоления кратковременных повышенных сопротивлений, возникающих при движении тракторного агрегата.

3. Допускается тяговое усилие на длительной работе с ходоуменьшителем не более 35,00 кН (3500 кгс)

Трактор К-744Р1

Достоинства:

Более высокие тяговые характеристики;

Современный дизайн;

Кабину со встроенным каркасом безопасности и улучшенной обзорностью;

Более комфортные условия для водителя:

легкость управления благодаря гидрообъемному рулевому управлению;

регулируемая по высоте и углу наклона рулевая колонка;

кондиционер и модернизированная система отопления;

подрессоренное сиденье водителя

Классификация и общее устройства АТС.

Автотракторные двигатели. Кривошипно-шатунный механизм ДВС

В машиностроении для изготовления деталей используют различные материалы: черные и цветные металлы и сплавы, порошковые, композиционные, резинотехнические, лакокрасочные материалы, пластмассы и др.

Наибольшее распространение получили стали и чугуны.

Сталь -- это многокомпонентный сплав с содержанием ут- леродадо 2,14%.

Чугун -- сплав с содержанием углерода более 2,14 % и некоторым количеством кремния, марганца и других элементов.

По области применения различают следующие виды сталей: строительные, конструкционные общего и специализированного назначения, инструментальные с особыми химическими свойствами, с особыми физическими свойствами.

По содержанию вредных примесей (серы и фосфора) стали подразделяют на четыре группы:

группа А -- сталь обычного качества с самыми низкими механическими свойствами;

группа Б -- качественная сталь;

группа В -- высококачественная сталь;

группа Г -- особо высококачественная сталь.

Для маркировки стали в России используется буквенно-числовая система.

Углеродистые качественные конструкционные стали маркируются двузначным числом, обозначающим содержание углерода в сотых долях процента (сталь 45 -- 0,45 % углерода).

Углеродистые инструментальные стали маркируются буквой У и цифрой, указывающей содержание углерода в десятых долях процента (сталь У8 -- 0,8 % углерода).

Легированные стали обозначаются следующим образом: сталь асЛ/а/А^Ш), где ас -- содержание углерода в сотых долях процента (при содержании углерода более 1 % цнфру опускают); Л,- -- обозначение легирующего элемента (азот -- А, алюминий -- Ю, бор -- вольфрам -- В, ванадий -- Ф, кобальт -- К, кремний -- С, молибден -- М, марганец -- Г, медь -- Д, никель -- Н, редкоземельные металлы -- Ч, селен -- Е, титан -- Т, фосфор -- П, хром -- X, цирконий -- Ц); а, -- содержание легирующего элемента в процентах. Если после обозначения легирующего элемента цифра не стоит, то его содержание примерно I %. Буква А в конце марки стали обозначает высококачественную сталь, буква Ш -- особо высококачественную. Например, сталь 12ХНЗА -- высококачественная сталь, содержит 0,12 % углерода, 1 % хрома, 3 % никеля.

Некоторые стали содержат дополнительную букву после слова «сталь», обозначающую ее группу или тип, например Ш -- подшипниковая сталь, А -- автоматная сталь.

Качественные углеродистые стали по содержанию углерода подразделяют на низкоуглеродистые (содержание углерода 0,25%), среднеуглеродистые (содержание углерода 0,3…0,5 %), высокоуглеродистые (содержание углерода 0,6…0,85 %).

Низкоуглеродистые стали обладают невысокой прочностью, высокой пластичностью, их применяют для ответственных сварных конструкций и для деталей, упрочняемых цементацией.

Среднеуглеродистые стали (сталь 30 -- сталь 45) применяют после нормализации, улучшения и поверхностной закалки. Такие стали имеют более высокую прочность и лучше обрабатываю 1ся резанием. Их применяют для изготовления мелких деталей, так как они имеют небольшую прокаливаемость.

Высокоуглеродистые стали (сталь 60 -- сталь 85) обладают повышенной прочностью, износостойкостью и упругостью, поэтому их используют для изготовления деталей, работающих при высоких статических и динамических нагрузках.

Низколегированные стали, широко используемые в авто- и тракторостроении, выпускают в виде проката, арматуры, гладкого или периодического профиля, поковок или штамповок.

Улучшаемые стали (легирование: хром, марганец, молибден, ванадий) имеют высокую вязкость и высокий предел текучести, обеспечиваемые сквозной прокаливаемостью и мелкозернистой структурой. Такие стали применяют для изготовления коленчатых валов, зубчатых колес, шатунов, гильз цилиндров и т п

Цементируемые стали содержат 0,1 …0,3 % углерода, обладают высокой твердостью и износоустойчивостью поверхностного слоя, высокой прочностью и вязкостью, хорошо воспринимают цементацию и нитроцементаиию. Из этих сталей изготавливают кулачковые муфты, кулачки, зубчатые колеса, поршневые пальцы, втулки, коленчатые и распределительные валы и т.п.

Автоматные стали (сталь AI2 -- АС14ХГН) применяют при обработке заготовок на станках-автоматах с автоматическим циклом. Обычно эти стали идут на изготовление метизов (болтов, гаек, шпилек, винтов).

Подшипниковые стали (сталь ШХ6 -- ШХ15СГ) используют для изготовления подшипников качения, храповых механизмов, роликов, пальцев машин.

Рессорно-пружинные стали (60С2 -- 50ХГ) имеют высокий предел упругости и предел выносливости, их используют в основном для изготовления пружин и рессор.

Чугун и отличие от стали имеет структуру, в которой углерод находится с связанном и свободном состоянии. Чугун обладает высокой твердостью, низким пределом прочности на растяжение и хорошими демпфирующими свойствами. В машиностроении чаше всего его применяют в виде отливок из серого, высокопрочного, легированного и ковкого чугунов.

Серый чугун содержит свободный углерод в виде пластинок, его применяют для изготовления малоответственных деталей сельскохозяйственных машин.

Высокопрочный чугун получают введением в жидкий серый чугун чистого магния (0,3.. 1 %) и церия (до 0,05 %), что повышает его предел прочности на растяжение. Для повышения прочности и создания специальных чугунов (жаростойких, коррозионно-стойких) их легируют хромом, никелем, читаном, марганцем, медью, алюминием, свинцом и подвергают отжигу, закалке, отпуску. Высокопрочные чугуны применяют в машиностроении для ответственных изделий (корпусов подшипников, картеров коробок передач, коленчатых палов и т.д.).

Ковкий чугун получают длительным отжигом тонкостенных (до 50 мм) отливок из белого чугуна Его не куют, но он достаточно пластичен. Ковкий чугун содержит свободный хлопьевидный графит и по свойствам занимает промежуточное положение между серым и высокопрочным чугунами. В машиностроении его применяют как заменитель стали при изготовлении зубчатых колес, звездочек, звеньев цепей.

Особое место среди конструкционных материалов занимают цветные металлы и сплавы, широко используемые в автостроении вместо черных металлов К ним относятся сплавы на основе алюминия, сплавы на основе меди и антифрикционные сплавы.

Для алюминиевых сплавов характерна относительно большая удельная прочность, близкая к характеристикам среднелегированных сталей. Их подразделяют на литейные и деформируемые. Первые имеют хорошие литейные свойства (высокую жидкотекучесть, малую усадку), хорошо обрабатываются резанием. Вторые обладают удовлетворительной пластичностью, высокой коррозионной стойкостью, хорошо обрабатываются резанием. Большая часть сплавов может упрочняться термообработкой. Деформируемые сплавы в основном применяют для сварных и клепаных соединений элементов конструкций, испытывающих небольшие нагрузки, но требующих высокого сопротивления коррозии (бензобаки, емкости, настилы).

Наиболее высокими механическими свойствами обладают сплавы на основе меди: бронза -- сплав меди с оловом, алюминием, марганцем, кремнием и другими элементами; латунь -- сплав меди с цинком.

Традиционная маркировка имеет следующий вид. Латуни обозначаются буквой Л, бронзы -- Бр. Например, Бр04Ц4С17 -- бронза литейная, олово -- 4%, цинк -- 4 %, кремний -- 17%, остальное -- мель.

Область применения латуни -- трубы, полосы, прутки, мелкие поковки, втулки, сепараторы, винты, лопасти, коррозионно-стойкие детали. Бронзу используют для арматуры, пружин, антифрикционных деталей, вкладышей подшипников и т.д.

Латунь и бронза могут быть литейные и деформируемые.

Антифрикционные сплавы применяют для заливки подшипников скольжения. Такие сплавы имеют низкий коэффициент трения, достаточно пластичны и прочны. Их прочность не должна превосходить прочность установленных в подшипник валов. Применяют сплавы на основе олова или свинца (баббиты), меди, алюминия, цинка.

Баббиты обозначаются буквой Б, далее ставится цифра, показывающая процентное содержание олова, или буква, характеризующая специальный элемент, входящий в сплав.

Для изготовления вкладышей подшипников, работающих при высоких давлениях (более 1 ООО МПа), применяют свинцовую бронзу (БрСЗО).

К неметаллическим конструкционным материалам относятся полимерные материалы (органические и неорганические) -- пластмассы, композиционные материалы, каучуки и резины, клеи и герметики, лакокрасочные покрытия, стекло, керамика.

Чередование тактов двигателя. Механизм газораспределения ДВС

1 -- вал распределительный; 2 -- вал балансирный; 3 -- фланец упорный; 4 -- втулка пружинная; 5 -- зубчатое колесо распределительного вала ведомое; 6 -- гайка-кулачок привода топливного насоса; 7 -- зубчатое колесо балансирного вала ведомое; 8 -- втулка; 9 -- шайба упорная; 10 -- шпонка; 11 -- крышка вала; 12 -- прокладка; 13 -- противовес; 14 -- пружина; 15 -- выступ (метка) смещенного отверстия на крышке центробежного маслоочистителя; 16 -- крышка распределительных шестерен; 17 -- крышка (шкив); А -- установочные метки.

Распределительный вал -- трехопорный, на переднем конце вала на шпонке устанавливается текстолитовая шестерня привода всего механизма. Фиксируется шестерня специальной гайкой с торцевым шлицем, являющаяся одновременно эксцентриковым кулачком привода бензинового насоса. На заднем конце вала, на продолжении третьей опоры шейки, выполнена винтовая шестерня для привода распределителя зажигания и масляного насоса.

С обеих сторон, вовнутрь распределительного вала, запрессованы втулки для балансирного вала и противовеса. Опорами распределительного вала являются отверстия, обработанные под размер вала в теле картера двигателя.

Балансирный механизм -- (шестерни, вал и противовес) приводится во вращение парой косозубых шестерен. Для правильной установки фаз газораспределения и балансирного механизма на шестернях выбиты метки "О", которые при сборке должны быть совмещены.

Толкатели -- плунжерного типа , стальные, с наплавленными торцами (рис. 9). Толкатели выпускных клапанов первого и третьего цилиндров (первая пара со стороны вентилятора) имеют четыре отверстия на цилиндрической поверхности: одно -- вверху для выема толкателя, второе -- в проточке для подвода масла через штанги в головку цилиндров к коромыслам и два -- внизу для слива масла, стекающего по кожухам штанг толкателей из головки.

Вставка толкателей имеет центральное и боковое сверления. Все остальные толкатели не имеют вставок и проточек по наружному диаметру.

Штанги толкателей -- дюралюминиевые трубки с напрессованными стальными наконечниками. В наконечниках просверлены отверстия для прохода смазки.

Штанги толкателей выпускных клапанов 1 и III цилиндров короче и имеют длину 208,9-210,2 мм. При монтаже их нельзя путать с другими штангами. Длина остальных шести штанг 223,9-225,2 мм.

Коромысла клапанов стальные, литые, с регулировочным винтом и контргайкой. Различают правое и левое коромысла.

Валик коромысел клапанов -- стальной, полый, с проточками по наружному диаметру под коромыслами клапанов и отверстиями в них для подвода и слива масла.

Клапаны подвесные, расположены в головке цилиндров. Диаметр впускного клапана -- 34 мм, а выпускного -- 32 мм.

Рабочая фаска выпускных клапанов имеет специальную наплавку. Угол наклона рабочей фаски клапанов -- 45°.

На стержни выпускных клапанов сверху надеты наконечники высокой твердости, так как выпускные клапаны изготовлены из некалящейся жаропрочной стали. Каждый клапан имеет по две пружины -- малую и большую.

Проверка и регулировка зазоров в механизме привода клапанов производится на холодном двигателе.

При регулировке ни в коем случае не следует уменьшать зазоры против нормы. Уменьшение зазоров вызывает неплотную посадку клапанов, падение мощности двигателя и прогар клапанов.

Кожухи штанг и маслосливная трубка представляют собой стальные трубки, запрессованные в головку цилиндров.

Уплотнение кожухов штанг на картере двигателя производится резиновыми уплотнителями, которые поджимаются пружинами. Маслосливная трубка уплотняется резиновой прокладкой. Резиновые уплотнения устанавливаются вместе с головками цилиндров.

Крышка распределительных шестерен выполнена из магниевого сплава, фиксируется на картере коленчатого вала двумя контрольными штифтами и крепится болтами по контуру. С правой стороны крышки крепится топливный насос, слева -- маслозаливная горловина. В верхней части крышки имеются приливы для крепления направляющего аппарата вентилятора.

В центре крышки под гнездом шарикового подшипника имеется карман, в который запрессована трубка отсоса картерных газов.

С внутренней стороны карман закрыт маслоотражателем, который крепится двумя винтами. При его установке выштамповка для слива масла направляется вниз. Для снятия крышки распределительных шестерен необходимо снять бензонасос, проставку и направляющую штанги.

Рабочий цикл двигателя осуществляется за два оборота коленчатого вала, следовательно, каждый такт происходит за пол-оборота (180°) коленчатого вала.

Последовательность чередования одноименных тактов или порядок работы двигателя 1-3-4-2 выбран из условий обеспечения равномерности вращения и уравновешенности коленчатого вала двигателя. Впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск в определенной последовательности и продолжительности осуществляется правильной установкой фаз газораспределения.

Из диафрагмы фаз газораспределения видно, что впуск рабочей смеси в цилиндр начинается до прихода поршня в ВМТ на расстоянии, соответствующем 20° поворота коленчатого вала до ВМТ. Закрывается клапан тогда, когда поршень пройдет НМТ и начнет движение вверх на расстоянии, соответствующем 60° поворота коленчатого вала после НМТ. Таким образом, впуск происходит за время поворота коленчатого вала на 260°.

Выпускной клапан открывается до прихода поршня в НМТ на расстоянии, соответствующем 60° поворота коленчатого вала до НМТ. Выпуск продолжается и после прохождения поршнем ВМТ, т. е. когда коленчатый вал повернется еще на 20°. Таким образом, продолжительность впуска составляет также 260°.

Для правильной установки фаз газораспределения и балансирного механизма на шестернях распределительного вала и балансирного механизма набиты метки "О", которые при сборке должны быть совмещены.

Для правильной установки момента зажигания на корпусе и крышке центробежного маслоочистителя нанесены установочные метки: МЗ -- момент зажигания и ВМТ -- для регулировки (установки) зазора между клапанами и коромыслами. Эти метки, при выполнении соответствующих работ, должны быть совмещены с выступом на крышке распределительных шестерен. Для предотвращения неправильной установки меток ВМТ и МЗ, нанесенных на крышке (относительно корпуса), одно из шести отверстий смещено и обозначено меткой (см. поз. 15 на рис. 8).

При выполнении разборочно-сборочных операций и при техническом обслуживании гайки крепления головок цилиндров затягивают на холодном двигателе в два приема: предварительно моментом 1,6-2,0 кгс-м, окончательно -- 4,0-4,5 кгс-м. Порядок затяжки гаек показан на рисунке.

Система смазки ДВС.

Система смазки двигателя

1--масляный насос; 2--редукционный клапан; 3--масляная центрифуга; 4--топливный насос; 5--клапанный механизм; б--масляный манометр; 7--дистанционный масляный термометр; 8--клапан масляного радиатора; 9--масляный радиатор.

Система включает в себя масляный картер, масляный насос 1 с приемником, полнопоточную масляную центрифугу 3 и маслопроводы. В областях с, жарким климатом применяют масляный радиатор 9 (па рисунке показан пунктиром). Давление масла в системе контролируется манометром 6, а его температура -- дистанционным термометром 7.

Одноступенчатый насос 1 шестеренчатого типа, производительностью 23 л/мин, засасывает масло из картера двигателя через сетку приемника и подает его под давлением по масляным каналам в центрифугу 3 для очистки. Очищенное масло поступает по трубопроводу к третьему коренному подшипнику и заполняет полости шатунных шеек, где проходит дополнительную центробежную очистку.

Коренные и шатунные шейки коленчатого вала, втулка промежуточной шестерни распределения, подшипники распределительного вала и втулка шестерни привода топливного насоса смазываются под давлением, а цилиндры, поршневые пальцы и остальные шестерни распределения -- разбрызгиванием.

Внутренняя полость крышек клапанного механизма сообщается через каналы в головках с каналами впускных клапанов, поэтому в крышках возникает разрежение. В результате разрежения масло в виде тумана поступает из картера двигателя по кожуху 8 штанги толкателя вверх и оседает на внутренней поверхности крышек 14 каплями, которые смазывают клапанный механизм.

Для поддержания постоянного давления (2 -- 2,5 кг/см2) в системе смазки имеется регулируемый редукционный клапан. Температура масла в картере двигателя считается нормальной, если она не превышает 105°.

Система охлаждения ДВС

Жидкостный насос

От смещения шарикоподшипники удерживаются втулкой и стопорными кольцами. Для удержания в них смазки и для защиты от загрязнения шарикоподшипники имеют уплотнения. На одном конце вала болтом укреплена пластмассовая крыльчатка. На другом конце вала установлены разрезная конусная втулка и, на шпонке, ступица шкива и вентилятора.

Уплотнение вала в корпусе осуществлено самоподжимным сальником, состоящим из графитизированной текстолитовой шайбы, резиновой манжеты, пружины и двух обойм. Сальник вращается вместе с крыльчаткой, так как выступы текстолитовой шайбы входят в прорези хвостовика крыльчатки. Пружина через резиновую манжету прижимает шайбу к шлифованной, плоскости корпуса, что предотвращает вытекание жидкости из насоса. Шарикоподшипники насоса смазывают консистентной смазкой, которая не вымывается водой. Перед заправкой полости подшипников смазкой отвертывают пробку, закрывающую контрольное отверстие. Через масленку смазка подается шприцем в корпус насоса до тех пор, пока она не начнет выходить из контрольного отверстия. После этого пробку 10 ввертывают в контрольное отверстие.

Вентилятор

Для создания воздушного потока, охлаждающего жидкость, протекающую по трубкам радиатора, служит вентилятор, состоящий из крыльчатки и ступицы со шкивом. Иногда к каркасу радиатора для более интенсивного охлаждения в нем жидкости присоединяют направляющий кожух (диффузор), внутри которого вращаются лопасти вентилятора. На привод вентилятора затрачивается до 3-5 % мощности двигателя, что вызывает увеличение расхода топлива. С вентилятором связана и повышенная шумность работы двигателя. Поэтому в настоящее время стремятся обеспечить эффективную работу системы охлаждения с минимальными энергетическими затратами. Работу вентилятора характеризуют коэффициентом давления, который у обычных одноступенчатых аксиальных вентиляторов с малым числом лопастей составляет 0,07. У многолопаточных аксиальных вентиляторов эффективность повышается вдвое (К=0,15), еще более эффективны осерадиальные вентиляторы с неподвижным направляющим аппаратом (К=0,3). Наиболее эффективно работают центробежные вентиляторы (К=0,4). Однако для систем жидкостного охлаждения их практически не применяют из-за громоздкости воздухосборной улитки.

Типы вентиляторов.

Аксиальные вентиляторы обычно делают с неравномерным шагом лопастей, что снижает вибрацию и шум вентилятора. На рис. 16 а показан простейший шестилопастной вентилятор со штампованными стальными лопастями. Сейчас чаще применяют 6 - 8-лопастные вентиляторы, отлитые целиком из алюминия или пластмассы, лопасти которых имеют сечение крыла

Для двигателей легковых автомобилей, работающих в основном с частичными нагрузками, более актуальным является переохлаждение, поэтому в настоящее время получили распространение вентиляторы с подачей, регулируемой в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. При температуре охлаждающей жидкости менее 85-90? они отключаются, что позволяет уменьшить расход топлива.

Способы изменения подачи вентилятора путем изменения угла атаки лопаток (а), с помощью отключения вентилятора (б, в).

Вентиляторы двигателей автомобилей ГАЗ-53А, ЗИЛ-130 и др. имеют лопасти с отогнутыми вперед концами. При вращении такого вентилятора увеличивается подача воздуха и лучше охлаждается

Система питания карбюраторного двигателя

Размещено на Allbest.ru