Конструкция автомобилей и тракторов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Конструкция автомобилей и тракторов

Лабораторный практикум

Пенза 2006

Общее положение

Лабораторный практикум составлен в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению курса «Конструкция автомобилей и тракторов» для специальности 190201 «Автомобиле- и тракторостроение».

Лабораторный практикум написан к.т.н., доцентом Грабовским А. А. В практикуме предусмотрено выполнение лабораторных работ, которые охватывают весь курс изучения дисциплины «Конструкция автомобилей и тракторов».

На первом вводном занятии даются необходимые пояснения по каждому рабочему месту. Затем студенты самостоятельно изучают указанные темы, используя плакаты, разрезы узлов и механизмов, слайды, а также электрифицированные стенды.

Изучение материала следует проводить в последовательности:

ознакомиться с содержанием лабораторной работы;

изучить материал по теме, используя плакаты, макеты, стенды;

после изучения материала выполнить задание, приведенное в тетради для лабораторных работ;

рассмотреть вопросы тестового контроля знаний.

Тетрадь заполняется чернилами (допускается использование компьютера), схемы выполняются карандашом, и должны отражать принцип работы механизма или узла.

Задания, приведенные в лабораторном практикуме, не охватывают весь материал, предусмотренный программой. Поэтому, наряду с заполнением тетради, студент обязан проработать соответствующие разделы указанной литературы, а на неясные вопросы получить консультацию у преподавателя.

Тетрадь для лабораторных работ предъявляется студентом при сдаче зачета по лабораторной работе.

После изучения каждой темы проводится контроль знаний студента по контрольным вопросам, экспресс - картам тестовых заданий и натурным макетам узлов и механизмов.

Пропущенное занятие отрабатывается самостоятельно под контролем преподавателя или учебного мастера.

Оформленная тетрадь со всеми зачтенными лабораторными работами предъявляется при сдаче экзамена.

Лабораторная работа № 1. Общее устройство автомобиля и поршневого двигателя внутреннего сгорания

Цель работы: ознакомиться с назначением и принципиальным устройством основных частей автомобиля (двигатель, трансмиссия, ходовая часть и механизмы управления). Выяснить различие между капотной и безкапотной компоновкой автомобиля.

Общие сведения

В конструкции автомобиля можно выделить три основные части: двигатель, шасси и кузов.

Двигатель преобразует тепловую энергию сгорающего топлива в механическую работу.

В составе двигателя внутреннего сгорания (ДВС), в общем случае, можно выделить: два механизма, пять систем и навесное оборудование.

К механизмам двигателя относятся: кривошипно-шатунный механизм (КШМ) и газораспределительный механизм (ГРМ).

Системами ДВС являются: система смазывания, система охлаждения, система питания, система зажигания (для бензиновых ДВС) и система пуска двигателя.

В состав навесного оборудования входят: масляные фильтры, жидкостной насос, вентилятор, термостат, топливные насосы, топливные фильтры, карбюратор, воздухоочиститель, датчик-распределитель зажигания, катушка зажигания, генератор, стартер, компрессор, насос гидроусилителя руля.

Шасси включает в себя силовую передачу, передающую крутящий момент от двигателя к ведущим колесам, механизмы управления, позволяющие изменять направление движения шасси и его скорость, а также ходовую часть, обеспечивающую через движитель (колесный, гусеничный, шнековый), связь шасси с дорогой, его управляемость и устойчивость.

Кузов легкового автомобиля предназначен для размещения водителя и пассажиров, а также грузов. Применительно к легковым автомобилям различают следующие типы кузовов: седан, хетчбек, универсал, кабриолет и т.д. В составе шасси грузовых автомобилей можно выделить кузов для размещения груза, кабину для размещения водителя и одного - двух пассажиров, а также капот и оперение определяющих объем размещения силовой установки, и переднюю часть автомобиля.

Материальное обеспечение

1. Автомобиль ВАЗ 2110 ГАЗ-3110, ГАЗ-3307, ЗИЛ-43360, КамАЗ-5320.

2. Плакаты, схемы, слайды, литература.

Последовательность изучения

1. Ознакомиться с назначением основных частей конструкции автомобиля (двигатель, шасси, кузов), компоновочными схемами легковых и грузовых автомобилей. Уяснить преимущества и недостатки различных компоновочных схем автомобилей и автобусов.

2. Выяснить принципиальное устройство основных составляющих, входящих в шасси автомобиля.

3. Изучить систему индексации автомобилей, прицепов, полуприцепов и квалификационные признаки, используемые при составлении типажа автомобилей.

4. Изучить общее устройство автомобильного двигателя, назначение и принцип его работы, основные параметры цилиндро-поршневой группы (диаметр цилиндра, ход поршня, степень сжатия).

5. Изучить рабочие циклы одноцилиндровых четырехтактных бензиновых и дизельных двигателей. Обратить внимание на различия и особенности работы этих двигателей, выяснить преимущества и недостатки каждого их них.

6. Ознакомиться с рабочим циклом двухтактного двигателя, классификацией и маркировкой топлив для ДВС. Уяснить, что в марке бензинов указывается значение октанового числа (по моторному или исследовательскому методу его определения), а дизельных топлив - процентное содержание серы и температуры вспышки в закрытом тигле (для летних марок) или температуры застывания (для зимних марок.

7. Дать ответы на контрольные вопросы.

Задание

1. Привести основные компоновочные схемы автомобилей, автобусов, и легковых автомобилей.

2. Изобразить схематично основные составляющие, входящие в шасси автомобиля и дать определение их назначения.

3. Перечислить основные механизмы двигателя и дать определение их назначения.

4. Перечислить основные системы двигателя и дать определение их назначения.

5. Перечислить состав навесного оборудования двигателя и дать назначение основных элементов.

6. Привести схемы работы одноцилиндрового четырехтактного дизеля и двухтактного карбюраторного двигателя.

Контрольные вопросы

1. Назначение автомобиля. 2. Перечислить составные части трансмиссии автомобиля повышенной проходимости. 3. Назначение механизмов, входящих в шасси автомобиля. 4. В чем заключается различие автомобилей нормальной и повышенной проходимости? 5. Виды компоновки автомобилей, и в чем заключается их различие. 6. Общее устройство автомобильного двигателя. 7. Из каких механизмов состоит двигатель? 8. По каким признакам классифицируют автомобильные двигатели? 9. Классификация автомобильные двигателей по способу смесеобразования.

поршневый двигатель масляный фильтр

Лабораторная работа № 2. Кривошипно-шатунный и уравновешивающий механизмы

Цель работы: изучить назначение и устройство кривошипно-шатунного механизма, входящих в него деталей, на примере двигателя автомобилей КамАЗ, ЗИЛ, ГАЗ.

Общие сведения.

Основное назначение кривошипно-шатунного механизма - воспринимать давление газов, возникающих в цилиндре при сгорании топлива, и преобразовывать возвратно-поступательное прямолинейное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала двигателя.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из неподвижных и подвижных деталей. К неподвижным (корпусным) деталям относятся: цилиндр (блок цилиндров), крышка (головка) цилиндров, картер (блок-картер) и кожух маховика. Они образуют остов двигателя.

К подвижным относятся: детали поршневой группы (поршень, компрессионные и маслосъёмные кольца, палец и стопорные колечки пальца), детали шатунной группы (шатун, втулка верхней головки шатуна, шатунные вкладыши, крышка головки шатуна и шатунные болты с гайками), детали группы коленчатого вала (коленчатый вал, коренные вкладыши, упорные полукольца, пробки масляного канала) и маховик.

Схемы компоновки кривошипно-шатунного механизма двигателей могут быть однорядными и двухрядными. Однорядные по схемам компоновки цилиндров подразделяются: с вертикальным расположением цилиндров, с наклонным (от 20° до 45°) и с горизонтальным. Двухрядные подразделяются: с V-образным расположением цилиндров (угол развала между осями цилиндров 45°, 60°, 75° и 90°) и с оппозитным (угол между осями цилиндров 180°).

Материальное обеспечение

1. Разрезы дизельных и бензиновых двигателей.

2. Макеты двигателей.

3. Детали кривошипно-шатунного механизма.

4. Плакаты, схемы, слайды, литература.

Последовательность изучения

1. Изучить назначение, устройство блок - картера и головки блока цилиндров дизельного и карбюраторного двигателей. Уяснить, что блок - картеры различаются силовой взаимосвязью между элементами остова двигателя и подразделяются на блок-картеры с несущими цилиндрами, с несущими стенками рубашки охлаждения, с несущими связями. Головка не только закрывает цилиндр, но и служит полостью для полного или частичного размещения камеры сгорания, а также свечи зажигания или форсунки. В головке верхнеклапанного двигателя размещают клапанный механизм. Головки двигателей воздушного охлаждения оребряют, жидкостного охлаждения - снабжают рубашкой охлаждения.

2. Изучить назначение и устройство гильз цилиндров, их типы, конструкцию и крепление в блок-картере. Уяснить, что цилиндры двигателей воздушного охлаждения отливают индивидуально, а наружную поверхность снабжают ребрами треугольного или прямоугольного сечения. Двигатели жидкостного охлаждения могут оснащаться сухими гильзами, не соприкасающимися с охлаждающейся жидкостью или легкосъемными «мокрыми» гильзами, которые устанавливаются с гарантированным зазором (0,08 мм) и омываются охлаждающей жидкостью.

3. Изучить назначение и устройство поршневой группы (поршней, поршневых колец и пальцев), условия работы, материал деталей. Уяснить, что поршни состоят из двух основных частей, головки и направляющей части (юбки), с внутренней стороны которой выполнены приливы - бобышки с отверстиями для поршневого пальца. Головка поршня состоит из днища и образующих ее стенок, в которых проточены канавки для поршневых колец. Днища изготовляют плоскими, выпуклыми, вогнутыми и фигурными. Поршни оснащают комплектом колец двух видов: компрессионными (прямоугольными, трапециевидными, бочкообразными, конусными, минутными, торсионными) и маслосъемными (дренажными, коробчатыми, скребковыми и витыми). Замки колец могут быть прямые, косые, ступенчатые и цилиндрическими.

4. Изучить назначение, устройство и материал шатунов, разновидности, а также устройство и материалы шатунных подшипников. Уяснить, что шатуны состоят из стержня, верхней (не разъемной) и нижней (разъемной) головок. Различают шатуны одинарные и соединенные, с двутавровым, крестообразным, трубчатым профилем стержня шатуна. В верхнюю головку запрессовывают втулку из оловянистой бронзы. Подшипники нижней головки шатуна (шатунные вкладыши) изготовляют сменными, взаимозаменяемыми с номинальными и ремонтными размерами. Шатунные вкладыши от проворачивания снабжаются замком или штифтом и смазываются маслом, поступающим через сверление в кривошипе.

5. Изучить назначение, устройство, разновидности коленчатых валов и коренных подшипников. Уяснить что, конструкции коленчатых валов имеют сложную пространственную форму, определяемую числом цилиндров и коренных опор. Изготовляют методом ковки или литья и подразделяют на полноопорные и неполноопорные. К элементам коленчатого вала относят полые коренные и шатунные шейки, щеки с противовесами, хвостовик и носок вала. Подшипники коренных опор (коренные вкладыши) изготовляют биметаллическими или триметаллическими (аналогично шатунным вкладышам), но с большей толщиной стальной ленты.

6. Изучить назначение, устройство маховика и уравновешивающего механизма. Уяснить что, маховик отливают в виде диска из чугуна и крепят к хвостовику коленчатого вала, на обод напрессовывают венец, на шлифованную торцевую поверхность опирается ведомый диск сцепления. Уравновешивающий механизм активного типа состоит из двух шестерен - грузов, которые вращаются в роликовых подшипниках и приводятся от зубчатого венца на четвертой щеке коленчатого вала.

Задание

Зарисовать схему кривошипно-шатунного механизма и описать работу четырехтактного двигателя (дизельного или карбюраторного). Перечислить основные принципиальные отличия дизельного двигателя от карбюраторного.

Начертить схемы расположения кривошипов коленчатого валов 4, 6 и 8-ми цилиндровых двигателей и указать на схеме порядок работы двигателей:

а) ЗМЗ-53-11/К, б) ЯМЗ-240Б, в) УМЗ-451 М/К.

3. Начертить эскиз поршня и обозначить его составные части.

4. 4Начертить эскиз шатуна и обозначить его составные части.

5. Перечислить устройства в двигателе, предназначенные для его уравновешивания. Начертить схему и описать работу уравновешивающего механизма двигателя ЗИЛ-130.

Контрольные вопросы

1. Назначение и состав кривошипно-шатунного механизма. 2. Из каких частей состоит поршень? Почему он выполнен конусным по высоте и эллипсным по сечению? 3 Назначение, типы и материал поршневых колец. В чем заключается их "насосное" действие? 4. Типы и материал гильз цилиндров. Назначение вставок в гильзе и для чего предусматривается выступание гильзы над поверхностью блок - картера. За счет чего производится уплотнение посадочных мест гильзы цилиндров в гнездах блок картера? 5. Назначение, составные части и конструктивные особенности шатунов различных двигателей, материал, применяемый для изготовления шатунов. 6. Назначение и устройство поршневого пальца. Что означает «палец плавающего типа". 7. Что представляют собой подшипники верхней и нижней головок шатунов? Их назначение, устройство и материал, из которого они изготовлены. 8. Перечислить составные части коленчатого вала, его назначение, устройство и способ изготовления. Назначение маховика и противовесов коленчатого вала. 9. Каковы основные причины преждевременного износа деталей кривошипно-шатунного механизма?

Лабораторная работа № 3. Газораспределительный механизм

Цель работы: изучить назначение, состав, устройство и работу газораспределительного механизма (ГРМ). Ознакомиться с возможными кинематическими схемами газораспределителъных механизмов и приводами ГРМ.

Общие сведения.

Газораспределительный механизм предназначен для обеспечения своевременного впуска в цилиндры двигателя горючей смеси (воздуха) и выпуска из них отработавших газов, в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Газообмен в цилиндрах двигателя осуществляется через впускные и выпускные каналы, которые поочередно открываются и закрываются впускными и выпускными клапанами соответственно. Кулачковый вал механизма газораспределения кинематически связан приводом с коленчатым валом и вращается синхронно с ним.

В зависимости от способа уплотнения впускных и выпускных каналов механизмы газораспределения разделяются в четырехтактных двигателях - на золотниковые, клапанные и клапанно-щелевые, а в двухтактных - на щелевые.

Материальное обеспечение

1. Разрезы рядных и V- образных двигателей.

2. Детали газораспределительного механизма.

3. Плакаты, схемы, слайды, литература.

Последовательность изучения

Изучить назначение, устройство и принцип работы газораспределительного механизма с верхним расположением клапанов. Уяснить, что в составе ГРМ можно выделить закрывающий механизм, открывающий механизм, устройство регулировки (компенсации) теплового зазора и привод. Что основное преимущество клапанных механизмов - надежность уплотнения полости цилиндра при закрытом клапане (такты сжатия и расширения). Механизм состоит из распределительного вала с приводом, толкателей, штанг, коромысел, оси коромысел, направляющих втулок и клапанов с пружинами. При работе двигателя детали ГРМ нагреваются и изменяют свои размеры, поэтому между стержнем клапана и бойком коромысла устанавливают (с помощью регулировочного винта или шайбы) тепловой зазор. Регулировка осуществляется в определенном порядке.

Изучить назначение, устройство и принцип работы привода механизма ГРМ. Уяснить, что частота вращения распределительного вала четырехтактного двигателя в 2 раза меньше частоты вращения коленчатого вала. Распределительный вал состоит из опорных шеек и кулачков, как правило, с конусным профилем и может иметь верхнее или нижнее расположение. Привод распределительного вала осуществляют от коленчатого с помощью шестерен, гибких цепей и зубчатых ремней.

Изучить назначение, устройство и принцип работы передаточных деталей ГРМ. Уяснить, что к этим деталям относят толкатели, штанги и коромысла. Толкатели в верхнеклапанных механизмах действуют на штангу или коромысло и могут быть тарельчатыми, цилиндрическими, роликовыми и гидравлическими. Штанги передают усилие от толкателя к коромыслу, изготавливаются трубчатыми или сплошными из дюралюминия или стали. Коромысла представляют собой рычаги таврового или двутаврового сечения, короткое плечо имеет резьбовое отверстие под регулировочный болт.

Изучить назначение, устройство и работу клапанной группы ГРМ. Уяснить, что к этим деталям относят клапаны, направляющие втулки, клапанные пружины. Клапаны предназначены для открытия и закрытия впускного и выпускного отверстий. Основные части клапана: головка и стержень (диаметр головки впускного клапана больше). Стержень клапана перемещается в направляющей втулке, изготовленной из перлитного чугуна или металлокерамики. Клапанные пружины витые цилиндрические с постоянным шагом навивки. Нижние концы пружины опираются на головку блока или механизм проворота, верхние - на тарелку, которая соединяется со стержнем клапана коническими сухариками.

Изучить фазы и диаграммы газораспределения дизельного и карбюраторного двигателей. Уяснить, что продолжительность открытия впускных или выпускных отверстий цилиндра, выраженная в градусах поворота коленчатого вала, называют фазами газораспределения (их изображают в виде круговых диаграмм). Одновременное открытие впускного и выпускного клапана называют перекрытием клапанов, которые достигают 30-40 градусов угла поворота коленчатого вала.

Изучить устройство и принцип работы механизма принудительного проворота выпускных клапанов. Уяснить, что механизм состоит из неподвижного корпуса, в наклонных канавках которого расположены, пять шариков с возвратными пружинами, дисковой пружины и опорной шайбы с замочным кольцом.

Дать ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

Назначение, устройство и работа газораспределительного механизма с верхним расположением клапанов. 2. Почему распределительный вал вращается в 2 раза медленнее, чем коленчатый? 3. Устройство распределительного вала V-образного двигателя. 4. Что понимается под верхним и нижним расположением клапанов? 5. С какой целью распределительные шестерни устанавливаются по меткам? 6. С какой целью устанавливается зазор между стержнем клапана и бойком коромысла? 7. Чем отличается выпускной клапан от впускного? 8. Для чего и чем у некоторых марок двигателей производят наполнение стержня впускного клапана? 9. Для чего необходим механизм проворота выпускных клапанов и как он устроен у двигателя ЗИЛ-130? 10.Что понимается под фазами газораспределения и под перекрытием клапанов?

Лабораторная работа № 4. Система смазывания двигателей

Цель работы: изучить назначение, типы, основные приборы и элементы смазывающей системы и принцип её работы. Ознакомиться со способами подачи смазочного материала к сопрягаемым поверхностям.

Общие сведения

Система смазывания двигателей - это комплекс устройств, связанных масляными магистралями с общим резервуаром.

Предназначена для подачи к трущимся поверхностям деталей КШМ и ГРМ необходимого количества отфильтрованного масла, а также для частичного охлаждения деталей двигателя.

Слой масла, находящийся между трущимися поверхностями, частично или полностью предотвращает их соприкосновение, вследствие чего уменьшается износ и механические потери. В результате увеличивается срок службы двигателя, улучшаются его мощностные и экономические показатели.

Циркулирующее между трущимися поверхностями масло отводит тепло. Так как охлаждение подшипников и шеек коленчатого вала другим способом невозможно, то этот способ является наиболее эффективным.

По способам подачи масла к трущимся поверхностям деталей различают системы смазки: под давлением, разбрызгиванием (аэрозолью), капельным путем и комбинированные.

Материальное обеспечение

Разрезы двигателей.

Макеты двигателей.

Отдельные приборы и элементы системы смазки.

Плакаты, схемы, слайды, литература.

Последовательность изучения

Изучить назначение, типы, основные приборы и механизмы смазочных систем. Уяснить, что по способу подачи масла к трущимся поверхностям различают системы принудительного (под давлением) смазывания и смазывания разбрызгиванием. В современных ДВС используют комбинацию обоих способов - комбинированную смазочную систему. В зависимости от расположения емкости для масла различают системы с «мокрым» и «сухим» картером. К основным приборам смазочной системы относятся: масляный насос, фильтры, воздушно-масляный радиатор, клапаны (редукционный, предохранительный, перепускной).

Изучить виды смазочных материалов и их маркировку. Уяснить, что моторное масло включает в себя основу, которая может быть минеральной, полусинтетической, синтетической и присадки (антифрикционные, противоизносные, противопенные, вязкостные и др.). Масло классифицируют по двум признакам: уровню эксплуатационных свойств и вязкости при температуре 100° С (для зимних и всесезонных дополнительно при температуре минус 18°С). Регламентирующие документы на классификацию и маркировку моторных масел - ГОСТ 17479.1-85, SAE J300 (ассоциация автомобильных инженеров), API (американский институт нефти).

Изучить назначение, устройство и работу масляных насосов. Уяснить, что на современных автомобильных двигателях в основном используются масляные насосы шестеренчатого типа с внешним или внутреннем (роторные) зацеплением зубьев. Насосы с внешним зацеплением могут быть одно - и двух секционные. К вспомогательным элементам масляных насосов относятся маслоприемники, через которые масло засасывается в систему маслоподачи.

Изучить устройство и работу масляных фильтров. Уяснить, что по размеру задерживаемых частиц масляные фильтры разделяются на фильтры грубой очистки (отсеивающие частицы размером более 40 мкм) и фильтры тонкой очистки (до 1-2 мкм), а по принципу действия - на щелевые и центробежные. Щелевые фильтры подразделяются на поверхностные и объемные, центробежные - на сопловые и бессопловые. На современных двигателях в качестве фильтров тонкой очистки используют полнопоточные бумажные фильтры.

Изучить назначение и устройство масляных радиаторов. Уяснить, что температура масла в поддоне работающего двигателя должна быть 65-85° С. Для охлаждения масла на грузовых автомобилях устанавливают масляные радиаторы, которые располагают перед радиатором системы охлаждения. Масляный радиатор, как правило, состоит из нескольких плоских или круглых латунных трубок, к которым припаяны охлаждающие пластины, двух бачков, к которым присоединяются трубопроводы; по периметру радиатор охвачен каркасом.

Изучить назначение и устройство клапанов в смазочной системе. Уяснить, что требуемое давление в смазочной системе и обеспечение ее нормальной работы осуществляют клапаны: редукционные, предохранительные, перепускные. По типу все эти клапаны делят на плунжерные и шариковые. На некоторые двигатели устанавливают дифференциальные клапаны (вместо сливных или переспускных), уменьшая при этом потери энергии на прокачивание масла.

Изучить способы вентиляции картера и контрольные приборы масляной системы. Уяснить, что вентиляция картера поддерживает в нем атмосферное давление, уменьшая вредные последствия прорыва газов в картер. Вентиляция может быть открытой и закрытой, которая позволяет дополнительно сжигать пары бензина, содержащиеся в картерных газах. Для контроля за состоянием (температурой, давлением) и количеством масла используют механические и электрические контрольные устройства.

Задание

Изобразить схему смазывания двигателя. Обозначить и перечислить основные узлы и детали. Показать стрелками путь масла к деталям двигателя.

Привести схему работы одно - и двухсекционного масляного насоса с редукционным клапаном. Обозначить и перечислить основные детали.

Изобразить схему работы центробежного очистителя масла. Обозначить и перечислить основные детали.

Контрольные вопросы

Перечислить способы смазывания деталей и дать каждому из них краткую характеристику. 2. Перечислить узлы и детали КШМ и ГРМ, смазываемые под давлением и разбрызгиванием. 3. В чем отличие системы смазывания двигателей ЗИЛ-130 и ЗМЗ-24? 4. Какие типы масляных насосов используются в двигателях? Устройство и работа одно- и двухсекционного масляных насосов. 5. Какие типы масляных фильтров применяются в системе смазки двигателей? Устройство и работа сопловой полнопоточной центрифуги. 6. В чем различие в принципах действия и устройстве полнопоточных и не полнопоточных масляных центрифуг? Какие из них имеют более широкое применение? 7. Перечислить виды предохранительных клапанов и места их установки в системе смазывания. Назначение каждого из них на примере одной марки двигателя. 8. Назначение и устройство масляного радиатора. Какие схемы включения радиаторов используются в смазывающей системе двигателей? 9. Какими приборами контролируется давление и температура в системе смазывания? 10. Перечислить причины снижения давления в системе смазывания двигателя. 11. Назначение и способы вентиляции картеров в двигателях.

Лабораторная работа № 5. Система охлаждения двигателей

Цель работы: изучить назначение, состав, типы основных приборов и элементов жидкостной системы охлаждения дизельных и карбюраторных двигателей и её работу. Ознакомиться со способами охлаждения двигателей

Общие сведения.

Система охлаждения двигателей - это комплекс устройств, предназначенных для принудительного регулируемого отвода тепла от деталей двигателя и передачи её в окружающую среду и поддержания температурного баланса двигателя в диапазоне рабочих температур.

Особенно необходим принудительный отвод тепла от деталей цилиндро-поршневой группы, так как в процессе сгорания температура в цилиндре повышается до 1700...2500° С, а к концу такта выпуска понижается до 700...900° С. В результате детали нагреваются и не успевают охладиться за время поступления в цилиндр свежего заряда.

Переохлаждение двигателя также не желательно, так как оно ведет к увеличению износа деталей, к повышению вязкости масла и, как следствие, увеличиваются механические потери, и ухудшается экономичность. Следовательно, температуру охлаждающей жидкости необходимо регулировать.

Принудительный отвод тепла может осуществляться с помощью жидкости или воздуха. Поэтому различают жидкостные и воздушные системы охлаждения двигателей.

Материальное обеспечение

Двигатели жидкостного охлаждения.

Макеты двигателей жидкостного охлаждения.

Приборы и механизмы системы охлаждения.

Плакаты, схемы, слайды, литература.

Последовательность изучения

1. Изучить назначение, типы и классификацию и устройство систем охлаждения. Уяснить, что в современных поршневых двигателях применяют системы жидкостного (с принудительной циркуляцией жидкости) или воздушного охлаждения, которые представляют из себя совокупность устройств поддерживающих требуемый температурный режим ДВС в диапазоне рабочих температур.

2. Изучить назначение приборов (радиатор, вентилятор жидкостной системы охлаждения, жидкостный насос, термостат, температурный датчик охлаждения и применяемые охлаждающие жидкости. Уяснить, что в качестве охлаждающих жидкостей применяют низкозамерзающии жидкости на основе этиленгликоля (Тосол А-40 М, Тосол А-65 М, Лена) или солей не способных к окислению - Арктика-45. Цифры в марке означают температуру загустевания смеси.

3. Изучить устройство и работу жидкостного насоса. Уяснить, что на двигателях в основном используют насосы центробежного типа, которые приводятся в действие от коленчатого вала двигателя. В крышке насоса на подшипниках установлен валик, на который с одной стороны напрессована чугунная крыльчатка, а с другой - ступица шкива привода насоса. Для более интенсивного теплообмена жидкости в системе применяется вентилятор, который может работать как в принудительном режиме вращения, так и в автономном.

4. Изучить устройство и работу радиатора охлаждения и паровоздушного клапана. Уяснить, что радиатор - теплообменный элемент, который состоит из верхнего и нижнего (левого и правого) бачков соединенных сердцевиной. Сердцевина - несколько рядов трубок, на которых закреплены тонкие охлаждающие пластины из меди, латуни или алюминиевого сплава. Горловина радиатора закрывается пробкой, в которой смонтированы паровой и воздушный клапаны, предотвращающие возможность повреждения радиатора под действием внешнего или внутреннего давления.

5. Изучить устройство и работу термостатов. Уяснить, что термостат может быть одно - и двух клапанным с жидкостным или твердого наполнения термосиловым элементом. В жидкостных термостатах рабочим телом является легко испаряющаяся жидкость (смесь 70% этилового спирта и 30 % воды), в термостатах с твердым наполнителем - церезин.

6. Изучить устройство и работу приборов контроля температуры охлаждающей жидкости. Уяснить, что указателем температуры охлаждающей жидкости (магнитоэлектрические, лагометрического типа) располагаются в кабине водителя, а датчики (полупроводниковые, терморезисторы размещенные в герметичном баллоне) ввертываются в зависимости от назначения в блок-картер (корпус термостата) или бачок радиатора.

7. Дать ответы на контрольные вопросы.

Задание

Изобразить схему охлаждения двигателя. Обозначить основные узлы и детали. Показать стрелками путь охлаждающей жидкости к нагретым частям двигателя.

Изобразить схему и описать работу жидкостного насоса. Обозначьте основные узлы и детали.

Изобразить схему и описать работу паровоздушного клапана. Обозначить основные детали.

Привести схему и описать работу термостатов с жидкостным и твердым наполнителем. Обозначить основные детали.

Контрольные вопросы

Перечислить способы охлаждения двигателей и дать каждому из них характеристику. 2. Перечислить состав жидкостной системы с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. 3. Пояснить принцип работы термосифонной системы охлаждения. 4. Типы термостатов, применяемых в двигателях. Устройство и работа термостат. 5. Назначение, устройство и работа паровоздушного клапана радиатора. 6. Перечислить преимущества и недостатки жидкостной принудительной, термосифонной и воздушной систем охлаждения. 7. Назначение, устройство и работа жидкостного насоса и радиатора. 8. Виды и марки охлаждающих жидкостей, применяемых в двигателях.

Лабораторная работа № 6. Система питания карбюраторных двигателей

Цель работы: изучить назначение, устройство и работу системы питания в целом и её составных частей (кроме карбюратора); ознакомиться на примере конкретных марок карбюраторных двигателей, с расположением и креплением основных элементов системы питания; схемы подвода и очистки бензина, подвода и очистки воздуха к карбюратору и удаление отработавших газов; смесеобразование в карбюраторном двигателе и составы горючей смеси.

Общие сведения.

Система питания двигателей с внешним смесеобразованием предназначена для хранения и транспортировки запаса топлива, очистки топлива и воздуха, качественного приготовления горючей смеси, её подачи в цилиндры двигателя и отвода продуктов сгорания.

Горючая смесь подается в цилиндры двигателей, где перемешивается с остающимися в них отработавшими газами и образует рабочую смесь.

В карбюраторных двигателях изменение мощности двигателя осуществляется изменением положения дроссельной заслонки карбюратора, т.е. изменением количества подаваемого в цилиндр горючей смеси. Следовательно, осуществляется количественное регулирование мощности двигателя.

Чем точнее дозируется топливо и лучше оно распыливается, испаряется, тщательнее перемешивается с воздухом, тем эффективнее и полнее топливо сгорает в двигателе при меньшем выделении токсичных продуктов неполного сгорания. Поэтому экономичность и литровая мощность двигателей, их приемистость и токсичность отработавших газов зависят от совершенства процесса смесеобразования.

В систему питания двигателей входят приборы и устройства, обеспечивающие хранение запаса топлива, его фильтрацию и подачу к приборам смесеобразования, фильтрацию и подачу воздуха, отвод продуктов сгорания и снижение их шума на выхлопе.

Материальное обеспечение

Автомобили ГАЗ-3307, ЗИЛ-130, ГАЗ-3110.

Отдельные узлы и агрегаты системы питания.

Плакаты, схемы, слайды, литература.

Последовательность изучения

1. Изучить схемы питания типовых карбюраторных двигателей. Уяснить, что назначение системы питания: очистка воздуха и топлива, приготовление из них горючей смеси определенного состава, подача ее в камеру сгорания, а также отвод из цилиндров отработавших газов. Поэтому в системе питания можно выделить: систему подготовки и подачи воздуха, систему подачи и очистки топлива и систему отвода и снижения температуры отработавших газов.

2. Изучить расположение и крепление узлов и элементов системы питания на автомобиле в целом и на двигателях, разновидности и марки применяемого топлива. Уяснить, что автомобильные бензины в свою маркировку включают значение октанового числа, определенного по моторному методу (А-76, А-92) или по исследовательскому методу (Аи - 93, Аи - 95). Бензины в зависимости от фракционного состава подразделяются на летний и зимний виды.

3. Изучить состав, устройство и работу приборов системы подвода бензина к карбюратору (топливный бак, фильтры, бензонасос, топливопроводы). Уяснить, что перегородки в топливном баке придают ему прочность и гасят колебания топлива в процессе движения автомобиля. Топливные фильтры подразделяют на фильтры грубой очистки и фильтры тонкой очистки (очищают топливо от механических примесей размером 0,001-0,005 мм и воды). Бензиновый насос карбюраторного двигателя - диафрагменного типа и приводится в действие от эксцентрика распределительного вала. Бензонасосы инъекционных систем питания с приводом от электродвигателя с рабочим органом шестеренчатого или роторного типа могут быть погружными или монтироваться рядом с топливным баком.

4. Изучить приборы очистки воздуха. Уяснить, что на современных автомобилях применяют комбинированные двухступенчатые воздухоочистители (воздушные фильтры) с масляной ванной (типа «Циклон») или сухого типа с бумажными фильтрующими элементами. В фильтрах первого типа в качестве фильтрующего элемента второй ступени используется капроновая леска с диаметром нитей 0,2 -0,3 мм, в фильтрах второго типа - фильтр-патроны с фильтрующими элементами из высокопористого картона, сложенного в виде шторы.

5. Изучить систему выпуска отработавших газов. Уяснить, что в глушителях используют два способа снижения уровня шума: диссипативный (преобразование звуковой энергии в тепловую за счет протекания газов через перфорированные перегородки) и реактивный (использование резонаторов, в которых энергия шума гасится за счет изменения скорости движения отработавших газов в разных по объему камерах). Нейтрализаторы предназначены для снижения концентрации в отработавших газах токсичных компонентов и подразделяются на термические и каталитические.

6. Дать ответы на контрольные вопросы.

Задание

Изобразить схему расположения приборов системы питания карбюраторного двигателя. Обозначить основные узлы и агрегаты.

Представить схему топливоподкачивающего насоса и обозначить его узлы и детали.

Изобразить схему комбинированного воздухоочистителя. Описать его работу.

Контрольные вопросы

Для каких целей устанавливаются перегородки в топливном баке? Маркировка топлив, питающих карбюраторный двигатель. Понятие октанового числа. 2. Назначение, устройство и работа бензонасоса. Для чего предназначен насос ручной подкачки топлива? 3. Типы топливных фильтров, их устройство. Каким образом и за счет чего осуществляется очистка топлива в фильтрах-отстойниках и фильтрах тонкой очистки? 4. Режимы работы карбюраторов двигателей. 5. Устройство и работа простейшего карбюратора на различных режимах. 6. Назначение экономайзера и насоса-ускорителя на карбюраторе К-88 AM. 7. Устройство и работа инерционно-масляного автомобильного воздухоочистителя. 8. Назначение и устройство впускных и выпускных коллекторов. 9. Назначение и устройство глушителей и искрогасителей. 10. Способ проверки степени загрязненности и герметичности автомобильного воздухоочистителя. 11. Перечислить основные неисправности в системе питания карбюраторного двигателя (кроме карбюратора) и способы их устранения.

Лабораторная работа № 7. Карбюраторы и ограничители частоты вращения

Цель работы: изучить назначение, устройство и работу карбюраторов на различных режимах работы двигателя; назначение и принцип работы ограничители частоты вращения.

Общие сведения

Процесс смешивания воздуха с топливом, т. е. приготовления горючей смеси вне цилиндра двигателя называют карбюрацией, а прибор, в котором происходит этот процесс, - карбюратором.

Приготовление горючей смеси в карбюраторе основано на принципе пульверизации, который состоит в том, что жидкость под действием разряжения вытекает из распылителя (трубки) и разбрызгивается(распыляется) воздухом в смесительной камере на мельчайшие частицы. Топливо вытекает из распылителя со скоростью 4-6 м/с, скорость воздуха до 150 м/с, средний диаметр капель на выходе из карбюратора примерно 100 мкм.

Основу любых карбюраторов составляют главный воздушный канал и поплавковая камера или заменяющий ее механизм (в беспоплавковых конструкциях). Главный воздушный канал состоит из двух частей: входного патрубка и смесительной камеры.

В зависимости от расположения оси главного воздушного канала карбюраторы подразделяют на вертикальные, наклонные и горизонтальные.

В вертикальных (наиболее часто используемых) карбюраторах используют принцип падающего или восходящего потока горючей смеси.

Материальное обеспечение

Карбюратор К-135, ДААЗ-1107010.

Центробежный датчик, исполнительный механизм с диафрагменным приводом.

Плакаты, схемы, слайды, литература.

Последовательность изучения

1. Изучить режимы работы 4-х тактных карбюраторных двигателей. Уяснить, что в условиях эксплуатации двигатель работает на различных режимах: в режиме пуска, прогрева, холостого хода, на средних и полных нагрузках. Каждый из режимов предъявляет свои требования к составу горючей смеси. Состав горючей смеси оценивают коэффициентом избытка воздуха ?, представляющим собой отношение действительного количества Gд воздуха к теоретически Gтр необходимому количеству воздуха для полного сгорании 1 кг топлива, то есть ?=Gд / Gтр (для бензина 1:15, стехиометрическое соотношение 1:14,8).

2. Изучить устройство и работу простейшего карбюратора. Уяснить, что простейший карбюратор может обеспечить приготовление смеси необходимого состава только при одном установившемся режиме, т.е. при постоянной частоте вращения коленчатого вала двигателя и открытой дроссельной заслонке.

3. Ознакомиться со способами компенсации состава смеси. Уяснить, что изменение состава смеси в соответствии с режимом работы двигателя называется компенсацией состава смеси. Различают два способа компенсации смеси: изменение сечений жиклера и диффузора (для этого применяют два-три диффузора: при малых скоростях воздуха работает малый диффузор, а затем вступает в работу большой) и изменение соотношения перепада давлений у главного жиклера и в диффузоре (используют компенсационные колодцы).

4. Изучить основные дозирующие устройства поплавковых карбюраторов. Уяснить, что для исправления характеристики однорежимного карбюратора современные карбюраторы оснащают дозирующими устройствами: главное дозирующее устройство (или система), система холостого хода, экономайзер, ускорительный насос, пусковое устройство.

5. Изучить устройство и работу на различных режимах карбюратора К-135 (двигатель ЗМЗ-53-12). Уяснить, что карбюратор состоит из двух одинаковых секций, каждая из которых обслуживает свой ряд цилиндров. Карбюратор имеет два двойных диффузора, два распылителя, два главных жиклера, два компенсационных колодца, две дроссельные заслонки, две форсунки экономайзера, ускорительный насос, воздушную заслонку, поплавковую камеру. Латунный поплавок управляет иглой, запирающей седло.

6. Изучить отличительные особенности и работу карбюратора ДААЗ-1107010. Уяснить, что в главной дозирующей системе поплавковая камера сбалансирована через балансировочный воздушный канал. Система компенсации состава смеси имеет воздушные жиклеры с расположенными под ними эмульсионными трубками. Ускорительный насос диафрагменного типа. Воздушная заслонка системы пуска соединена штоком с диафрагмой. Система холостого хода имеет экономайзер принудительного холостого хода, который представляет собой электромагнитный клапан, перекрывающий топливный канал. Клапаном управляет реле, которое обрабатывает сигналы двух датчиков: микровыключателя под дросселем и частоты вращения.

7. Изучить устройство и работу пневмоинерционного ограничителя частоты вращения коленчатого вала двигателя ЗМЗ-53-12. Уяснить, что ограничитель состоит из двух механизмов: центробежного датчика и исполнительного механизма с диафрагменным приводом, расположенным в карбюраторе. Центробежный датчик включает в себя ротор с клапаном. Датчик установлен на крышке распределительных шестерен и получает вращение от распределительного вала. В исполнительный механизм входит диафрагма, шток, двуплечий рычаг (установлен на оси дроссельных заслонок), кулачковую муфту.

8. Изучить регулировки карбюраторов на малые холостые обороты коленчатого вала.

9. Дать ответы на контрольные вопросы.

Задание

Изобразить схему работы карбюратора К-135 на одном из режимов работы двигателя, обозначить основные части и описать работу. Указать пути топлива, воздуха, эмульсии и горючей смеси.

Изобразить схему карбюратора ДААЗ-1107010, обозначить основные элементы и указать их назначение. Описать регулировку на малые обороты холостого хода.

Описать работу пневмоинерционного ограничителя частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Контрольные вопросы.

1. Классификация карбюраторов. 2. Простейший карбюратор и его характеристика. Недостатки простейшего карбюратора. 3. Дополнительные устройства карбюратора, их назначение. 4. Устройство и принцип работы главной дозирующей системы. 5. Устройство и принцип работы системы холостого хода. 6. Устройство и принцип работы экономайзера. 7. Устройство и работа ускорительного насоса. 8. Устройство и работа пускового устройства карбюратора. 9. Какие признаки могут указывать на образование богатой и бедной смеси? 10. Техническое обслуживание и регулировка карбюраторов. 11. Как устроен и работает пневмоинерционный ограничитель частоты вращения коленчатого вала двигателя?

Лабораторная работа № 8. Система питания дизельных двигателей

Цель работы: изучить назначение, устройство и принцип работы системы питания дизелей и ее составных частей (кроме топливных насосов высокого давления). Ознакомиться с возможными схемами питания, с расположением и установкой основных элементов системы. Рассмотреть способы подвода воздуха и его очистку, отвод продуктов сгорания, назначение элементов системы отвода.

Общие сведения.

В двигателях с внутренним смесеобразованием воздух и топливо подаются в цилиндры раздельно, где они перемешиваются с остаточными газами и образуют рабочую смесь.

В дизельных двигателях количество подаваемого в цилиндры двигателя воздуха практически остается постоянным. Регулирование мощности двигателя осуществляется изменением количества топлива, подаваемого в цилиндры (цикловая подача топлива). Следовательно, осуществляется качественное регулирование мощности двигателя. С увеличением количества подаваемого топлива двигатель развивает большую мощность. Топливо подается в цилиндры двигателей в конце такта сжатия, когда давление в них составляет 3,0-4,0 МПа(30..40 кг/см2).

Поэтому подачу топлива осуществляют под давлением 14-20 МПа (140..200 кг/см2) с применением соответствующей аппаратуры (топливного насоса высокого давления и форсунок или насос-форсунок).

Материальное обеспечение.

1. Дизельный двигатель.

2. Макет дизельного двигателя.

3. Узлы и агрегаты системы питания (воздухоочистители, впускные и выпускные коллекторы, глушители, турбокомпрессоры, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, топливоподкачивающие насосы низкого давления, топливопроводы).

4. Плакаты, схемы, слайды, литература.

Последовательность изучения.

1. Изучить возможные схемы питания дизелей. Уяснить, что системы питания подразделяют по способу движения (тупиковые и с циркуляцией топлива) и типу механизма подачи (с насос-форсункой и разделенным насосом и форсункой). Системы питания с циркуляцией топлива в свою очередь бывают со сливом избыточного топлива в топливный бак и к подкачивающему насосу.

2. Ознакомиться с расположением узлов и агрегатов системы питания дизелей, проследить пути движения воздуха и топлива в цилиндры двигателя. Уяснить, что все элементы системы питания по назначению можно разделить на четыре группы:

- камеру сгорания;

- агрегаты для очистки и подачи в камеру сгорания воздуха (воздухоочиститель, впускной коллектор);

- агрегаты для очистки и подачи топлива (топливный бак, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, насос низкого и высокого давления, форсунки, топливопроводы низкого и высокого давления);

- устройство для выпуска отработавших газов (выпускной коллектор, выпускная труба, искрогаситель, глушитель).

3. Изучить устройство и работу воздухоочистителей дизелей. Уяснить, что чем плотнее фильтрующие элементы воздухоочистителя, тем меньше механических примесей проникают в цилиндры, меньше изнашиваются детали цилиндро-поршневой группы двигателя, но при этом ухудшается наполнение цилиндров воздухом.

4. Изучить назначение, устройство и работу турбокомпрессора. Уяснить, что нагнетание воздуха в цилиндры под давлением (надув) позволяет сжигать большее количество топлива и повысить мощность дизеля. В основном применяют газотурбинный наддув, при котором воздушный насос (компрессор) приводится в действие от газовой турбины, вращаемой отработавшими газами на выпуске из коллектора.

5. Изучить устройство топливной системы низкого давления (топливный бак, фильтры грубой и тонкой очистки, топливоподкачивающий насос, топливопроводы). Уяснить следующее: топливо подвергается тщательной очистке в фильтре и отделение от него эмульсии с целью обеспечения надежной работы топливного насоса высокого давления (ТНВД) и форсунок; топливоподкачивающий насос подает топливо через фильтры тонкой очистки к ТНВД в избытке; ручной насос используется для заполнения системы топливом и для удаления из нее воздуха.

6. Изучить устройство и работу штифтовой и бесштифтовой форсунок. Уяснить, что первые устанавливаются на двигателях с разделенной камерой сгорания, а вторые - на двигателях с неразделенной камерой сгорания.

7. Изучить устройство и работу системы выпуска отработавших газов. Уяснить, что на автотракторной технике сельскохозяйственного назначения устанавливаются искрогасители, направляющие раскаленные частички сажи на стенки и перегородки глушителя. В результате удара их энергия передается относительно холодным стенкам, и частички гаснут.

8. Изучить устройство и формы камер сгорания дизелей. Уяснить, что камеры сгорания подразделяют на разделенные и неразделенные. Разделенные камеры (с вихревой камерой и предкамерные) применяют в дизелях легковых автомобилей, неразделенные (дельтовидные и тороидальные) -- на дизелях грузовых автомобилей.

9. Изучить способы смесеобразования в дизелях, их сравнительную оценку. Уяснить, что по способу приготовления рабочей смеси различают объемное, объемно--пленочное и пленочное (пристеночное) смесеобразование. Различие между объемным и пленочным смесеобразованием заключается в том, что в первом случае частицы распыленного топлива непосредственно смешиваются с воздухом, а во втором - большую часть топлива испаряют на стенках камеры сгорания и в парообразном состоянии перемешивают с воздухом при интенсивном вихревом движении его в камере.

Задание

1. Изобразить схему питания автомобилей КамАЗ, и обозначить основные узлы.

2. Привести схему топливоподкачивающего насоса дизеля и обозначить основные части.

3. Зарисовать формы камер сгорания дизельных двигателей. Указать их преимущества и недостатки:

а) разделенные камеры сгорания (схема);

б) неразделенные камеры сгорания (схема).

Контрольные вопросы

1. Перечислить особенности смесеобразования у дизелей. 2. Особенности конструкции камер сгорания у дизелей с различными способами смесеобразования. 3. Перечислить агрегаты, устройства и детали входящие в систему питания дизеля. 4. В чем принципиальная разница в системах питания дизельного и карбюраторного двигателей? 5.Типы фильтров грубой очистки топлива, их устройство и работа. 6.Типы фильтров тонкой очистки топлива, их назначение, устройство, работа. 7. Устройство и работа топливоподкачивающего насоса поршневого типа. 8. Как удалить воздух из системы питания дизеля? 9. Устройство и работа штифтовых и бесштифтовых форсунок. 10.Устройство и работа турбокомпрессора. 11. Неисправности и техническое обслуживание системы питания дизелей (за исключением ТНВД).

Лабораторная работа № 9. Топливные насосы высокого давления

Цель работы: изучить назначение, устройство и работу топливных насосов высокого давления рядного и распределительного типов.

Общие сведения

Топливоподающие насосы высокого давления (ТНВД) дизелей являются плунжерными и развивают давление до 20 МПа, поэтому их плунжеры и гильзы обрабатывают с особо высокой точностью путем супершлифования и селективной сборки или индивидуальной притирки плунжерных пар, работающих с зазором 1-2 мкм.

Плунжерная пара в существующих конструкциях насоса представляет собой поршневой гидронасос с постоянным ходом плунжера. В связи с этим возникает проблема регулирования цикловой подачи, которая составляет 150 мг на полной нагрузке двигателя и 20 мг на режиме холостого хода.

Регулирование цикловой подачи осуществляют путем перепуска топлива из надплунжерной полости в канал насоса или ограничением ее наполнения с помощью крановых устройств.

На автомобильных дизелях устанавливают ТНВД двух типов: рядные (V-образные) и распределительные.

Материальное обеспечение

1. ТНВД серии 33, насосы 4УТНМ. EP|VE.

2. Отдельные узлы и детали насосов.

3. Плакаты, схемы, кинофильм, литература.

Последовательность изучения

1. Изучить устройство и работу насоса серии 33. Уяснить, что насос устанавливается на двигателях КамАЗ, имеет V-образную конструкцию с углом развала между рядами секций 75°. Диаметр плунжера 10 мм, ход 11мм. Насос имеет восемь насосных секций, каждая на конкретный цилиндр. К передней крышке ТНВД крепится подкачивающий топливный насос низкого давления поршневого типа с приводом от эксцентрика кулачкового вала.