Файл: Корниенко А.Г. Конструктивные схемы автомобилей, тракторов и принцип действия их агрегатов и механизмов лекция.pdf

-24 -

10.По средней скорости поршня - на двигатели быстроходные и тихоходные (ГОСТ 4393-48). Быстроходными двигателями условно счи­ таются четырех- и двухтактные двигатели, имеющие среднюю скорость движения поршня, равную или большую 6,5 м/сек, тихоходными - мень­ шую 6,5 м/сек.

Средняя скорость поршня С определяется из уравнения:

С = 2 5 ■п м/сек,

где S - ход поршня , м ;

п - скорость вращения коленчатого вала, об/сек.

11. По числу цилиндров - на одноцилиндровые и многоцилиндро­ вые (двух-, трех-, четырех-, шести- и восьмицилиндровые) двигате­ ли.

12.По рабочему объему цилиндров - на микролитражные, малолит­ ражные, среднего и большого литража.

13.По расположению цилиндров - на однорядные (вертикальные и горизонтальные) и двухрядные ( V - образные и оппозитивные) дви­ гатели .

Выбор типа двигателя зависит от его назначения и предъявляемых

к нему требований в части топлива, габаритных размеров, веса и др. В соответствии с ГОСТ 4393-48 каждому типу дизельного двигате­

ля, исходя из его конструкции и назначения, присваивается услов­ ное обозначение. Например, 124 15/18; 64 15/18, 4Д 10,8/12,7. Бук­

газовый с присадкой жидкого топлива. Цифры впереди букв указывают число цилиндров в двигателе, а цифры после букв: в числителе - диа­ метр цилиндра в см, в знаменателе - ход поршня в см.

Кроме указанных обозначений ГОСТ 4393-48 разрешает дополнитель­ ные условные обозначения двигателей с маркой завода изготовителя.

В приведенном примере обозначения 124 15/18 двигатели заводом маркируются как 1Д12, Д12СП, 7Д12, Д12, ЗД12, а 64 15/18 имеют марки 1Д6-Ю0Д, 1Д6-100, 1Д6-150АД, 1Д6-150, У1Д6-150, 1Д6С-150М,

Д6С-150. Двигатели 4Д10, 8/12,7 имеют марки завода-изготовителя ЯАЗ-204, ЯМЗ-М204Г и т.д.

- 25 -

На современных автомобилях находят все большее применение дви­ гатели с двухрядным расположением цилиндров по .V -образной схеме, которая обеспечивает относительную малогабаритность двигателя и позволяет наряду с увеличением мощностных и экономических показа­ телей уменьшить базу автомобиля, значительно улучшить коэффициент использования металла. Кроме того, эти двигатели более удобны в обслуживании.

По такой схеме выполнены двигатели ЗИЛ-375, ЯМЗ-236, ЯМЗ-238, 3M3-53 и другие, которые по конструктивным параметрам и удельным показателям находятся на уровне современных автотракторных двига­ телей.

5. ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И СИСТЕМЫ АВТОТРАКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Тепловая энергия, выделяющаяся в цилиндрах двигателя при сго­ рании топлива, проявляется в повышении температуры и давления га­ зов. Давление газов на поршни является причиной их движения в ци­ линдрах двигателя, в результате которого тепловая энергия преобра­ зуется в механическую, поэтому поршневой двигатель внутреннего сго­ рания состоит из ряда механизмов и систем.

К ним относятся механизмы: кривошипно-шатунный, газораспреде­ ления, регулирования и передач, а также системы: питания, зажигания, охлаждения, смазки и пуска.

Кривошипно-шатунный механизм предназначен для создания пере­ менного объема, в котором сгорает топливо, и для преобразования прямолинейного, возвратно-поступательного движения поршня во вра­ щательное движение коленчатого вала. Механизм состоит из блока цилиндров двигателя с головкой и картером, поршней с поршневыми кольцами и пальцами, шатунов, коленчатого вала с подшипниками, маховика с картером, поддона картера, шестерни и шкива.

Блок цилиндров является базовой деталью для двигателя, так как на нем монтируются все механизмы двигателя. Внутри цилиндров, стен­ ки которых служат направляющими для движения поршней, происходят все рабочие процессы двигателя, в том числе и наиболее напряжен­

- 26 -

ные процессы - это сгорание рабочей смеси и расширения продуктов сгорания, т.е. осуществляется рабочий ход.

Расположение цилиндров в блоке самое разнообразное. Для авто­ тракторных двигателей наибольшее распространение получило верти­ кальное рядное (3M3-2IA, ГАЗ-51 и др.) и У -образное двухрядное расположение (ЗИЛ-375, ЯМЗ-236, ЯМЗ-238, ГАЗ-бб и др.) цилиндров. Нумерация цилиндров указывается на патрубках впускной трубы дви­ гателя.

С целью повышения долговечности двигателей блоки цилиндров современных двигателей изготовляют с вставными мокрыми и сухими гильзами (3M3-2IA, ЗИЛ-375, ЯМЗ-236, ЗИЛ-158, ГАЗ-51 и др.). Кро­ ме того, гильзы снабжаются вставками из аустенитного чугуна, стой­ кого против коррозионного износа. С этой же целью наружную поверх­ ность верхнего компрессионного кольца, работающего в наиболее тя­ желых условиях, покрывают слоем пористого хрома или изготовляют из специального чугуна, лигированного хромом и вольфрамом (ЯМЗ-236). Блок цилиндров двигателя ЗИЛ-375 чугунный, со вставными мокрыми

гильзами из серого чугуна с кислотоупорной вставкой в верхней час­ ти. Уплотнение верхней части гильзы осуществляется зажимом бурта гильзы между блоком и головкой блока, а нижней части - двумя ре­ зиновыми кольцами. Головка блока цилиндров из алюминиевого сплава со вставными седлами и направляющими клапанов.

онного кольца. На поршне устанавливаются одно маслосъемное и три компрессионных кольца. Причем два компрессионных кольца хромиро­ ваны, а о^но (нижнее) конической формы (большое основание конуса направлено вниз). Маслосъемное кольцо составлено из двух плоских стальных колец и двух расширителей - осевого и радиального. Шату­ ны новых двигателей имеют три металлические вкладыши, представ­ ляющие собой стальную ленту с нанесенным на нее медно-никелевым (ЗИЛ-375) или металло-керамическим (3M3-53) подслоем, залитым сплавом СОС-66 или свинцовистой бронзой (ЯМЗ-236). кривошипы ко­

- 27 -

каждой шатунной шейкой соединено по два шатуна цилиндров правого

илевого рядов.

Коленчатые валы выполнены по полноопорной схеме (после кахдой шатунной шейки следует коренная) с коренными и шатунными шейками вала, подвергнутыми поверхностной закалке токами высокой частоты. Вкладыши коренных подшипников аналогичны по конструкции вклады­ шам шатунных подшипников. Для повышения несущей способности нихние вкладыши коренных подшипников выполняются без масляной канав­ ки (ЗИЛ-375).

Механизм газораспределения предназначен для своевременного впус­ ка в цилиндры двигателя горючей смеси (карбюраторные двигатели) или воздуха (дизельные двигатели) и своевременного выпуска из цилинд­ ров отработавших газов в той последовательности, которая определе­ на порядком работы двигателя в соответствии с фазами газораспре­ деления .

В современных автотракторных двигателях применяется клапанный газораспределительный механизм, как наиболее простой и долговеч­

Вэтом случае воздух через окна подается нагнетателем, а выпуск осуществляется через два клапана.

Газораспределительный механизм состоит из распределительного вала с приводом, толкателей, штанг, коромысел, впускных и выпуск­ ных клапанов с пружинами.

Вдвигателях применяются газораспределительные механизмы с ниж­ ним или верхним расположением клапанов. Нижними называются клапа­ ны, установленные в блоке, а верхними - в головке цилиндров. Но­ вые двигатели в основном имеют верхнее расположение клапанов, ко­ торые размещены в головке цилиндров (3M3-2IA, ЗИЛ-375, ЯМЗ-236,

ЯМЗ-238, 3M3-53).

Верхнее расположение клапанов по сравнению с нихним более слож­ ное в конструктивном отношении, однако имеет ряд преимуществ, та­ ких, как: лучше наполняются цилиндры; лучше условия сгорания ра­ бочей смеси, поэтому увеличивается мощность двигателя, меньше рас­ ход топлива и опасность возникновения детонационного сгорания.

Уверхнеклапанного двигателя толкатель непосредственно на кла­ пан не действует, а передает усилие при. подъеме клапана через тол­

- 28 -

кающую штангу и коромысло, установленное на оси. Ось коромысла

стержень клапана имеет сверление, заполненное натрием, а тарелка клапана - жаропрочную наплавку посадочной фаски.

Своевременное открытие и закрытие клапанов обеспечивается спе­ циально подобранным расположением кулачков на распределительном валу, их профилем и правильной установкой фаз газораспределения. Количество и расположение кулачков на распределительном валу за­ висят от конструктивных особенностей двигателя, порядка его рабо­ ты и количества клапанов. Кроме того, от распределительного вала получают привод топливный и масляный насосы, распределитель за­ жигания.

Распределительные валы современных двигателей устанавливаются на подшипниках из биметаллической ленты (ЗИЛ—375) или металлокерамических втулок (ЯМЗ-236). С целью износоустойчивости опорные шейки и кулачки подвергают закалке с нагревом токами высокой час­ тоты.

В двухтактных дизельных двигателях типа ЯМЗ-204- с целью устра­ нения вибраций, возникающих от действия неуравновешенных сил инер­ ции поршней, применена специальная система уравновешивания, состо­ ящая из распределительного и уравновешивающего валов с противове­ сами.

у четырехтактных двигателей скорость вращения распределительно­ го вала в два раза меньше скорости вращения коленчатого вала, а у двухтактных скорости вращения обоих валов одинаковы.

Механизм регулирования предназначен для изменения количества подаваем 4 в цилиндры двигателей горючей смеси или топлива в зави­ симости от числа оборотов и нагрузки двигателя.

Механизм передач служит для передачи крутящего момента от колен­ чатого вала к механизмам и различным агрегатам, установленным на двигателе, которые обеспечивают работу двигателя (механизм газорас­ пределения, прерыватель-распределитель, масляный, топливный и водя­ ной насосы, генератор и др.).

- 29 -

Систеиа питания предназначена для содержания определенного запаса топлива, фильтрации и подачи топлива к карбюратору (кар­ бюраторный двигатель) или форсункам (дизельные двигатели), или к смесителю (газовые двигатели); приготовления и подачи горючей смеси в цилиндры (карбюраторные и газовые двигатели) или топ­ лива в цилиндры, наполнения цилиндров воздухом и приготовления горючей смеси внутри цилиндра (дизельные двигатели); очистки воздуха; подогрева горючей смеси, выпуска отработавших газов и глушения шума выпуска.

Горючей смесью называется поступающая в цилиндры во время ра­ боты двигателя смесь распыленного и частично испаренного топлива с воздухом. После того как горючая смесь смешается внутри цилин­ дра с отработавшими газами, остающимися в нем от предшествующего рабочего цикла, ее называют рабочей смесью.

У карбюраторных и газовых двигателей система питания состоит из топливного бака (газобаллонной установки газовые двигатели), топливопроводов, топливного и воздушного фильтров, топливного насоса, карбюратора или смесителя , впускного и выпускного трубо­ проводов, глушителя.

Впускной трубопровод на новых двигателях выполняется из алю­ миниевого сплава и общим для двух рядов цилиндров, располагается между головками блока и снабжается водяной рубашкой для подогрева смеси. Выпускные трубопроводы выполняются чугунными и устанавлива­ ются по одному с каждой стороны блока.

Удизельного двигателя в систему питания входят те же детали

иприборы, с той лишь разницей, что вместо карбюратора имеется топливный насос высокого давления и форсунки или насос -форсунки. Система зажигания предназначена для принудительного воспла­ менения горючей смеси от электрической искры. В нее входят прибо­ ры, обеспечивающие получение электрического тока высокого напря­ жения, провода и приборы, преобразующие энергию тока высокого на­ пряжения в тепловую энергию (свечи). У дизельного двигателя си­ стема зажигания отсутствует. Принципиальная схема зажигания при­ мерно одинаковая для различных марок карбюраторных двигателей. В схему зажигания входят источники тока низкого напряжения (акку­

муляторная батарея и генератор с реле-регулятором1) и источники тока высокого напряжения (прерыватель-распределитель и катушка зажигания), поэтому схема зажигания имеет две цепи: низкого и вы­