_____________________________________________________________________________


Устройство тракторных двигателей

____________________________________________________________________________________________

Двигателем называется машина, преобразующая какой-либо вид энергии в механическую работу. В тракторных двигателях эта работа совершается за счет тепловой энергии, которая выделяется в цилиндрах двигателя при сгорании в них топлива. Такие двигатели называются тепловыми двигателями внутреннего сгорания.

Техобслуживание и ремонт тракторов

Классификация тракторных двигателей

по способу воспламенения горючей смеси:

- двигатели с воспламенением от электрической искры — карбюраторные двигатели;
- с воспламенением от теплоты сжатия (самовоспламенением) — дизели;

по выполнению рабочего цикла:

- четырехтактные, у которых полный цикл завершается за четыре хода поршня или два оборота коленвала;
- двухтактные, у которых полный цикл завершается за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала.

По числу цилиндров различают двигатели одноцилиндровые (ПД-10У), двухцилиндровые (Д-21), четырехцилиндровые (Д-37 Е, АМ-41, Д-240), шестицилиндровые (АМ-01, СМД-60, СМД-62), двенадцатицилиндровые (двс ЯМЗ-240Б);

- по расположению цилиндров бывают двигатели с однорядным и двухрядным (V-образные) расположением цилиндров;
- по виду применяемого топлива бывают двигатели, работающие на жидком (бензин, дизельное топливо) и на газообразном топливе.

Кроме того, различают двигатели с водяным и воздушным охлаждением.

Основные определения, связанные с работой двигателя

В основу работы двигателя внутреннего сгорания положено свойство всех газов при нагревании расширяться. Возьмем закрытый с одной стороны цилиндр и поместим в него поршень, который под действием своего веса сожмет воздух, находящийся в цилиндре.

Если нагревать этот воздух, то он будет расширяться, в результате чего давление на поршень возрастет и поршень поднимется, совершая механическую работу. Для нагрева воздуха в цилиндре используется жидкое или газообразное топливо. Для сгорания топлива его смешивают с кислородом воздуха. Смесь, составленная из паров топлива и воздуха, называется горючей смесью.

При сгорании топлива выделяется тепло, под действием которого газы расширяются и давят на поршень, вставленный в цилиндр, заставляя его перемещаться. Поступательное движение поршня с помощью кривошипно-шатунного механизма превращается во вращательное движение коленчатого вала. С него крутящий момент передается через силовую передачу на ведущие колеса ходовой части.

Поскольку поршень связан с коленвалом шатуном, то его движение вверх и вниз ограничивается двумя крайними положениями, которые называются мертвыми точками. Крайнее положение поршня в цилиндре, при котором расстояние его от оси коленчатого вала двигателя является наибольшим, называется верхней мертвой точкой (ВМТ).

Схема преобразования тепловой энергии в механическую работу. Основные размеры поршневого двигателя внутреннего сгорания: сжатый в цилиндре воздух удерживает поршень с грузом; при нагревании давление воздуха повышается, расширяясь, воздух поднимает поршень с грузом и производит механическую работу; при сгорании в цилиндре рабочей смеси давление газов повышается значительно сильнее и они выталкивают поршень вместе с грузом, на котором расстояние его от оси коленчатого вала наименьшее, называется нижней мертвой точкой (НМТ).

Расстояние по оси цилиндра между ВМТ и НМТ называется ходом поршня, он равен двум радиусам кривошипа коленвала. При каждом ходе поршня коленчатый вал поворачивается на половину оборота, то есть на 180°. За один оборот коленчатого вала поршень делает два хода. Объем цилиндра, освобождаемый поршнем от ВМТ до НМТ, называется рабочим объемом цилиндра; он выражается в см3 или в литрах.

В многоцилиндровых двигателях сумма объемов всех цилиндров, выраженная в литрах, называется литражом двигателя. При положении поршня в ВМТ над ним остается пространство, называемое камерой сжатия или камерой сгорания. Сумма объемов камеры сжатия и рабочего объема цилиндров называется полным объемом цилиндра.

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия представляет собой степень сжатия: Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси или воздуха в цилиндре при сжатии их поршнем.

Для того чтобы двигатель работал, необходимо сначала цилиндр заполнить горючей смесью или воздухом (у дизеля). Этот процесс называется процессом наполнения или впуска. Затем воздух или смесь в цилиндре сжимают (процесс сжатия), и в сжатый сильно нагретый воздух впрыскивают топливо или смесь, воспламеняющуюся от электрической искры (у карбюраторного двигателя).

После сгорания топлива, расширяющиеся газы давят на поршень и, перемещая его, совершают механическую работу. Этот процесс называется рабочим ходом или процессом расширения. И наконец, необходимо удалить из цилиндра отработавшие газы (процесс выпуска).

Периодически повторяющийся в цилиндре комплекс процессов (впуск, сжатие, сгорание, расширение, выпуск), в результате которых тепловая энергия сгоревшего топлива превращается в механическую работу, называется рабочим циклом двигателя. Часть рабочего цикла, которая происходит в цилиндре за один ход поршня, называют тактом.

Двигатель, в котором рабочий цикл совершается за два такта (один оборот коленчатого вала), называют двухтактным. Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня (такта) или два оборота коленчатого вала, называются четырехтактными.

Для поступления в цилиндр воздуха или горючей смеси и удаления отработавших газов в головке цилиндра имеются впускное и выпускное отверстия, которые в строго определенные моменты открываются и закрываются клапанами газораспределительного механизма.

Рабочий цикл четырехтактного одноцилиндрового дизеля

Такт впуска. Поршень движется от ВМТ к НМТ, создавая разрежение в цилиндре над поршнем. Благодаря этому через открытый впускной клапан в цилиндр поступает чистый воздух, предварительно очищенный в воздухоочистителе. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного дизеля: такт впуска; такт сжатия; такт расширения; такт выпуска.

Такт сжатия. Оба клапана впускной и выпускной закрыты. Поршень движется к ВМТ и сжимает в цилиндре воздух. Вследствие высокой степени сжатия у дизелей (е= 14-18) давление воздуха в конце такта сжатия достигает 35-40 кгс/см2, а температура воздуха повышается до 500-700С. В конце такта сжатия, когда поршень подходит к ВМТ, в камеру сгорания через форсунку под высоким давлением (120-170 кгс/см2) впрыскивается топливо. Мелко распыленное топливо соприкасается с горячим воздухом и воспламеняется. Температура газов поднимается до 1600-2000С, а давление в цилиндре до 55-90 кгс/см2.

Такт расширения. В начале этого такта происходит догорание топлива. Оба клапана закрыты. Поршень под давлением газов движется к НМТ и при помощи шатуна вращает коленчатый вал, совершая полезную работу. К концу рабочего хода давление снижается до 3-4 кгс/см2, а температура газов до 800-900С.

Такт выпуска. При такте выпуска открыт выпускной клапан и движущийся к ВМТ поршень выталкивает отработавшие газы в атмосферу. Затем цикл повторяется.

Особенности рабочего цикла карбюраторного четырехтактного двигателя

Отличительные особенности рабочего цикла карбюраторного двигателя следующие. При такте впуска в цилиндр двигателя засасывается горючая смесь, приготовленная в карбюраторе, а не чистый воздух как у дизеля.

При такте сжатия горючая смесь в карбюраторном двигателе сжимается до меньших (7-12 кгс/см2) давлений во избежание преждевременного воспламенения ее. Увеличивать степень сжатия в карбюраторном двигателе выше определенного значения нельзя, так как сгорание смеси будет происходить с большими скоростями типа взрыва. Это явление называется детонацией; она вызывает резкое увеличение нагрузок на детали, их повышенный износ и снижение мощности двигателя. Поэтому степень сжатия у карбюраторного двигателя находится в пределах е=4,5-9,0.

В отличие от дизеля, где топливо самовоспламеняется, в карбюраторном двигателе рабочую смесь воспламеняют электрической искрой, что вызывает необходимость иметь систему зажигания.

С увеличением степени сжатия повышаются мощность и экономичность работы. Дизельные двигатели имеют более высокую степень сжатия и поэтому полезная работа у них больше, чем у карбюраторных. Для совершения одной и той же работы дизели расходуют на 25—30% меньше топлива, то есть они экономичнее карбюраторных двигателей. Кроме того, дизели работают на более тяжелом и дешевом топливе, что определило их широкое распространение и установку на всех тракторах отечественного производства.

Рабочий цикл двухтактных двигателей

Двухтактные двигатели могут быть карбюраторными и дизелями. На тракторах наибольшее распространение получили одноцилиндровые двухтактные карбюраторные двигатели (ПД-10У, П-350), которые используются в качестве пусковых двигателей дизелей.

Рассмотрим рабочий цикл такого двигателя. В двухтактном двигателе нет клапанов. Впуск горючей смеси и выпуск отработавших газов осуществляются через впускные, продувочные и выпускные окна, которые в определенные моменты открываются и закрываются поршнем при его перемещении в цилиндре.

Процессы рабочего цикла протекают не только в цилиндре над поршнем, но и в пространстве под поршнем — в кривошипной камере, для чего ее делают герметичной. Схема устройства и работы двухтактного карбюраторного двигателя изображена на рис. Рабочий цикл в двигателе происходит следующим образом.

1 такт. Поршень движется от НМТ к ВМТ и сжимает ранее поступившую в цилиндр смесь, то есть в цилиндре над поршнем происходит процесс сжатия; одновременно под поршнем, в кривошипной камере, движущийся вверх поршень создает разрежение и как только «юбка» поршня откроет впускное окно канала, горючая смесь из карбюратора засасывается в кривошипную камеру. При подходе поршня к ВМТ между электродами свечи проскакивает искра и воспламеняет смесь, находящуюся в цилиндре над поршнем.

2 такт. Под действием расширяющихся газов поршень движется из ВМТ вниз, совершая полезную работу. Рабочий ход заканчивается тогда, когда поршень откроет выпускное окно канала и отработавшие газы под давлением будут выбрасываться через выпускную трубу в атмосферу.

Одновременно движущийся вниз поршень сжимает горючую смесь под ним. И как только поршень откроет продувочное окно, сжатая смесь из кривошипной камеры через продувочное окно поступает в цилиндр двигателя, вытесняет отработавшие газы и заполняет цилиндр свежей смесью.

Этот процесс называют продувкой цилиндра. Затем поршень идет вверх, закрывает продувочное и выпускное окно и начинает сжимать смесь в цилиндре, то есть рабочий процесс повторяется в той же последовательности. Во время продувки цилиндра часть горючей смеси вылетает из него вместе с выхлопными газами, что увеличивает расход топлива двигателями.

В двухтактных дизелях продувка цилиндра осуществляется чистым воздухом, а топливо впрыскивается в цилиндр в конце сжатия и самовоспламеняется, поэтому двухтактные дизели экономичны и получили широкое распространение на автомобилях большой грузоподъемности.

Кроме того, у двухтактного двигателя рабочий ход совершается при каждом обороте коленчатого вала и, следовательно, его мощность на 60-70% больше мощности четырехтактного двигателя такого же литража.

Многоцилиндровые двигатели

В одноцилиндровом двигателе такт рабочего хода или расширения совершается один раз за два оборота коленвала. Вследствие этого вал вращается неравномерно - то быстрее при рабочем ходе, то медленнее при остальных тактах.

Для более равномерного вращения коленвала на нем приходится укреплять большой и тяжелый маховик. Кроме того, одноцилиндровый двигатель не может развивать большой мощности.

Механизмы и системы двигателя

Работа двигателя характеризуется мощностью и расходом топлива. При сгорании топлива внутри цилиндра расширяющиеся газы давят на поршень с определенной силой, которая передается через шатун на кривошип коленчатого вала, создавая крутящий момент двигателя и совершая работу.

Работа, выполняемая в единицу времени, называется мощностью и измеряется лошадиными силами (л. с.) или киловаттами (кВт). Работа, совершаемая газами внутри цилиндра двигателя в единицу времени, называется индикаторной мощностью.

Часть этой мощности расходуется в самом двигателе на трение деталей, а также на привод различных механизмов: топливного, масляного и водяного насосов, генератора, вентилятора и других механизмов.

Поэтому с коленчатого вала двигателя снимается мощность меньшая, чем индикаторная, на величину механических потерь в двигателе, которая называется эффективной мощностью.



__________________________________________________________________________

Сервис и регулировки МТЗ-82
__________________________________________________________________________


__________________________________________________________________________

Эксплуатация и сервис МТЗ-82.1, 80.1, 80.2, 82.2 Ремонт МТЗ-80 Обслуживание и эксплуатация МТЗ-1221 Техобслуживание и эксплуатация МТЗ-320 Эксплуатация и сервис тракторов