Устройство и принцип действия четырехтактного карбюраторного двигателя

Оглавление

1. Устройство и принцип  действия четырехтактного карбюраторного  двигателя

1.1 Основные механизмы  и системы двигателя

1.1.1 Конструкция основных  механизмов двигателя

1.1.2 Основные понятия и  определения

1.1.3 Рабочий цикл четырехтактного  двигателя

1.2 Карбюраторный двигатель

1.2.1 Система питания карбюраторного  двигателя

1.2.2 Система охлаждения  и смазки

2. Стреловые самоходные  краны, назначение, классификация,

устройство

3. Бульдозеры, назначение, классификация,  устройство

4. Типы просеивающих поверхностей, назначение, классификация грохотов

4.1 Типы просеивающих поверхностей

4.2 Назначение, классификация  грохотов

5. Определить производительность  бульдозера при разработке грунта

Список используемой литературы

 

1. Устройство и принцип  действия 4-тактного карбюраторного  двигателя

Двигателем внутреннего  сгорания называют такой тепловой двигатель, в котором топливо в смеси  с воздухом воспламеняется и сгорает  внутри цилиндров, при этом теплота, выделяющаяся при сгорании топлива, преобразуется в механическую энергию  для приведения в действие машины и рабочего оборудования с целью  совершения полезной работы.

ДВС применяются на автомобилях, тракторах-тягачах, мобильных и прицепных  строительных и дорожных машинах  благодаря ряду достоинств: автономности, т.е. независимости от внешних источников энергии, высокой экономичности  и постоянной готовности к работе, простоте обслуживания и управления.

1.1  Основные механизмы и системы двигателя

Поршневой ДВС состоит  из следующих механизмов: кривошипно-шатунного, газораспределительного и декомпрессионного, а также систем: питания, смазки, охлаждения, зажигания (карбюраторные) и пуска.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) преобразует прямолинейное  возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого  вала.

Газораспределительный механизм обеспечивает своевременный впуск  в цилиндр воздуха (у дизелей) или горючей смеси (у карбюраторных  двигателей) и выпуск из цилиндра отработавших газов.

Декомпрессионный механизм (у дизелей) облегчает прокручивание  коленчатого вала при запуске  холодного двигателя, а также  его остановку.

Система питания карбюраторного двигателя предназначена для  приготовления и подачи в цилиндры горючей смеси определенного  состава в необходимом количестве в соответствии с режимом его  работы.

В дизельных двигателях система  питания обеспечивает периодический  впрыск и тонкое распыление топлива  в камере сгорания в количестве, соответствующем режиму его работы. Система смазки подает к трущимся деталям двигателя масло, которое  уменьшает трение и износ, охлаждает  детали и удаляет с них продукты износа и загрязнения.

Система охлаждения отводит  излишнее тепло от деталей двигателя  и поддерживает его нормальную температуру 85...95 ^oС.

Система пуска осуществляет запуск двигателя.

Система зажигания карбюраторных  двигателей предназначена для принудительного  воспламенения рабочей смеси  от электрической искры. У дизеля система зажигания отсутствует.

1.1.1 Конструкция основных  механизмов двигателя

а) Кривошипно-шатунный механизм (КШМ).

КШМ (рис. 1) состоит из гильзы 1, размещенной в блоке цилиндров 2, поршня 3 с компрессионными 4 и маслосъемными  кольцами 5. Поршень 3 пальцем 6 соединен с шатуном 7, который установлен на шатунной шейке коленчатого вала 8 двигателя.

Рис. 1. Схема кривошипно-шатунного  и газораспределительного механизмов

 

Поршни изготавливают  из сплавов алюминия АЛ-25 и подвергают термической обработке.

Поршневые компрессионные кольца 4 должны создавать герметичность  полости цилиндра, их изготавливают  из специальных марок чугуна с  хромированием рабочих поверхностей. Маслосъёмные кольца 5 снимают излишки  масла со стенок гильзы 1. Поршневой палец 6 шарнирно соединяет поршень 3 с шатуном 7 и для облегчения выполнен полым. Шатун 7 передает коленчатому валу 8 силу давления газов со стороны поршня 3.

Подшипники шатунные и  коренные коленчатого вала 8 служат для уменьшения трения при вращении коленчатого вала в коренных опорах и в месте соединения шатуна с  коленчатым валом.

Коленчатый вал 8 воспринимает нагрузки от шатунов 7 и служит для  преобразования энергии возвратно-поступательного  движения поршня 3 в энергию вращательного  движения маховика. Маховик предназначен для вывода поршня из мертвых точек  и достижения равномерности вращения коленчатого вала двигателя. Маховик  также дает возможность преодолевать кратковременные перегрузки. Материал маховика - серый чугун.

в) Газораспределительный  механизм

На четырехтактных автотракторных двигателях применяется клапанный  механизм распределения. Различают  механизмы с нижним и верхним  расположением клапанов. В современных  конструкциях наиболее распространено верхнее расположение клапанов. При  верхнем расположении клапанов улучшается наполнение цилиндров горючей смесью (воздухом), достигается большая  степень сжатия, что повышает экономичность  двигателя.

Движение от шестерни 9 (рис. 2), установленной на коленчатом валу 8, передается на промежуточную шестерню 10, а затем на шестерню 11 распределительного кулачкового вала 12.

При вращении кулачок вала 12 через ролик передает движение толкателю 13 и через штангу 14 на регулировочный винт 15 и коромысло 16, давление от которого передается на клапан 17, сжимая при  этом клапанную пружину 18, удерживаемую на клапане 17 с помощью двух сухариков 19. Перемещение клапанов 17 сообщает полость цилиндра с атмосферой. Диаметр  тарелки впускного клапана больше, чем выпускного.

В процессе работы клапан нагревается, и его длина увеличивается. Для  исключения нарушения герметичности  камеры сгорания при нагрева-нии клапанов предусмотрен тепловой зазор А между клапаном и бойком коромысла. Для впускных клапанов А = 0,35 мм, выпускных - 0,45 мм.

1.1.2 Основные понятия и  определения

Верхняя мертвая точка (ВМТ) - верхнее расположение поршня в  гильзе цилиндра.

Нижняя мертвая точка (НМТ) - нижнее расположение поршня в гильзе цилиндра.

Ход поршня - расстояние между  ВМТ и НМТ.

Рабочий цикл двигателя - совокупность процессов, последовательно и периодически протекающих в цилиндре.

Такт - часть рабочего цикла  двигателя, происходящая за один ход  поршня (от одной мертвой точки  к другой). Двигатели, в которых  рабочий цикл совершается за четыре хода (такта) поршня или за два оборота  коленчатого вала, называются четырехтактными. Двигатели, в которых рабочий  цикл совершается за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала, называются двухтактными.

Рабочий объем цилиндра - объем, освобождаемый поршнем при  его перемещении от ВМТ к НМТ

где S - ход поршня; D - диаметр  цилиндра.

Объем камеры сжатия V_с - объем над поршнем, когда он находится в ВМТ. Полный объем цилиндра - сумма объема камеры сжатия и рабочего объема цилиндра, т.е. пространство над поршнем, когда он находится в НМТ - V = V_с + V_n. Степень сжатия E = V/V_c. Таким образом, E - показатель уменьшения объема смеси или воздуха, сжатых в цилиндре. У карбюраторных двигателей E= 6...10.

Увеличение степени сжатия способствует повышению мощности и  экономичности двигателя.

Смесь, поступающая в цилиндр  двигателя из карбюратора, называется горючей смесью. Продукты сгорания топлива называются отработанными  газами. Главными параметрами двигателя  являются номинальная мощность и  номинальная частота вращения коленчатого  вала.

1.1.3  Рабочий цикл четырёхтактного двигателя

Двигатели, у которых весь рабочий цикл совершается за четыре хода (такта) поршня или за два оборота  коленчатого вала, называются четырехтактными.

Рабочие циклы четырехтактных двигателей (дизелей и карбюраторных) имеют одинаковые названия тактов: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.

При вращении коленчатого  вала 8 (рис. 2) движение посредством  шатуна 7 передается поршню 3, а через  шестерни 9,10,11 - распределительному валу 12, который воздействует своими кулачками  на толкатели 13, штанги 14, регулировочные винты 15, коромысла 16 и открывает  клапаны 17, преодолевая усилие пружины 18.

Первоначальное вращение коленчатому валу 8 передается от системы  пуска (стартера или пускового карбюраторного двигателя), а после запуска двигателя  его вращение обеспечивается за счет энергии сгорания горючей смеси.

 

1.2  Карбюраторный двигатель

а) Впуск. При движении поршня от ВМТ к НМТ в цилиндре создается  некоторое разрежение (примерно 0,005...0,025 МПа), и горючая смесь из карбюратора  поступает через открытый впускной клапан. Выпускной клапан закрыт (рис. 2).

Рис. 2. Схема рабочего цикла  четырехтактного двигателя

б) Сжатие рабочей смеси. Горючая  смесь, перемешанная с оставшимися  в цилиндре отработанными газами, называется рабочей смесью. Сжатие рабочей смеси начинается при  движении поршня из НМТ к ВМТ, при  этом оба клапана закрыты. В конце  такта "сжатие", когда поршень  находится на незначительном расстоянии от ВМТ, между электродами запальной  свечи проскакивает электрическая  искра от системы зажигания, и  рабочая смесь воспламеняется. Температура  рабочей смеси перед воспламенением достигает 350...450 ^oС, а давление 0,6...2,2 МПа.

в) Рабочий ход. Теплота, выделяющаяся при сгорании, резко повышает температуру (до +1900...2400^оС) и давление (до 2,0...2,5 МПа) газов. Под действием усилия давления газов поршень движется от ВМТ к НМТ. При этом газы совершают полезную работу.

г) Выпуск отработанных газов. При движении поршня от НМТ к ВМТ  открывается выпускной клапан, происходит выталкивание (выпуск) отработанных газов. Температура газов составляет 600...800 ^оС.

После прихода поршня в  ВМТ рабочий цикл повторяется.

 

1.2.1 Система питания карбюраторного  двигателя

В карбюраторных двигателях к основным элементам системы  питания относятся карбюратор, топливный  бак с отстойником, подкачивающий  насос. Рассмотрим принцип действия простейшего карбюратора (рис. 3). Карбюратор служит для приготовления горючей  смеси. Карбюратор состоит из корпуса 1, воздушной заслонки 2, дроссельной (топливной) заслонки 3, диффузора 4, распылителя 5, жиклера 6, поплавковой камеры 7, поплавка 8, игольчатого клапана 9, побудителя 10 и воздушного фильтра 11.

Рис. 3. Схема простейшего  карбюратора

При заполнении топливом (бензином) поплавковой камеры 7 поплавок всплывает, и при определенном уровне игольчатый клапан 9 прекращает поступление топлива  через трубку 12. Благодаря разрежению, возникающему в цилиндре при движении поршня, воздух через воздухоочиститель 11 поступает в диффузор 4. Вследствие уменьшения сечения в диффузоре 4 скорость воздуха возрастает, а  давление падает. Под действием разности давлений в диффузоре 4 и атмосферного давления в поплавковой камере 7 топливо поступает в жиклер 6 и  фонтанирует через распылитель 5 в диффузоре, где подхватывается потоком воздуха, испаряется и поступает в цилиндр двигателя. При истечении топлива из распылителя 5 уровень его в поплавковой камере 7 понизится, поплавок 8 опустится вниз и игольчатый клапан 9 откроет подачу топлива.

Дроссельная заслонка 3 служит для регулирования количества поступающей  рабочей смеси. При пуске двигателя  воздушный трубопровод карбюратора  прикрывается воздушной заслонкой 2, а дроссельная заслонка 3 полностью  открывается.

1.2.2 Система охлаждения  и смазки

В процессе сгорания топлива  часть тепла передается стенкам  камеры сгорания и цилиндрам двигателя. Перегрев двигателя сопровождается изменением зазоров, повышением износа трущихся деталей и может привести к заклиниванию деталей, образованию  трещин в головках цилиндров, смолообразованию, т.е. выделению из масел твердой  фазы. Оптимальной температурой является 85...95 ^оС. Работа двигателя при температуре ниже оптимальной снижается срок службы двигателя, увеличивает расход топлива.

Системы охлаждения автотракторных двигателей по типу охлаждающего агента подразделяются на воздушную и жидкостную. Наибольшее распространение получило жидкостное охлаждение. В качестве охлаждающего агента используется вода, этиленгликоль, тосол, дизельное топливо и другие жидкости. Этиленгликоль, тосол, дизельное топливо применяются в зимнее время и в условиях Крайнего Севера.

Жидкость, отводящая тепло  от нагретых деталей двигателя, находится  в пространстве между стенками блока  и головки цилиндра, образуя так  называемую рубашку 1 (рис. 4). Нагреваемая  жидкость из рубашки 1 по водяному коллектору 2 отводится в радиатор 3 - специальный  охладитель. Охлаждение жидкости в  радиаторе 3 производится путем обдува его с помощью вентилятора 4, приводимого  шкивом 5. Циркуляция жидкости в системе  охлаждения обеспечивается центробежным насосом 6, находящимся на одном валу с приводом шкива 5.

Привод шкива осуществляется клиноременной передачей от коленчатого  вала двигателя.