методичка. Тракторы основные энергетические средства для выполнения механизированных работ в сельском хозяйстве
 Скачать 38.44 Mb.
|
|
Введение Тракторы основные энергетические средства для выполнения механизированных работ в сельском хозяйстве. В 1791 г русский механик и изобретатель Иван Кулибин построил трехколесную коляску-самокатку с механизмами, которые используют в современных тракторах: коробкой передач, рулевым управлением и тормозами. Самокатка приводилась в движение мускульной силой человека. В 1898 1 механик Федор Блинов построил первый в мире гусеничный трактор. В качестве двигателя на раме длиной 5 м стоял котел с двумя паровыми машинами. От каждой из них через шестеренные передачи вращение передавалось к ведущим колесам, находящимся в зацеплении с гусеницами. Трактор обслуживали два человека. Скорость его движения была 3 км/ч. В 1897 г немецкий ученый Рудольф Дизель создал - экономичный двигатель внутреннего сгорания, который позднее стал называться дизелем - по имени его изобретателя. В 1910 г ученик Ф. А. Блинова изобретатель Яков Мамин создал первый отечественный колесный трактор с дизелем и назвал его «русский трактор». В двадцатых годах на петроградском заводе «Красный путиловец» было выпущено около 50 тыс. тракторов «Фордзон-Путиловеи» по американской лицензии. С начала тридцатых годов вступили в строй Сталинградский, Харьковский и Челябинский тракторные заводы. За десять предвоенных лет нашей промышленностью было выпущено около 700 тыс. тракторов, что составило 40 % их мирового производства. Они были оснащены карбюраторными двигателями. В послевоенный период на тракторы стали устанавливать более экономичные дизели. В шестидесятые и семидесятые годы стали выпускать тракторы с повышенными рабочими скоростями: вначале 6...9 км/ч, затем 9...15 км/ч. Появились тракторы с мощными двигателями, турбо-наддувом, гидроприводами для облегчения управления и привода рабочих органов машин, комфортабельными кабинами. Современные тракторы оснащены дизелями, независимой подвеской и резинометаллическими гусеницами, широкопрофильными 3 шинами, снижающими удельное давление на почву, реверсивными двухскоростными валами отбора мощности и т.п. В настоящее время на территории Российской Федерации в эксплуатации находится более 350 тыс. тракторов категории «С». Самые массовые из них - тракторы Минского тракторного завода МТЗ-80 и МТЗ-82. Липецкий тракторный завод производит тракторы ЛТЗ-55, -55А и -60АВ, которые также относятся к категории «С». Среди них наиболее широко применяются тракторы ЛТЗ-55. Эти тракторы предназначены для работы в разных условиях при возделывании сельскохозяйственных культур и транспортировании грузов. Для достижения высокой производительности машинно-тракторных агрегатов на сельскохозяйственных и транспортных работах при минимальных затратах груда и средств необходимо хорошо знать устройство тракторов, уметь предупреждать и устранять неполадки, возникающие при эксплуатации. 4 ЗАНЯТИЕ № 1Устройство и принцип работы двигателей внутреннго сгорания (ДВС) 1.Цель занятия 1.1 Знакомство с устройством ДВС и основными определениями, характеризующими эти двигатели. 1.2 Изучение принципа и порядка работы четырехтактного дизеля, 1.3 Приобретение знаний и умения оценивать основные показатели и назначение ДВС по их технической характеристике и общему устройству. 2.Содержание работы 2.1. Изучим, материал занятия №1 настоящих методических указаний к лабораторным занятиям (I - 4) по устройству тракт 2.2. Изучить устройство двигателей Д-243 (трактор М'ГЗ-82), А-41 (трактор ДТ-75М) по плакатам и натуральным образцам. 2.3. Письменно ответить на контрольные вопросы по изучаемой теме. 3. Оборудование и методические материалы 3.1. Методические указания к лабораторным занятиям 3.2. Плакаты и макеты по устройству тракторов, их узлов и деталей. 3.3. Натуральные образцы тракторов МТЗ-82, ДТ-75М, их узлы и детали. 4 Порядок выполнения работы 4.1 Изучение устройства ДВС, основные определения На сельскохозяйственных тракторах установлены поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Их работа основана на использовании энергии расширяющихся газов, образующейся в результате процесса сгорания топливовоздушной смеси и преобразующей тепловую энергию в механическую работу. 5 В основном в качестве силовых агрегатов применяю! четырехтактные дизели, в качестве пусковых - двухтактные карбюраторные двигатели. По способу смесеобразования ДВС делят: на карбюраторные (с внешним смесеобразованием в карбюраторе), инжекторные и дизельные (с внутренним смесеобразованием).  Рисунок 1 - Одноцилиндровый дизель 1 - головка цилиндра; 2 - коромысло; 3- форсунка; 4, 5 - выпускной и впускной клапаны; 6 - цилиндр; 7- поршень; 8- поршневой палец; 9 - шатун: 10 - маховик; 11 картер; 12, 14 - коленчатый и распределительный валы; 13 - шестерня привода распределительного вала; 15- топливный насос; 16- передаточные детали; 17- воздухоочиститель В цилиндре 6 (см. рисунок 1) помещен поршень 7, который шатуном 9 соединен с коленчатым валом 12. При перемещении поршня в цилиндре вверх и вниз его прямолинейное движение преобразуется через шатун и кривошип во вращательное движение коленчатого вала. На конце вала закреплен маховик 10, который служит для равномерного вращения вала при работе двигателя. 6 Цилиндр плотно закрыт сверху головкой I. В последней находится впускной 5 и выпускной 4 клапаны, закрывающие соответствующие каналы. Клапаны открываются под действием кулачков распределительного вала 14 через передаточные детали 16. Распределительный вал и вал топливного насоса приводятся «решение шестернями 13 от коленчатого вала. Топливо в цилиндр поступает через форсунку 3 от топливного насоса. Поршень, свободно перемещаясь в цилиндре, занимает два крайних положения (рисунок 2). Верхняя мертвая точка (ВМТ) крайнее верхнее положение поршня. Нижняя мертвая точка (НМТ) крайнее нижнее положение поршни. Ход поршнярасстояние, пройденное им от одной мертвой точки до другой. За один ход поршня коленчатый вал повернется Камера сгорания(сжатия) пространство между головкой цилиндра и поршнем, расположенным в верхней мертвой точке. Рабочий объем цилиндра- пространство, освобождаемое поршнем при перемещении его из ВМТ в НМТ, т.е.  V=πd2/4*S, Рисунок 2: а - положение поршня в ВМТ; б - положение поршня в НМТ 7 Литраж - суммарный рабочий объем всех цилиндров дви-1ателя. При малых объемах (до 1 л) его выражают в кубических сантиметрах, а при больших в литрах. Полный объем цилиндра сумма объема камеры сгорания и рабочего объема. Степень сжатия число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания. В карбюраторных двигателях степень сжатия колеблется в пределах 6... К), в дизелях - 15...20. Такт - процесс, который происходит в цилиндре за один ход поршня. Рабочий цикл - ряд последовательно повторяющихся процессов-тактов. Двигатель, у которого рабочий цикл происходит четыре хода поршня, называют четырехтактным. 4.2 Рабочие циклы четырехтактного дизеля одного из цилиндров  Впуск - первый такт (рисунок 3 а). Поршень перемещается вниз и, действуя подобно насосу, создает разрежение в цилиндре. Под влиянием разности давлений через открытый впускной клапан цилиндр заполняется чистым воздухом. Выпускной клапан закрыт. В конце такта закрывается и впускной клапан. К этому моменту давление в цилиндре составляет 0,08...0,09 МПа, температура - 30...50°С Рисунок 3-Схема работы четырехтактного одноцилиндрового дизеля: а - впуск; 6 сжатие; в рабочий ход; г – выпуск 8 Сжатие второй такт (рисунок 3 б). Поршень, продолжая движение, перемещается вверх. Поскольку оба клапана закрыты, поршень сжимает воздух, температура которого растет. Благодаря высокой степени сжатия давление в цилиндре повышается до 4 МПа, воздух нагревается до температуры 600°С. В конце такта сжатия через форсунку в мелкораспыленном состоянии в цилиндр впрыскивается порция дизельного топлива. Мелкие частицы топлива, соприкасаясь с нагретыми сжатым воздухом стенками цилиндра, самовоспламеняются, большая их часть сгорает. Расширение или рабочий ход - третий такт (рисунок 3 в). Поршень идет вниз. Во время этого такта топливо сгорает полностью. Оба клапана при рабочем ходе закрыты. Температура газов при сгорании достигает 2000°С, давление повышается до 8 МПа и более. Под большим давлением расширяющихся газов поршень перемещается вниз и передает воспринимаемое им усилие через шатун на коленчатый вал, заставляя его вращаться. Около ИМТ давление снижается до 0,4 МПа, температура до 700°С. Выпуск- четвертый такт (рисунок 3 г). Поршень перемещается вверх, выпускной клапан открывается. Отработавшие газы сначала под действием избыточного давления, затем под действием поршня удаляются из цилиндра. Когда поршень находится около ВМТ, выпускной клапан закрываемся, впускной открывается. Рабочий цикл повторяется. Дизели но сравнению с карбюраторными двигателями более экономичны. Вследствие высокой степени сжатия на единицу работы в них расходуется на 25 % меньше топлива. Они работают на топливе, которое менее опасно в пожарном отношении. Рабочий цикл четырехтактных двигателей совершается за два оборота коленчатого вала. За это время он получает усилие от поршня только при одном полуобороте, соответствующем рабочему ходу поршня. Затем коленчатый вал с помощью маховика перемещает поршень при всех вспомогательных тактах (выпуске, впуске и сжатии). Вследствие этого коленчатый вал одноцилиндровогодвигателя вращается неравномерно: при рабочем ходе ускоренно, при вспомогательных тактах замедленно. Кроме того, у одноцилиндрового двигателя обычно небольшая мощность и повышенная вибрация. 9 По этой причине на современных тракторах устанавливают многоцилиндровые двигатели. Многоцилиндровые тракторные двигатели бывают рядными и V-образными. В рядных двигателях (рисунок 4 а) цилиндры расположены вертикально, в V-образных (рисунок 4 б) под углом. Последние по сравнению с первыми имеют меньшие габариты и массу.  Рисунок 4 - Многоцилиндровые двигатели: а - рядное, б - V-образное расположение цилиндров; в - схема кривошипно-шатунного механизма шестицилиндрового V-образного двигателя; 1...6 - номера цилиндров Чтобы такой двигатель работал равномерно, такты расширения (рабочий ход) должны следовать через равные углы поворота коленчатого вала (т.е. через равные промежутки времени). Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы четырехцилиндровых отечественных тракторных двигателей 1-3-4-2. Это означает, что после рабочего хода в первом цилиндре следующий рабочий ход происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре (рисунок 5). Определенная последовательность соблюдается и в других многоцилиндровых двигателях, например в шестицилиндровом V-образном дизеле: 1-4-2-5-3-6 При выборе порядка работы двигателя конструкторы стремятся равномерно распределить нагрузку на коленчатый вал. Зная порядок работы цилиндров двигателя, можно правильно присоединить топливопроводы к форсункам и отрегулировать клапаны. 10 Рисунок 5: а - схема четырехцилиндрового дизеля; б - порядок работы четырехцилиндрового дизеля  4.3 Фазы газораспределения и декомпрессионный механизм Фазы газораспределения моменты открывания или закры-вания клапанов, выражаемые в градусах угла поворота коленчатого вала относительно мертвых точек (рисунок 6).  Рисунок 6 - Диаграмма фаз газораспределения. 11 При изучении основ работы двигателя указывалось, ч го открывание и закрывание клапанов происходит при нахождении поршня в ВМТ и НМТ. В действительности в целях лучшей очистки цилиндров от отработавших газов и заполнения их свежим воздухом открывание и закрывание клапанов не совпадает с положением поршня в мертвых точках. От степени наполнения цилиндров свежим воздухом и очистки их от отработавших газов во многом зависит мощность двигателя. Для того чтобы в цилиндры двигателя поступало больше воздуха, впускные клапаны открываются еще до прихода поршня в ВМТ (с опережением). Так как при большой частоте вращения коленчатого вала такт впуска повторяется часто, то во впускном трубопроводе создается напор воздуха. Поэтому воздух поступает в цилиндры двигателя, несмотря на опережение открывания впускного клапана. По этой же причине воздух поступает в цилиндры через открытый клапан и после того, как поршень пройдет НМТ. Закрывается впускной клапан с некоторым опозданием. После закрытия впускного клапана происходят ежа те воздуха, впрыск топлива в камеру сгорания, рабочий ход поршня Начало выпуска отработавших газов из цилиндра (или открывание выпускного клапана) происходит до прихода поршня в НМТ за несколько градусов по углу поворота коленчатого вала. В конце такта выпуска и начале такта впуска оба клапана некоторое время открыты одновременно - это перекрытие кла-панов. Такое их положение способствует лучшей очистке цилиндра от отработавших газов в результате его продувки свежим воздухом. Декомпрессионный .механизм - составная часть газораспределительною механизма дизеля Д-144 (трактор ЛТЗ-55). Он служит для создания декомпрессии (отсутствия компрессии в цилиндрах двигателя) с целью облегчения проворачивания коленчатого вала вручную и во время пуска двигателя. Этот механизм включает в себя четыре валика 2 (рисунок 7), концы которых установлены в кольцевых выточках толкателей 3, рычаг 1 и соединительные детали. 12  Рисунок 7 - Декомпрессионный механизм дизеля Д-144 (трактор ЛТЗ-55): а - устройство; 6 - механизм выключен: в - механизм включен; 1- рычаг; 2-валик с лыской; 3- толкатель; 4 - кулачок распределительного вала; 5-тяга; 6-коромысло; 7- рычаг включения механизма; 8 - впускной клапан 4.4 Основные показатели и общее устройство ДВС К основным показателям работы двигателя относят мощности, экономичность и коэффициент полезного действия (КПД). Большая часть тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя, превращается в механическую. Сила давления газов, действующая на поршень, передается через шатун на кривошип, создавая вращающий момент на коленчатом валу двигателя. Мощность - это работа, выполненная в единицу времени. Не измеряют в киловаттах (кВт). Различают индикаторную и эффективную мощности двигателя. Индикаторная .мощность — это мощность, развиваемая газами внутри цилиндра работающего двигателя. Эффективная мощность- мощность, получаемая на коленчатом валу. Она меньше индикаторной на 20...30 %, так как часть мощности затрачивается на преодоление сил трения в механизмах двигателя и приведение в действие вспомогательных устройств (насосов, вентилятора, генератора и др.). 13 Мощность двигателя повышается с увеличением силы давления газов в цилиндре, частоты вращения коленчатого вала и литража. С увеличением литража увеличиваются размеры двигателя. Чем выше тяговый класс трактора, тем больший литраж у его двигателя, имеющего большую мощность. Экономичность работы двигателя характеризуется удельным расходом топлива, который определяю делением часового расхода на эффективную мощность двигателя. Удельный расход .топлива в дизелях, применяемых на тракторах, не более 265 г/(кВт/ч). При изношенных, разрегулированных или недостаточно смазанных трущихся деталях мощность уменьшается и экономичность снижается. Механический коэффициент полезного действия двигателя отношение эффективной мощности к индикаторной. Он зависит в основном от качества обработки деталей, смазывания трущихся деталей и правильности сборки двигателя. Значения механического КПД колеблются в пределах 0,7...0,8. 4.5. Общее устройство дизелей Все дизели, устанавливаемые на трактор, состоят из следующих механизмов и систем (рисунок 8): кривошипно-шатунный механизм (КШМ) преобразует прямолинейное движение поршней во вращательное движение коленчатого вала; механизм газораспределения (ГРМ) управляет работой клапанов, что позволяет в определенных положениях поршня впускать воздух в цилиндры и удалять оттуда отработавшие газы; система питания в определенный момент обеспечивает подачу в цилиндры двигателя воздуха и дозированных порций распыленного топлива; смазочная система необходима для непрерывной подачи масла к трущимся деталям и отвода от них теплоты; система охлаждения предохраняет стенки камеры сгорания и детали дизеля от перегрева и поддерживает в них нормальный тепловой режим. 14  Рисунок 8 - Дизель Д-243 (трактор МТЗ-82): а вид справа: бвид слепа; 1 масломерный щуп; 2 шпилька для установки поршня первого цилиндра в момент подачи топлива; 3 маслозаливная горловина; 4 масляный фильтр; 5, 16 фильтры грубой и гонкой очистки топлива; 6 выпускной коллектор; 7 воздухоочиститель; 8 вентилятор; 9 – генератор; 10 --гидронасос рулевого упкрапления; II передняя опора двигателя; 12 насос ручной подкачки топлива: 13 топливный насос; 14 компрессор; 15 форсунка; 17 рычаг воздушной заслонки аварийной остановки двигателя; 18 - вентиль выпуска воздуха из топливной системы; 14 электростартер; 20- пусковой двигатель; .21 редуктор пускового двигателя 4.6. Контрольные вопросы
5 Перечислить процессы, происходящие и цилиндре работающего ДВС.
9. Назвать и описать назначение основных механизмов и систем ДВС. 15 ЗАНЯТИЕ №2 |