Реферат: Простые механизмы
Наибольшая
мощность 4-тактного карбюраторного Д. в. с. 600 квт (800 л. с.). Мотоциклетные карбюраторные 2-тактные и 4-тактные Д. в. с. имеют мощность от 3,5 до 45 квт
(от 5 до 60 л. с.). Авиационные поршневые двигатели с непосредственным впрыском
бензина и искровым зажиганием развивают до 1100 квт (1500 л. с.) и более.
Карбюраторные
Д. в. с. представляют собой сложный агрегат, включающий ряд узлов и систем.
Остов
двигателя — группа неподвижных деталей, являющихся базой для всех остальных
механизмов и систем. К остову относятся блок-картер, головка (головки)
цилиндров, крышки подшипников коленчатого вала, передняя и задняя крышки
блок-картера, а также масляный поддон и ряд мелких деталей.
Механизм
движения — группа движущихся деталей, воспринимающих давление газов в цилиндрах
и преобразующих это давление в крутящий момент на коленчатом валу двигателя.
Механизм движения включает в себя поршневую группу (поршни, шатуны, коленчатый
вал и маховик).
Механизм
газораспределения служит для своевременного впуска горючей смеси в цилиндры и
выпуска отработавших газов. Эти функции выполняют кулачковый (распределительный)
вал, приводимый в движение от коленчатого вала, а также толкатели, штанги и
коромысла, открывающие клапаны. Клапаны закрываются клапанными пружинами.
Система
смазки — система агрегатов и каналов, подводящих смазку к трущимся
поверхностям. Масло, находящееся в масляном поддоне, подаётся насосом в фильтр
грубой очистки и далее через главный масляный канал в блок-картере под
давлением поступает к подшипникам коленчатого и кулачкового валов, к шестерням
и деталям механизма газораспределения. Смазка цилиндров, толкателей и других
деталей производится масляным туманом, образующимся при разбрызгивании масла,
вытекающего из зазоров в подшипниках вращающихся деталей. Часть масла отводится
по параллельным каналам в фильтр тонкой очистки, откуда сливается обратно в
поддон.
Система
охлаждения может быть жидкостной и воздушной. Жидкостная система состоит из
рубашек цилиндров и головок, заполненных охлаждающей жидкостью (водой,
антифризом и т. п.), насоса, радиатора, в котором жидкость охлаждается потоком
воздуха, создаваемым вентилятором, и устройств, регулирующих температуру воды.
Воздушное охлаждение осуществляется обдувом цилиндров и головок вентилятором
или потоком воздуха (на мотоциклах).
Система
питания осуществляет приготовление горючей смеси из топлива и воздуха в
пропорции, соответствующей режиму работы, и в количестве, зависящем от мощности
двигателя. Система состоит из топливного бака, топливоподкачивающего насоса,
топливного фильтра, трубопроводов и карбюратора, являющегося основным узлом
системы.
Система
зажигания служит для образования в камере сгорания искры, воспламеняюшей
рабочую смесь. В систему зажигания входят источники тока — генератор и
аккумулятор, а также прерыватель, от которого зависит момент подачи искры. В
систему включается распределитель тока высокого напряжения по соответствующим
цилиндрам. В одном агрегате с прерывателем находятся конденсатор, улучшающий
работу прерывателя, и катушка зажигания, с которой снимается высокое напряжение
(12—20 кв). В то время, когда Д. в. с. не имели электрического
зажигания, применялись запальные калоризаторы.
Система пуска
состоит из электрического стартёра, шестерён передачи от стартёра к маховику,
источника тока (аккумулятора) и элементов дистанционного управления. В функции
системы входит вращение вала двигателя для пуска.
Система
впуска и выпуска состоит из трубопроводов, воздушного фильтра на впуске и
глушителя шума на выпуске.
Газовые Д. в.
с. работают большей частью па природном газе и газах, получаемых при
производстве жидкого топлива. Кроме того, могут быть использованы: газ,
генерируемый в результате неполного сгорания твёрдого топлива, металлургические
газы, канализационные газы и пр. Применяются как 4-тактные, так и 2-тактныс
газовые Д. в. с. По принципу смесеобразования и воспламенения газовые двигатели
разделяются на: Д. в. с. с внешним смесеобразованием и искровым зажиганием, в
которых рабочий процесс аналогичен процессу карбюраторного двигателя; Д. в. с.
с внешним смесеобразованием и зажиганием струей жидкого топлива,
воспламеняющегося от сжатия; Д. в. с. с внутренним смесеобразованием и искровым
зажиганием. Газовые двигатели, использующие природные газы, применяются на
стационарных электростанциях, компрессорных газоперекачивающих установках и т.
п. Сжиженные бутано-пропановые смеси используются для автомобильного транспорта
(см. Газобаллонный автомобиль).
Экономичность
работы Д. в. с. характеризуется эффективным кпд, который представляет собой
отношение полезной работы к количеству тепла, выделяемого при полном сгорании
топлива, затраченного на получение этой работы. Максимальный эффективный кпд
наиболее совершенных Д. в. с. около 44%.
Основным
преимуществом Д. в. с., так же как и др. тепловых двигателей (например, реактивных
двигателей), перед двигателями гидравлическими и электрическими
является независимость от постоянных источников энергии (водных ресурсов,
электростанций и т. п.), в связи с чем установки, оборудованные Д. в. с., могут
свободно перемещаться и располагаться в любом месте. Это обусловило широкое
применение Д. в. с. на транспортных средствах (автомобилях, с.-х. и
строительно-дорожных машинах, самоходной военной технике и т. п.).
Совершенствование
Д. в. с. идёт по пути повышения их мощности, надёжности и долговечности,
уменьшения массы и габаритов, создания новых конструкций (см., например, Ванкеля
двигатель). Можно наметить также такие тенденции в развитии Д.
в. с., как постепенное замещение карбюраторных Д. в. с. дизелями на
автомобильном транспорте, применение многотопливных двигателей,
увеличение частоты вращения и др.
Двигатель
внутреннего сгорания (ДВС)
Один из самых распространенных
двигателей — двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Его устанавливают на
автомобили, корабли, тракторы, моторные лодки и т. д., во всем мире
насчитываются сотни миллионов таких двигателей. Существует два типа двигателей
внутреннего сгорания — бензиновые и дизели.
Бензиновые двигатели внутреннего
сгорания работают на жидком топливе (бензине, керосине и т. п.) или на горючем
газе (сохраняемом в сжатом виде в стальных баллонах или добываемом сухой
перегонкой из дерева). Проектируют двигатели, где горючим будет водород.
Основная часть ДВС — один или
несколько цилиндров, внутри которых происходит сжигание топлива. Отсюда и
название двигателя.
Внутри цилиндра скользит поршень —
металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца),
вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов,
образующихся при сгорании топлива, в промежутки между поршнем и стенками
цилиндра.
Поршень снабжен металлическим стержнем
— пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передает движения поршня
коленчатому валу (см. рис.).
Верхняя часть цилиндра сообщается с
двумя каналами, закрытыми клапанами. Через один из каналов — впускной подается
горючая смесь, через другой — выпускной удаляются продукты сгорания. В верхней
части цилиндра помещается свеча — приспособление для зажигания горючей смеси
посредством электрической искры.
Наибольшее распространение в
технике получил четырехтактный
двигатель. Рассмотрим его работу. 1-й такт — впуск
(всасывание). Открывается впускной клапан. Поршень, двигаясь вниз, засасывает в
цилиндр горючую смесь. 2-й такт — сжатие. Впускной клапан закрывается. Поршень,
двигаясь вверх, сжимает горючую смесь, при сжатии она нагревается. 3-й такт —
рабочий ход. Поршень достигает верхнего положения. Смесь поджигается
электрической искрой свечи. Сила давления газов — раскаленных продуктов горения
— толкает поршень вниз. Движение поршня передается коленчатому валу, вал
поворачивается, производится тем самым полезная работа. Производя работу и
расширяясь, продукты сгорания охлаждаются, давление в цилиндре падает почти до
атмосферного. 4-й такт — выпуск (выхлоп). Открывается выпускной клапан,
отработанные продукты сгорания выбрасываются через глушитель в атмосферу.
Из 4 тактов двигателя только один,
третий — рабочий. Поэтому двигатель снабжают маховиком, инерционным двигателем,
запасающим энергию, за счет которой коленчатый вал (см. Валы и оси машин)
вращается в течение остальных тактов. Отметим, что одноцилиндровые двигатели
устанавливают главным образом на мотоциклах. На автомобилях, тракторах и т. п.
для более равномерной работы ставят 4,6,8 и более цилиндров на общем валу.
Двигатели с цилиндрами,
установленными в виде звезды вокруг одного вала, получили название
звездообразных. Мощность звездообразных двигателей достигает 4 МВт. Используют
их главным образом в авиации.
Дизель — другой тип двигателя
внутреннего сгорания. В отличие от бензинового воспламенение в его цилиндрах
происходит при впрыскивании топлива в воздух, предварительно сжатый поршнем и,
следовательно, нагретый до высокой температуры.
Этот двигатель назвали по имени
немецкого инженера Р. Дизеля, построившего в 1897 г. первый двигатель с воспламенением от сжатия — в этом и заключается его отличие от бензинового
двигателя внутреннего сгорания, использующего особое устройство для
воспламенения топлива.
Конструктивно дизель мало чем
отличается от бензинового двигателя внутреннего сгорания. На рисунке видно, что
у него есть цилиндр, поршень, клапаны. Да и принцип действия дизеля такой же.
Но есть и отличия: в головке цилиндра находится топливный клапан — форсунка.
Назначение ее — в определенные фазы вращения коленчатого вала впрыскивать
топливо в цилиндр. Клапаны, топливный насос, питающий форсунку, получают
движение от распределительного вала, который, в свою очередь, приводится в
движение от коленчатого вала двигателя.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 |