книги / Сварочные агрегаты

Поршневые кольца (рис. 3.10) бывают компрессионные и мас­ лосъемные. Компрессионные кольца уменьшают прорыв газов из ци­ линдра в картер, маслосъемное - снимает излишки масла со стенок цилиндра.

3

а

Рис. 3.10. Поршневые кольца: а - двигатель автомобиля «Москвич-2140»,

Поршневой палец 3 (см. рис. 3.9) соединяет поршень с шату­

ном.

Шатун передает при рабочем ходе силу от поршня кривошипу коленчатого вала, а при вспомогательных тактах - от кривошипа поршня.

Коленчатый вал воспринимает силы от шатунов и преобразует их в крутящий момент, который через маховик (см. рис. 3.3, поз. 39 и рис. 3.9, поз. 10) и муфту передается на якорь или ротор генерато­ ра.

Маховик выводит поршни из мертвых точек, повышает плав­ ность работы, облегчает пуск двигателя. На ободе маховика напрес­ совывается зубчатый венец 12 (см. рис. 3.9) для пуска двигателя от стартера.

3.3.2. Газораспределительный механизм

Газораспределительный механизм предназначен для своевре­ менного впуска в цилиндр свежей горючей смеси (карбюраторные Д) или воздуха (дизели) и выпуска из него отработавших газов. Эти ме­ ханизмы бывают с нижним (ГАЗ-51) и верхним (3M3-53, АЗЛК-412) расположением клапанов. В газораспределительный механизм вхо­ дят:

- распределительный вал (см. рис. 3.2, поз. 23 и рис. 3.3, поз. 25) и его привод (см. рис. 3.5, поз. 7), шестерни (рис. 3.11, поз.7) или звездочки и цепь (рис. 3.3, поз. -/.27, 73);

передаточные детали - толкатели (см. рис. 3.5, поз. 2) с на­ правляющими втулками (рис. 3.11, поз. 3,10,4), а при верхнем рас­ положении клапанов еще штанги и коромысла (см. рис. 3.11, поз. 77

и72);

-клапаны, их направляющие втулки и пружины, опорные шай-

бы пружин с деталями их крепления.

Рис. 3.11. Схемы установки клапанов и их привода: а нижние или боковые клапа­ ны; б - подвесные клапаны с приводом от нижних рас­ пределительных валов; 1 шестерня; 2 - распредели­ тельный вал; 3 - толкатель,

ленчатый вал; 10 - толка­ тель; 11 штанга; 12

коромысло; 13 - ось

Распределительный вал открывает клапаны согласно порядку работы двигателя.

За время рабочего цикла четырехтактного двигателя, т.е. за два оборота коленчатого вала, распределительный вал должен открыть по одному разу все клапаны двигателя, совершив для этого один оборот. Поэтому число зубьев шестерни или звездочки распредели-

тельного вала вдвое больше числа зубьев шестерни или звездочки коленчатого вала.

Распределительный вал приводится во вращение либо двумя шестернями с косыми зубьями, одну из которых крепят на коленча­ том, а другую - на распределительном валу (ЗМЗ-24, МЗМА-408), либо цепной передачей, состоящей из двух звездочек и роликовой цепи (АЛЗК-412).

Схемы установки клапанов газораспределительного механизма представлены на рис. 3.11.

Чтобы получить максимальную мощность двигателя, необходи­ мо обеспечивать хорошее наполнение цилиндров горючей смесью и очистку их от отработавших газов. Этого достигают, открывая и за­ крывая клапаны с некоторым опережением или запаздыванием отно­ сительно мертвых точек.

Моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в углах поворота коленчатого вала, называют фазами газораспределения. В карбюраторных двигателях впускной клапан начинает открываться, когда кривошип не дошел 10-25° до ВМТ (в конце такта выпуска), закрывается впускной клапан после того, как кривошип вала прошел НМТ на 50-75° (в начале такта сжатия). Продолжительность откры­ тия впускного клапана составляет 240-270° угла поворота коленча­ того вала.

Выпускной клапан открывается в конце рабочего хода с опере­ жением на 50-70° до НМТ, а затем закрывается в начале такта впуска с запаздыванием 20-50° после ВМТ. Продолжительность открытия выпускного клапана равна 250-280°

Момент, когда оба клапана одновременно открыты, называют перекрытием клапанов. В это время происходит продувка цилиндров свежей горючей смесью от отработавших газов.

В качестве примера на рис. 3.12 приведены диаграммы фаз га­ зораспределения двигателя М-21 «Волга» и двигателя ЗИЛ-164А.

Для обеспечения равномерности и ритмичности работы много­ цилиндрового двигателя необходимо, чтобы рабочие ходы происхо­ дили в разных цилиндрах через одинаковые углы поворота коленча­ того вала.

Порядок работы двигателя - это последовательность соверше­ ния одноименных тактов в его цилиндрах. Порядок работы зависит от расположения шатунных шеек вала и кулачков распределительно­ го вала. Цилиндры рядных двигателей нумеруют со стороны перед­ него конца коленчатого вала (со стороны коленчатого вала, где нет маховика). Также нумеруют цилиндры F-образных двигателей, но

сначала - ряд, расположенный справа, если смотреть со стороны ма­ ховика.

1 - 2 - 4 - 3 (ЗМЗ-24).

У шестицилиндровых двигателей шатунные шейки расположе­ ны попарно; 1-я с 6-й, 2-я с 5-й и 3-я с 4-й под углом 120°; для них принят один порядок работы: 1 - 5 - 3 - 6 - 2 - 4 (ГАЗ-51 А и др.) (рис. 3.13).

3.3.3. Система охлаждения

Система охлаждения отводит теплоту от нагревающихся дета­ лей Д. Она может быть жидкостной (у большинства отечественных Д) или воздушной (МеМЗ-966). Система охлаждения Д поддержива­ ет определенный, наиболее выгодный тепловой режим его работы. Переохлаждение увеличивает потери на трение, уменьшается мощ­ ность Д, на холодных деталях конденсируются пары бензина и в ви­ де капель стекают по зеркалу цилиндра, смывая смазку. При этом возрастает износ и чаще возникает потребность в замене масла. Пе­ регрев вызывает разжижение и выгорание масла и ухудшает количе-

Р и с . 3 . 1 3 . С х е м а и п о р я д о к р а б о т ы ч е т ы р е х т а к т ­ н ы х д в и г а т е л е й : а - р я д н о г о ч е т ы р е х ц и л и н д р о в о ­ го; б - р я д н о г о ш е с т и ц и л и н д р о в о г о ; в - в о с ь м и -

и и л и н д р о в о г о И - о б р а з н о г о

ственное наполнение цилиндра горючей смесью. Все это может при­ вести к заклиниванию поршня в цилиндре и выплавлению вклады­ шей подшипников.

Жидкостная система всех Д для СА является закрытой (не со­ общается с атмосферой) с принудительной циркуляцией, осуществ­ ляемой водяным насосом. Давление в закрытой системе выше атмо­ сферного и температура кипения жидкости повышается до 108-119 °С, что снижает ее расход на испарение. Температура жид­ кости нормально работающего двигателя должна быть 85-95 °С.

Принцип работы жидкостной системы охлаждения заключается в том, что жидкость в рубашке охлаждения Д нагревается за счет от­ бора теплоты от цилиндров, поступает через термостат в радиатор, охлаждается в нем и под действием центробежного насоса возвраща­ ется в рубашку Д. Радиаторы автомобильных и тракторных Д охла­ ждаются и потоком воздуха от вентилятора, и от движения, а в СА ввиду неподвижности двигателя в процессе сварки охлаждение осу­ ществляется только за счет вентилятора, поэтому система охлажде­ ния СА всегда усилена более мощным вентилятором.

Термостат служит для автоматического регулирования темпера­ туры охлаждающей жидкости и бмстрейшего нагрева холодного Д.

При холодном Д клапан термостата закрыт и жидкость из ру­ башки через насос вновь подается в рубашку, минуя радиатор. Когда жидкость нагреется до 70-80 °С, клапан термостата под действием паров жидкости открывается и жидкость циркулирует через радиатор и интенсивно в нем охлаждается. Температуру охлаждающей жидко­ сти контролируют по указателю температуры, датчик которого ввер­ нут в рубашку охлаждения блока цилиндров. Датчик и указатель температуры работают по принципу изгиба биметаллической пла­ стины при изменении ее температуры.

В качестве охлаждающей жидкости при положительных темпе­ ратурах эксплуатации Д применяется вода, а при отрицательных - антифриз - жидкость с низкой температурой замерзания. Жидкость в систему заливается через заливную горловину радиатора, а сливает­ ся через два или три краника (в зависимости от мощности Д): под радиатором и блоком цилиндров.

3.3.4. Система смазки

Система смазки (рис. 3.14) служит для уменьшения трения ме­ жду деталями Д, охлаждения их и отвода продуктов износа. Чаще всего используется комбинированная система смазки, при которой

Под действием разрежения, создаваемого насосом, топливо из бака 1 через фильтр 2 по топливопроводу 3 поступает в топливный насос 4Укоторый нагнетает его в карбюратор 7 В карбюраторе топ­ ливо распыливается на мельчайшие капли, частично испаряется и одновременно смешивается с воздухом, поступающим из атмосферы через воздухоочиститель (воздушный фильтр) 5. В результате этого в карбюраторе образуется горючая смесь. Под действием разреже­ ния, создаваемого поршнями при тактах впуска, горючая смесь из карбюратора 7 по впускному трубопроводу 8 подводится к цилинд­ рам. Отработавшие газы отводятся из них в атмосферу через выпу­ скной трубопровод 9 и глушитель шума выпуска 10.

В качестве топлива в карбюраторных Д применяется бензин. Бензин является продуктом переработки нефти и представляет собой смесь разных углеводородов (ГОСМТ 2084-67). Средний состав бен­ зина - 85-86 % углерода и 14-15 % водорода, а также небольшое ко­ личество примесей.

Качество топлива оценивается по ряду физических показателей: плотности, вязкости, испаряемости, теплоте сгорания, фракционно­ му составу, температуре вспышки, воспламенения, самовоспламене­ ния и застывания, степени очистки и другим.

Плотность топлива определяют ареометром. Плотность бензи­ нов составляет от 0,72 до 0,77 г/см3 Теплота сгорания бензина в среднем 10500 ккал/кг. Автомобильные бензины маркируют буквой А с цифровым индексом 66, 72 или 76, показывающим значение ок­ танового числа, например А-72, А-76, А.

Октановое число - условный показатель стойкости бензинов к детонации при сгорании в цилиндрах карбюраторных Д. Октановым числом характеризуется способность бензина противостоять детона­ ции. Детонацией называется сгорание, принимающее ненормальный взрывной характер со скоростью распространения фронта пламени 1500-2000 м/с. Нормальная скорость сгорания смеси от свечи зажи­ гания по всему объему камеры сгорания составляет 30-40 м/с. В этом случае давление в цилиндре повышается быстро, но плавно. При де­ тонации топливо сгорает не полностью, вследствие чего падает мощность и ухудшается экономичность Д, а главное, резкое повы­ шение давления в цилиндрах может быть причиной разрушения поршней или подшипников коленчатого вала.

Чем выше октановое число бензина, тем меньше он детонирует. Для увеличения октанового числа к бензину прибавляют этиловую жидкость, которая состоит из тетроэтилсвинца - антидетонатора и диброметана. Этиловая жидкость и этилированный бензин очень

ядовиты, и этот бензин обязательно подкрашивается в оранжевый, красноватый или сине-зеленый цвет.

Для полного сгорания 1 кг бензина требуется 15 кг (или 12 м3) воздуха. Это количество воздуха называется теоретически необхо­ димым L0, а смесь, содержащая такое количество воздуха, называет­ ся нормальной.

Состав смеси оценивается коэффициентом избытка воздуха а, который представляет собой отношение количества воздуха ЬЛу дей­ ствительно участвующего в процессе сгорания, к его теоретически необходимому количеству L0:

Для нормальной смеси а = 1. При недостатке воздуха в смеси, не превышающем 10 % (а = 1,0 ...0,9), смесь называется обогащен­

Процесс приготовления смеси из топлива и воздуха называется карбюрацией, а устройство, в котором организуется этот процесс, карбюратором. Этот процесс состоит из дозировки топлива и возду­ ха, истечения смеси из распылителей, распыливания топлива, пере­ мешивания с воздухом и испарения мельчайших его капелек. Карбю­ рация топлива начинается в карбюраторе, продолжается во впускном трубопроводе и заканчивается в цилиндре Д в конце такта сжатия.

Карбюратор должен приготовлять горючую смесь на пяти раз­ личных режимах работы Д (пуск, холостой ход, средние нагрузки, большие нагрузки и разгон Д). При пуске холодного Д горючая смесь обедняется из-за конденсации паров топлива на холодных стенках впускного трубопровода и цилиндров. Поэтому при пуске

грузках Д работает большую часть своей службы и смесь должна

^ооротов смесь не должна обедняться. Таким образом, по мере уве­ личения нагрузки Д смесь должна сначала обедняться, а затем обо­ гащаться.

Простейший карбюратор (рис. 3.16) состоит из поплавковой и смесительной камер. В поплавковой камере шарнирно закреплен по-