2020-04-07
2225
Крайним положением поршня в цилиндре, или мертвой точкой – называется положение, при котором происходит изменение направления поступательного движения поршня в цилиндре (мертвая точка верхняя, нижняя, внутренняя, внешняя или наружная).
Объем камеры сгорания, или камеры сжатия– объем внутренней полости цилиндра при положении поршня в ВМТ и обозначается Vc.
Рабочий объем цилиндра – объем, описываемый поршнем при перемещении от ВМТ до НМТ и обозначается Vh.
Полный объем цилиндра – объем над поршнем, находящимся в НМТ и обозначается Va.
Va = Vh + Vc
Степень сжатия – отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания и обозначается ε.
ε = Va = Vh + Vc
Vc Vc
Следовательно, степень сжатия есть безразмерное число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания. Степень сжатия двигателей с внешним смесеобразованием находится в пределах 5…8, дизелей – 12…18.
Рабочий процесс – работа поршня слагается из чередующихся процессов:
1. Впуск воздуха;
2. Сжатие воздуха;
3. Горение впрыснутого топлива, образование газообразных продуктов горения и их расширение;
4. Выпуск отработавших газов.
Рабочий цикл – совокупность термодинамических процессов, происходящих в цилиндре в определенной последовательности, который повторяется во время работы двигателя.
Такт – это одно перемещение поршня в цилиндре от одного крайнего положения в другое.
Рабочее тело – (энергоноситель) ДВС – это теплоноситель (газ), посредством которого в двигателе совершается механическая работа. В связи с возвратно-поступательным движением поршня сгорание топлива в поршневых двигателях возможно лишь последовательными порциями, причем сгоранию каждой порции топлива должен предшествовать ряд подготовительных процессов.
Работа дизеля и его отличие от карбюраторных двигателей.
В отличии дизеля (двигателя с высокой степенью сжатия воздуха) в карбюраторном (автомобильном) двигателе низкого сжатия воспламенение топлива (бензина) производится принудительно с помощью искры от электрической искры.
В двигателях работающих на газовом топливе, воспламенение может быть осуществлено впрыском в цилиндры порции жидкого топлива или электрической искрой.
По сравнению с карбюраторными двигателями дизели являются более экономичными, т.е. при одинаковой мощности потребляют меньше топлива. Они безопаснее в пожарном отношении, а продукты их сгорания менее токсичны. Тепловозные дизели в отличие от стационарных имеют низкий расход топлива в широком диапазоне эксплуатационных режимов. Они приспособлены к длительной работе на частичных (неполных) нагрузках и даже вовсе без нагрузки (при стоянках тепловоза под поездом), к быстроте набора нагрузки, к частым пускам и остановкам. Несмотря на тяжелые и переменные условия работы, тепловозные дизели должны обладать высокой надежностью и долговечностью основных деталей.
Классификация ДВС.
Двигатели внутреннего сгорания принадлежат к классу тепловых двигателей в которых топливо сжигается непосредственно в рабочем цилиндре.
Все тепловозные дизели относятся к бескомпрессорным двигателям с внутренним смесеобразованием, самовоспламенением и водяным охлаждением. Большинство тепловозных дизелей имеет газотурбинный наддув и промежуточное охлаждение наддувочного воздуха.
Двигатели могут быть классифицированы по следующим основным признакам:
1. По способу воспламенения рабочей смеси:
Ø дизели – с воспламенением от сжатия;
Ø карбюраторные двигатели– с воспламенением от постороннего источника (электрической свечи).
2. По числу тактов рабочего цикла - на тепловозах применяют двухтактные и четырехтактные дизели:
Ø Четырехтактные дизели - полный рабочий цикл – поступление воздуха в цилиндр, перемешивание и сгорания топлива, расширение газов и удаление их из цилиндра осуществляется за четыре хода поршня (такты), т.е. за два оборота коленчатого вала, при этом только один ход поршня является рабочим.
Ø Двухтактные дизели - полный рабочий цикл в цилиндре происходит за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала.
3. По расположению рабочих цилиндров: вертикальные, вертикальные со встречно движущимися поршнями, горизонтальные, двухрядные, V-образные, W-образные и др.
4. По назначению: стационарные, судовые, тепловозные, автотракторные, авиационные.
5. По скорости поршня: тихоходные - со средней скоростью поршня от 4 до 6,5 м/сек, средней быстроходности - от 6,5 до 10 м/сек, быстроходные - свыше 10 м/сек. Дизели на тепловозах с электрической передачей средней быстроходности (средняя номинальная скорость поршня 7-10 м/с, частота вращения 800-1000 об/мин).
· Части дизелей и их классификация по назначению.
Рама дизеля – служит для установки на ней дизеля и генератора, соединенных муфтой. На раме крепят также отдельные сборочные единицы вспомогательного оборудования.
Блок цилиндров – разделяются на мокрые и сухие. В мокрых блоках между втулкой и стенками блока течет охлаждающая вода. Охлаждение втулок в сухих блоках осуществляется водой между втулкой и рубашкой, напрессованной на втулку.
Цилиндровые втулки (гильзы) – служат в качестве направляющих для перемещения поршней, а также образуют рабочий объем, в котором происходит рабочий цикл ДВС. Применение вставных втулок (гильз) позволяет увеличить срок службы блока цилиндров путем замены изношенных втулок, а также изготовлением втулок из высококачественного износостойкого чугуна или стали.
Коленчатый вал – относится к числу наиболее ответственных, напряженных и дорогостоящих деталей дизеля (до 30% стоимости дизеля). В процессе работы двигателя коленчатый вал нагружается силами давления газов, а также силами инерции движущихся возвратно-поступательных и вращающихся деталей. Эти силы вызывают значительные напряжения кручения, изгибные напряжения и крутильные колебания, вследствие чего шейки вала испытывают переменное давление, которое вызывает значительную работу трения и износ шеек. Коленчатые валы изготавливаются из качественных углеродистых или легированных сталей ковкой или штамповкой, а также литьем из высококачественного чугуна или стали.
Вертикальная передача – размещена (в дизелях типа Д100) в отдельном отсеке блока со стороны тягового генератора. Она служит для соединения верхнего и нижнего коленчатых валов и обеспечения синхронности их вращения. В процессе работы часть мощности передается от верхнего коленчатого вала к нижнему. По конструкции верхняя и нижняя части передачи примерно одинаковые и соединены между собой эластичным устройством – либо муфтой, либо торсионным валом.
Крышки цилиндров – предназначены для образования камеры сгорания в цилиндре, а также размещения клапанного механизма газораспределения и форсунки.
Газораспределительный механизм – предназначен для управления процессами впуска и выпуска газов в цилиндре двигателя внутреннего сгорания. Газораспределительные органы должны обеспечивать хорошую очистку цилиндра и наполнение его свежим зарядом при высокой надежности в работе.
Шатунно-поршневая группа – вместе с коленчатым валом являются основным рабочим механизмом поршневого двигателя внутреннего сгорания. Поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала при помощи шатуна, сочлененного шарнирно с верхней головкой поршневым пальцем и нижней головкой с шейкой колена вала.
Поршень – наиболее ответственная и напряженная часть двигателя. Он выполняет следующие функции:
Ø обеспечивает требуемую форму камеры сгорания и герметичность внутрицилиндрового пространства;
Ø передает силу давления газов на шатун и систему цилиндра;
Ø управляет открытием и закрытием окон (выполняет функции золотника) в дизелях типа Д100.
Компрессионные кольца – предназначены для уплотнения зазора между поршнем и цилиндром и отвода тепла от поршня.
Маслосъемные (маслосрезывающие, маслогонные) кольца – препятствуют попаданию масла в камеру сгорания. Разрезные кольца прижимаются к стенкам цилиндра за счет собственной упругости и давления газов. В период сгорания топлива силы от давления газов в 40…70 раз превышают силы упругости колец. Высокие температуры и недостатки смазки приводят к большим износам как колец (особенно первого), так и втулки цилиндра.
Шатун – связывает колено вала с поршнем. При работе шатун совершает сложное качательное движение и подвергается переменной по величине и направлению нагрузке от давления газов и сил инерции. Действующие на шатун силы вызывают в нем сложные деформации – сжатие, растяжение, продольный и поперечный изгибы. Шатун должен быть жестким и прочным при возможно малой массе. Шатуны изготавливают из углеродистой или легированной стали ковкой или штамповкой с последующей механической и термической обработкой. В зависимости от типа двигателя и расположения цилиндров на тепловозах применяются шатуны однорядных и V-образных двигателей. Стержни шатунов имеют двутавровое сечение. В V-образных дизелях (типа Д40, Д49, М750 и др.) при меняются шатуны с прицепным сочленением главного и прицепного шатунов.
