книги / Сварочные агрегаты
..pdfРис. 3.5. Поперечный разрез дизеля 44 8,5/11. 1 - распреде лительный вал; 2 - толкатель; 3 - топливоподкачивающий насос; 4 - топливный насос; 5 - штанга; 6 - вставка вихре вой камеры; 7 - свеча накаливания; 8 - форсунка; 9 - коро мысло; 10 - воздушный фильтр; 11 - выпускной коллектор; 12 - блок-картер; 13 - гильза цилиндра; 14 - шатун с порш нем; 15 стартер с дистанционным электромагнитным включением; 16 - коленчатый вал; 17 - сапун; 18 - кран
слива масла из картера дизеля
3.2.1. Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя
Рабочий цикл состоит из следующих тактов: впуска, сжатия, рабочего хода (сгорание - расширение), выпуска.
При рассмотрении рабочих процессов в Д широко используется диаграмма изменения давления Р в цилиндре по ходу поршня за цикл от объема цилиндра - так называемая индикаторная диаграмма (рис. 3.6). Такую диаграмму получают во время испытания двигателя при помощи специального прибора-индикатора или строят по ре зультатам теоретического расчета рабочего цикла. На индикаторной диаграмме ординаты в определенном масштабе показывают давление Р газов в цилиндре, а абсциссы - ход поршня и соответствующий ему объем V цилиндра. Горизонтальные тонкие линии, нанесенные на диаграмме, характеризуют давление рк перед впускными органа ми: вертикальными линиями отмечены крайние точки положения поршня (ВМТ и НМТ).
Рис. 3.6. Схема работы четырехтактного двигателя и индикаторные диаграммы
В пуск. Поршень перемещается вниз, впускной клапан открыт, в цилиндре образуется разрежение, вследствие чего в него поступает горючая смесь, которая перемешивается с отработанными газами, оставшимися в небольшом количестве в цилиндре от предыдущего цикла, и образует рабочую смесь. Температура смеси в конце впуска равна 100-130°С, а давление примерно 70-80 кН/м2 (0,7-0,8 кгс/см2). На индикаторной диаграмме начальному положению поршня соот ветствует точка г, а такту впуска - линия га (см. рис. 3.6, а).
Сжатие (см. рис. 3.6, б). Поршень перемещается вверх. Оба клапана закрыты, рабочая смесь сжимается и температура ее повы шается, благодаря чему улучшается испарение бензина и перемеши вание его с воздухом. К концу такта сжатия давление в цилиндре по вышается до 800-1200 кН/м2 (8-12 кгс/см2), температура смеси дос тигает 280-480° С. Давление в конце сжатия (давление ре в точке с) будет зависеть от степени сжатия, герметичности рабочей полости, теплообмена со стенками, а также от начального давления ра сжатия. На индикаторной диаграмме такту сжатия соответствует линия ас.
Рабочий ход (сгорание-расширение) (см. рис. 3.6, в). Рабочая смесь в цилиндре в конце такта сжатия воспламеняется электриче ской искрой,проскакивающей между электродами свечи зажигания, и сгорает за 0,001-0,002 с, выделяя при этом большое количество теп лоты. Оба клапана закрыты. Температура в конце сгорания достигает 2000° С, а давление - 3,5-4,0 МН/м2 (35-40 кгс/см2). Под действием силы давления газов поршень перемещается вниз, вращая через ша тун коленчатый вал. В процессе расширения внутренняя энергия преобразуемся в механическую работу. В конце расширения давле ние в цилиндре падает до 300-400 кН/ м2 (3-4 кгс/см2), а температура снижается до 800-1100° С. На индикаторной диаграмме третьему такту соответствует линия czb.
В ы п у с к ( с м . рис. 3.6, г). Открывается выпускной клапан. Пор шень перемещается вверх и очищает цилиндр от отработавших га зов, выталкивая их в атмосферу. Давление к концу такта выпуска снижается до 105-115 кН/ м2 (1,05-1,15 кгс/см2), а температура - до 300-400° С. На индикаторной диаграмме четвертому такту соответ ствует линия Ьп. В конце четвертого такта в течение некоторого пе риода могут быть открыты оба клапана. Такое положение называется перекрытием клапанов. Оно способствует улучшению наполнения в результате эжектирующего действия потока газов в выпускном тру бопроводе (эжекция - разрежение, создаваемое движущимся с боль шой скоростью потоком газа).
Рабочий процесс четырехтактного двигателя протекает за четы ре хода поршня, т.е. за два оборота коленчатого вала. Из четырех
тактов рабочий ход является основным, остальные три - вспомога тельные. Поэтому одноцилиндровый двигатель работает неравно мерно. Для обеспечения равномерности вращения коленчатого вала ДВС изготовляют с несколькими цилиндрами и применяют маховик.
Всварочных агрегатах карбюраторные двигатели практически всегда четырехтактные. Двухтактные карбюраторные двигатели применяются в маломощных установках (лодочные моторы, бензо пилы и др.).
Вдвухтактных карбюраторных Д поршень в течение первого такта движется вверх и цилиндр продувается горючей смесью, кото рая затем сжимается, а в конце такта воспламеняется электрической искрой и сгорает. В начале второго такта (когда поршень движется вниз) газы расширяются и совершают работу, а затем выталкиваются из цилиндра в атмосферу. Двухтактные двигатели имеют высокий расход топлива из-за потерь горючей смеси при продувке цилиндров
ивысокую теплонапряженность деталей. Кроме того, в двухтактных карбюраторных двигателях могут отсутствовать газораспредели тельный механизм и система смазки. В качестве газораспредели тельного механизма служит поршень, а трущиеся детали смазывают ся маслом, которое в небольшом количестве добавляют к топливу
3.2.2. Рабочий цикл четырехтактного дизеля
Рабочий цикл четырехтактного |
|
||
двигателя состоит из тех же тактов, |
|
||
что и в карбюраторном Д (рис. 3.7). |
|
||
В п у с к . |
Поршень 1 |
перемеща |
|
ется вниз и через открытый впуск |
|
||
ной клапан 2 цилиндр заполняется |
|
||
воздухом. |
|
|
|
Сжатие. Поршень перемещает |
|
||
ся вниз и при закрытых клапанах |
|
||
сжимает находящийся в |
цилиндре |
|
|
воздух. У дизеля более высокая, |
|
||
чем у карбюраторного |
двигателя, |
|
|
степень сжатия (е = 15 |
20) и, как |
|
|
следствие этого, выше давление - |
|
||
до 3,0-3,5 МН/м2 (30-35 кгс/см2), и |
|
||
температура |
конца сжатия - до |
Рис. 3.7 Схема работы |
|
600-700 °С. |
|
|
четырехтактного дизеля |
Рабочий ход. В конце такта сжатия в цилиндр через форсунку 3 от топливного насоса 7 по трубопроводу б впрыскивается в камеру сгорания 5 под давлением 10-20 МН/м2 (100-200 кгс/см2) мелкорас пыленное тяжелое жидкое топливо, образующее с воздухом смесь, которая самовоспламеняется под действием высокой температуры сжатого воздуха и быстро сгорает, выделяя много теплоты. В ре зультате температура в цилиндре повышается до 1800-2000 °С, а давление - до 5-6 МН/м2 (50-60 кгс/см2). Под действием силы давле ния газов поршень перемещается вниз, поворачивая коленчатый вал.
В ы п у с к . Поршень перемещается вверх, выталкивая через от крытый выпускной клапан 4 отработавшие газы в атмосферу.
3.2.3. Рабочий цикл двухтактного дизеля
Рабочий цикл двухтактного дизеля начинается с продувки сжа тым воздухом, нагнетаемым в цилиндр продувочным насосом 1 под давлением 120-130 кН/м2 (1,2-1,3 кгс/см2) (рис. 3.8, а).
Рис 3.8. Схема работы двухтактного дизеля
При движении вниз в конце расширения поршень сначала от крывает впускные окна 2, вследствие чего давление в цилиндре уменьшается и становится меньше давления, создаваемого нагнета телем. При дальнейшем перемещении поршень открывает продувоч ные окна 5, а сжатый нагнетателем воздух устремляется в цилиндр и заполняет его, вытесняя отработавшие газы через выпускные окна 2 и глушитель шума выпуска в атмосферу.
Во втором такте при движении вверх (рис. 3.8, б) поршень сна чала закрывает продувочные окна 5, а затем выпускные 2. Такт сжа тия начинается в момент перекрытия поршнем выпускных окон 2 и заканчивается, когда он доходит до ВМТ. Затем насос высокого дав ления впрыскивает топливо через форсунку в камеру сгорания, и на чинается рабочий ход, который продолжается до следующего откры тия выпускных окон.
Двухтактные дизели экономичнее двухтактных карбюраторных Д, так как продувка цилиндров в них не сопровождается потерей то плива.
Двухтактный дизель ЯАЗ-М204Г применяется в сварочных аг регатах типа АСД-3-1, АСДП-500, АСДП-500Г большой мощности.
3.3-. Основные механизмы и системы двигателя
ДВС состоит из двух основных механизмов - кривошипно шатунного и газораспределительного - и системы охлаждения, смаз ки, питания. У карбюраторных двигателей имеется и система зажи гания. Четырехтактный дизель отличается от карбюраторного Д тем, что у него отсутствует система зажигания и несколько иначе выпол нена система питания. Вместо карбюратора на дизеле установлены насос высокого давления и форсунка, с помощью которых осуществ ляются впрыск и распыливание топлива.
3.3.1. Кривошипно-шатунный механизм
Кривошипно-шатунный механизм воспринимает силу давления газов и преобразует прямолинейное возвратно-поступательное дви жение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Он со стоит из блока цилиндров с головкой и уплотняющей прокладкой между ними, картера, поршней, поршневых колец, поршневых паль цев, шатунов, коленчатого вала и маховика.
Блок цилиндров - основная (базовая) деталь, к которой крепят детали механизмов Д (см. рис. 3.2 и рис. 3.3).
В головке цилиндров (см. рис. 3.2, поз. 15 и рис. 3.3, поз 29) выполнены камеры сгорания, в которых имеются резьбовые отвер стия для свечей зажигания. Сверху на головке цилиндров закрепле ны детали газораспределительного механизма. Металлоасбестовая прокладка между блоком и головкой цилиндров создает герметич ность (см. рис. 3.2, поз. 14 и рис. 3.3, поз. 30).
Картер (см. рис. 3.2, поз./) служит для размещения шатунов (см. рис. 3.2, поз. 3) и коленвала (см. рис. 3.2, поз. 2,4,30 и рис. 3.3, поз. 42).
Поршень (см. рис. 3.2, поз. 6 и рис. 3.9, поз. 7,8,9) воспринима ет при рабочем ходе силу давления газов и передает ее через шатун коленчатому валу, а также совершает вспомогательные такты.
Рис. 3.9. Детали кривошипно-шатунного механизма двигателя ВАЗ-2105: 1 - коленчатый вал; 2 - вкладыш подшипника нижней головки шатуна; 3 - поршневой палец; 4 - шатун; 5 - болт крышки шатуна; б - крышка нижней головки шатуна; 7 - голов ка поршня; 8 - бобышка; 9 - лунки; 10 - маховик; I I - подшип ник первичного вала коробки передач; 12 - зубчатый венец ма ховика; 13 - упорное полукольцо; 14 - вкладыши первого, вто рого, четвертого и пятого коренных подшипников; 15 - вклады ши третьего (центрального) коренного подшипника; А - проти
вовес; Б - шатунная шейка; В - коренная шейка