Строительные машины и оборудование, справочник







Типы двигателей внутреннего сгорания и принцип их работы

Категория:
   Двигатели кранов на железнодорожном ходу


Типы двигателей внутреннего сгорания и принцип их работы

Двигатели внутреннего сгорания являются тепловыми машинами, преобразующими тепловую энергию топлива в механическую энергию движения. Сгорание топлива в этих двигателях происходит непосредственно внутри их цилиндров, в результате чего создается давление на поршень, который перемещается и совершает механическую работу.

Так как процесс сгорания топлива происходит непосредственно внутри двигателя, то тепловые потери в этих двигателях значительно меньше, чем в паровых машинах. В двигателях внутреннего сгорания полезно используется 20—30% тепла, заключенного в топливе, вместо 3—13% использования тепла в паровых установках.

Высокая экономичность и компактность конструкции этих двигателей по сравнению с паровыми привели к широкому применению их во многих отраслях промышленности, в том числе и в краностроении.

Типы двигателей внутреннего сгорания можно разделить на следующие группы: – по назначению — стационарные и передвижные; – по роду топлива — двигатели, работающие на жидком топливе (бензин, лигроин, керосин, дизельное топливо), и двигатели, работающие на газообразном -топливе (генераторный или естественный газ); – по характеру смесеобразования — карбюраторные, у которых рабочая смесь из паров топлива и необходиморо количества воздуха образуется вне цилиндров, и дизели, у которых смешение топлива с воздухом происходит в полости цилиндра; – по способу воспламенения — карбюраторные двигатели с запалом рабочей смеси от электрической искры и дизели, у которых смесь топлива самовоспламеняется в результате впрыскивания топлива через распыливающую форсунку в среду воздуха, сжатого в цилиндре до высокого давления и имеющего в силу этого высокую температуру; – по выполнению рабочего процесса — четырехтактные и двухтактные; – по количеству цилиндров—одноцилиндровые имногоцилиндровые; – по расположению цилиндров — вертикальные, горизонтальные и с наклонным расположением цилиндров.

Во время работы двигателя внутреннего сгорания внутри каждого из его цилиндров совершаются следующие четыре процесса:
1. Цилиндр заполняется воздухом в дизеле или горючей смесью в карбюраторных двигателях.
2. Поступивший в цилиндр воздух или смесь сжимается в дизеле до более высокого давления, при котором впрыскиваемое топливо самовоспламеняется, а в карбюраторном двигателе — до меньшего давления, при котором самовоспламенения не происходит.
3. В результате воспламенения и сгорания топлива образовавшиеся под большим давлением газы, расширяясь, давят на поршень, вследствие чего он перемещается и совершает механическую работу.
4. После совершения рабочего хода цилиндры очищаются от продуктов сгорания, подготовляясь к повторению процессов.

Последовательное чередование указанных процессов составляет законченный цикл работы двигателя. Часть этого процесса, совершаемая за время одного хода поршня, т. е. перемещения его от одного своего крайнего положения до другого, носит название такта.

Если весь рабочий процесс двигателя совершается за четыре хода поршня, то двигатель называется четырехтактным. Если же полный рабочий процесс в каждом цилиндре совершается за два хода поршня, такой двигатель называется двухтактным.

В краностроении наибольшее распространение получили многоцилиндровые четырехтактные дизели, работающие на дизельном топливе, и четырехтактные карбюраторные двигатели, работающие на бензине.

В многоцилиндровых двигателях рабочий процесс происходит в определенной последовательности в каждом из цилиндров. При этом очередность, так называемый порядок работы цилиндров, устанавливается таким образом, чтобы цилиндры работали вразбивку; делается это для того, чтобы избежать вредного влияния на коленчатый вал колебательных нагрузок.

Для подачи в цилиндр воздуха или смеси и выпуска отработавших газов в двигателях применяются клапаны; при этом клапаны, через которые воздух или смесь поступает, называются впускными, а клапаны, через которые выпускаются продукты сгорания, носят название выпускных.

На рис. 61 показана схема работы четырехтактного карбюраторного двигателя.

Рассмотрим, как совершается цикл в таком двигателе.

Первым является такт всасывания. Поршень, двигаясь от своего верхнего крайнего положения к нижнему, действует как насос: в цилиндре создается разрежение, и через открывающийся впускной клапан воздух или смесь заполняет полость цилиндра. По достижении поршнем своего нижнего крайнего положения цилиндр окажется наполненным воздухом или горючей смесью.

Вторым тактом является сжатие и воспламенение топлива или рабочей смеси: дойдя до своего нижнего крайнего положения, поршень меняет направление, двигается вверх и сжимает заполнивший цилиндр воздух или рабочую смесь, при этом клапаны в головке цилиндра закрыты.

В дизеле воздух сжимается до давления, при котором температура воздуха повышается до 500—600 °С.

Рис. 61. Схема работы четырехтактного карбюраторного двигателя: а — такт всасывания; б — такт сжатия; в — такт рабочего хода; г —такт выпуска; 1 — цилиндр- 2 —картер; 3 — крышка картера; 4 — коренной вал; 5 — кривошип; 6 — порше; 7—шатун; 8—вал распределительный; 9 — кулачок впуска; 10 —кулачок вых-лопа; 11—толкатель; 12 — клапан всасывающий; 1З —клапан выпускной; 14— патрубок;15—карбюратор; 16 — запальная свеча; 17 — полость рубашки охлаждения; 18 — масляная ванна; 19 — пружина толкателя; 20 — шестерня распределительного вала

В карбюраторных двигателях рабочая смесь сжимается до давления 5—10 кг/см% и температура смеси не превышает 400 °С.

Величина степени сжатия имеет большое значение для работы двигателя и является одним из основных его показателей.

В современных дизелях степень сжатия достигает 13—18; при этом меньшие значения ее относятся к тихоходным, а большие — к быстроходным дизелям. В карбюраторных двигателях степень сжатия равна 4—5, при такой степени сжатия топливо не самовоспламеняется.

Воспламенение топлива происходит в конце второго такта от электрической искры. В дизелях в конце второго такта топливо впрыскивается и самовоспламеняется.

Третьим тактом является рабочий ход (см. рис. 61, в).

Рис. 62. Схема шатунно-кри-вошипного механизма двигателя внутреннего сгорания

Сгорая, топливо выделяет тепло, за счет которого повышается температура и давление тазов.

В цилиндре дизеля в момент начала горения топлива температура повышается до 1200—1300 °С, а давление — до 55 — 60 кГ/см?. Но так как топливо воспламеняется не одновременно во всем его слое, то процесс сгорания продолжается в течение некоторой части рабочего хода, в результате чего температура в цилиндре повышается до 2000° С и давление в цилиндре некоторое время поддерживается высоким.

В карбюраторных двигателях, в цилиндры которых вводится хорошо перемешанная смесь паров бензина с воздухом, процесс горения происходит быстрее, чем в дизеле, и поэтому температура в цилиндре карбюраторного двигателя повышается более резко, быстро достигая 1800—2000°С; при этом давление в цилиндре поднимается до 23— 25 кГ/см2.

В результате сгорания топлива поршень воспринимает на себя большое давление газов и, двигаясь вниз, передает это давление на коленчатый вал.

Таблица 13

Четвертым тактом является такт выпуска (рис. 61, г). После завершения рабочего хода, в конце которого давление в цилиндре падает до 2—3 кГ/см2, открывается выпускной клапан и поршень, двигаясь из нижнего своего положения в верхнее, выталкивает в атмосферу отработавшие газы. По достижении поршнем своего крайнего верхнего положения такты повторяются в той же последовательности, т. е. происходит новый цикл. Нетрудно видеть, что каждый рабочий цикл двигателя в этом случае осуществляется за два полных оборота коленчатого вала, т. е. на один рабочий ход приходятся три вспомогательных хода поршня. В табл. 13 показана очередность тактов, направление движения поршня и положение впускного и выпускного клапанов. Так как поршень воспринимает давление газов, заставляющее его передвигаться лишь при третьем, рабочем такте, то в течение остальных тактов он замедляет свой ход, в результате чего коленчатый вал будет вращаться неравномерно. Чтобы уменьшить эту неравномерность, на конец вала насажен массивный диск-маховик. За рабочий ход поршня маховик накапливает часть энергии и возвращает ее за время остальных трех тактов, обеспечивая тем самым равномерное вращение коленчатого вала и непрерывность работы двигателя.


Читать далее:

Категория: - Двигатели кранов на железнодорожном ходу





Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины