2. Шатуны. Назначение, конструкция и изготавливаемые материалы

Шату́н (иногда ещё называют тяговое дышло) — деталь, соединяющая поршень (посредством поршневого пальца) и шатунную шейку коленчатого вала или движущих колёс паровоза. Служит для передачи возвратно-поступательных движений поршня к коленчатому валу или колёсам для преобразования во вращательное движение. Для меньшего износа шатунных шеек коленчатого вала между ними и шатунами помещаютспециальные вкладыши, которые имеют антифрикционное покрытие.Шатун соединяет поршень с шатунной шейкой коленчатого вала и предназначен для передачи усилия от поршня (при рабочем ходе) на коленчатый вал и от коленчатого вала на поршень (при вспомогательных тактах).Конструкция шатунаКонструктивно шатун состоит из стального стержня, верхней неразъемной и нижней разъемной головок. Верхняя головка шатуна надета на поршневой палец и тем самым соединена с поршнем. Обе половинки нижней головки шатуна надеты на шатунную шейку коленчатого вала и соединены между собой стяжными болтами, гайки которых после затяжки шплинтуют. Чтобы уменьшить трение между деталями и, следовательно, их износ, в верхнюю головку шатуна вставляют бронзовую втулку, а в нижнюю — тонкостенные вкладыши, являющиеся подшипниками скольжения. Внутреннюю поверхность вкладышей заливают баббитом (сплавом олова и свинца).

3 Расчет теплового баланса двигателя

Тепло, выделяющееся при сгорании топлива, не может быть полно­стью превращено в полезную работу, так как в соответствии со вторым законом термодинамики часть этого тепла должна быть передана хо­лодному источнику. В реально выполненных двигателях, работающих по действительному циклу, имеют место дополнительные потери тепла в охлаждающую воду, с отработавшими газами и др. Количественное распределение тепловой энергии топлива на полезную работу и потери при превращении тепла в механическую работу в цилиндрах двигателя носят название теплового баланса.Тепловой баланс двигателя определяется не аналитически, а на ос­новании экспериментальных данных при испытании двигателя. Однако и в этом случае часть тепловых потерь не поддается учету.

Рис. 28.2. Тепловой баланс двигателя: а — карбюраторного; б— дизеля.Уравнение теплового баланса имеет следующий вид: где Q₀ - общее количество теплоты, израсходованной при работе двигателя на заданном режиме; Q_е - теплота, эквивалентная эффективной работе двига­теля; Q_охл - теплота, отданная в охлаждающую среду; Q_г - теплота, унесенная из двигателя с отработавшими газами; Q_н.с. - не использованная часть теплоты топлива из-за неполноты сгорания; Q_ocm - остаточный член баланса, определяющий потери, не учтенные приведенными выше членами уравнения баланса теплоты.Каждую составляющую баланса можно определять в процентах от всего количества введенной теплоты. Тогда %,Очевидно, что общее количество теплоты, израсходованной в течение 1 ч, где G_T – часовой расход топлива в кг/ч. Теплота, эквивалентная эффективной работе, Дж/с В единицах, основанных на калории, Q_e = 632 N_е ккал/ч.Теплоту, передаваемую охлаждающей среде через стенки ци­линдров, головку цилиндров, поршень и поршневые кольца, мож­но при водяном охлаждении определить по уравнению:для карбюраторных двигателей Дж/с для дизелейДж/с,где с – коэффициент пропорциональности (для четырехтактных двигателей с=0,45÷0,53); i – число цилиндров; D – диаметр цилиндра, см; m – показатель степени (для четырехтактных двигателей m=0,6÷0,7); n_N – частота вращения коленчатого вала двигателя, мин^-1; α – коэффициент избытка воздуха; ΔH_u – количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания топлива, кДж/кг; H_u – низшая теплота сгорания топлива. кДж/кг.