1.4 Основные показатели работы двигателей

 

Основные показатели, характеризующие работу двигателя, - крутящий момент, мощность, экономичность и коэффициент полезного действия.

Большая часть тепловой энергии, выделяющаяся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя, превращается в механическую. Сила давления газов, действующая на поршень, передается через шатун на кривошип, создавая крутящий момент на коленчатом валу двигателя.

Крутящий момент – это произведение силы, вращающей кривошип, на радиус кривошипа. Крутящий момент выражается в ньютоннометрах (Нм). Развивая определенный крутящий момент, двигатель, совершает работу.

Мощность – это работа, выполненная в единицу времени. Ее измеряют в киловаттах (кВт). Различают индикаторную и эффективную мощность двигателя.

Индикаторная мощность – это мощность, развиваемая газами внутри цилиндра работающего двигателя.

Эффективная мощность – мощность, получаемая на коленчатом валу. Она меньше индикаторной на 20…25%, так как часть мощности затрачивается на преодоление сил трения в механизмах двигателя и приведение в действие вспомогательных устройств (насосов, вентилятора, генератора и др.) и на газообмен.

Механический коэффициент полезного действия (КПД) двигателя – отношение эффективной мощности к индикаторной. Он зависит в основном от качества обработки деталей, смазывания трущихся деталей и правильности сборки двигателя. Значения механического КПД колеблются в пределах 0,75…0,80.

Эффективный коэффициент полезного действия – отношение количества теплоты, превращенный в механическую работу, к количеству теплоты, содержащейся в топливе. Значение эффективного КПД находится в пределах 0,26…0,37 (для карбюраторных двигателей – нижний, а для дизелей – верхний предел). В исправном двигателе около 30% теплоты идет на получение эффективной мощности. Остальная тепловая энергия расходуется на механические потери (20%), нагрев охлаждающей жидкости (25%) и двигателя (10%), а также уносится с отработавшими газами (15%).

Экономичность работы двигателя  характеризуется удельным расходом топлива. Последний, определяют делением часового расхода топлива на эффективную мощность двигателя.

2 Кривошипно-шатунный механизм

 

2.1 Блок двигателя. Цилиндры

 

Блок-картер служит основанием, внутри и снаружи которого расположены детали механизмов и систем двигателя. Блок-картер тракторных двигателей образован из нескольких неподвижно соединенных между собой частей. В зависимости от типа и мощности двигателя составные части двигателя несколько отличаются конструктивно, но в принципе устроены одинаково. Блок-картер – основная часть многоцилиндрового двигателя (рис. 4а).

 

а

1 – блок-картер; 2 – поддон картера; 3 – передняя опора; 4 – картер 

распределительных шестерен; 5 – головка цилиндра; 6 – колпак;

7 – крышка; 8 – картер маховика; 9 – задняя опора; 10 – рама трактора.

Рисунок 4а – Блок-картер.

 

В большинстве современных двигателей он изготовлен в виде единой коробчатой отливки. Чтобы повысить жесткость и разделить блок-картер на несколько отсеков, внутри него выполнены перегородки. Горизонталь-ная перегородка 2 (рис. 4б) делит его на две половины: Верхнюю – блок цилиндров и нижнюю – картер. В блоке устанавливают гильзы цилиндров, которые плотно входят в отверстия верхней плиты и горизонтальной перегородки.

Головка цилиндров 5 (рис. 4а) – представляет собой толстую чугунную плиту, которая закрывает блок-картер сверху. Нижняя часть головки тщательно обработана, она же - верхняя для камер сгорания всех цилиндров. В головке размещены отверстия для клапанов, форсунок, штанг, впускные и выпускные каналы.

На верхней части (плоскости) головки  закрепляют детали привода клапанов, которые закрывают крышкой 7. К нижней плоскости блок-картера прикреплен поддон 2 (рис. 4а), который служит резервуаром для масла, и закрывает нижнюю часть двигателя.

 

б

1 – блок цилиндров; 2 – горизонтальная перегородка; 3 – картер; 4 – перегородки картера; 5 – отверстие для распределительного вала; 6 – вертикальная перегородка; 7 – камера-штанг.

Рисунок 4б – Блок-цилиндров.

 

Картер распределительных шестерен 4 закрывает шестерни, передающее вращение от коленчатого вала к распределительному валу, к приводам топливного и гидравлического масляного насосов.

На задней плоскости блок-картера закреплен картер маховика, который необходим для размещения маховика.

Детали  блок-картера тракторных двигателей (за исключением поддона) обычно отливают из чугуна.

Отдельно изготовленный цилиндр называют гильзой. Гильзы обычно изготавливают из легированного чугуна. Внутреннюю поверхность гильзы, называют зеркалом. По внутреннему диаметру гильзы распределяют на три размерные группы: Б, С и М (большая, средняя и малая).  Гильзы, наружная поверхность которых омывается охлаждающей жидкостью, называют «мокрыми» (рис. 5а). На цилиндрах двигателей с воздушным охлаждением снаружи имеются охлаждающие ребра (5) (рис. 5б).