index (2)

Б.Т.Оразалиев

«Кӛлік құралдары құрылысының негіздері» пәні бойынша тәжірибелік сабақтарға, І бӛлім. Іштен жану қозғалтқыштары 5В071300–«Кӛлік, кӛлік техникасы және технологиялар», 5В090100-«Тасымалдауды, қозғалысты және кӛлікті пайдалануды ұйымдастыру» мамандықтарына арналған

ӘДІСТЕМЕЛІК НҰСҚАУ

Астана 2014

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

С.СЕЙФУЛЛИН АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ АГРОТЕХНИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

Автор: Оразалиев Б.Т. – т.ғ.к., «Техникалық сервис» кафедрасының доценті

Әдістемелік нұсқау оқу жоспары мен «Кӛлік құралдары құрылысының негіздері» пәнінің жұмыс бағдарламасының талаптарына сәйкес құрастырылған және пәнді меңгеруге қажетті мәліметтер келтірілген.

Пікір білдіруші: Искаков Р.М.- т.ғ.к., «Технологиялық үдерістерді механикаландыру» кафедрасының доценті м.а.

«Техникалық сервис» кафедрасының мәжілісінде қарастырылып, мақұлданған

Хаттама № 9 «07» наурыз 2014 ж.

Техникалық факультеттің әдістемелік комиссиясында қарастырылып, ұсынылған

Хаттама № 9 «19 » сәуір 2014 ж.

С. Сейфуллин атындағы Қазақ агротехникалық университеті, 2014 ж

2

3

Алғы сӛз

Іштен жану қозғалтқышы автомобильдің және басқада кӛліктердің энергетика кӛзі болып табылады. Іштен жану қозғалтқышының негізгі қызметі жұмыс үдерісінде отынның жанғанда бӛлінген жылу энергиясын механикалық энергияға айналдыруға арналған. Іштен жану қозғалтқышы деп аталуы онда барлық негізгі үдерістер цилиндр ішінде орындалады.

1860 жылы француз инженері Этьен Ленуар жарықтандыру газында жұмыс істейтін іштен жану қозғалтқышын ойлап тапты.1870 жылы Э. Ланген және Н.Отто (Германия) қоспа еркісіз тұтандырылатын газда жұмыс істейтін тӛрт ырғақты қозғалтқыш жасады, ал 1897 жылы неміс инженері Р.Дизель алғаш рет жұмысшы қоспа қысымнан тұтанатын дизель қозғалтқышын жасады.

Кӛлік қозғалтқыштарына кӛпрежимділік, қозғалтқыш кеңістікте орнын ӛзгерткенде жұмыс орындау қабылеттілігін жоғалтпау, мӛлшерлік ӛлшемдеріне және массасына қойылатын жоғарғы талаптары тән. Кӛпрежимділік қозғалтқыштың жылдамдық және күштеудің кең шегінде жұмыс орындауынан туындайды. Қозғалтқыштың кеңістікте орналасуының ӛзгеруі оның кӛліктерге орнатылып соңғының орындайтын жұмысына байланысты туындайды.

Іштен жану қозғалтқыштары поршеньді, роторлы-поршеньді, реактивті және газотурбиналы болады. Аталған құрылымдардың бір-бірінен айырмашылығы негізінен құрылысында, қолданылатын отынында.

Қазіргі кезде автомобильдерде ең кӛп қолданылатын қозғалтқыштарға поршеньді іштен жану қозғалтқыштарын жатқызуға болады. Бұл қозғалтқыштардың ӛзара айырмашылығы қуатында және жалпы осы құрылымдарға тән белгілерінде.

Құралда қазіргі кездегі қолданыстағы қозғалтқыштардың классификациясына, олардың механизмдері мен жүйелерінің құрылысына, жұмыс орындау принципіне кеңінен тоқталған. Сонымен қатар әр тараудың соңында келтірілген бақылау сұрақтары студенттің меңгерген білімін тексеруге мүмкіндік жасайды.

Бұл әдістемелік құрал таңдамалы «Кӛлік құралдары құрылысының негіздері» пәні бойынша тәжірибелік сабақтарға 5В071300–«Кӛлік, кӛлік техникасы және технологиялар», 5В090100- «Тасымалдауды, қозғалысты және кӛлікті пайдалануды ұйымдастыру» мамандықтарының студенттеріне арналған.

4

1. Іштен жану қозғалтқыштарының жалпы құрылысы

Автомобильдерде орнатылған қозғалтқыштар энергия кӛзі ретінде автомобильді қозғалысқа келтіруге және басқада жұмыстарды орындауға қажетті механикалық энергиямен қамтамассыздандыратын құрылым міндетін атқарады. Олар бір энергия түрін механикалық энергияға ауыстырады. Мысалы электр энергиясын электрқозғалтқыштар механикалық энергияға ауыстырса, іштен жану қозғалтқыштары жұмысшы қоспаның жануынан пайда болған жылу энергиясының біраз бӛлігін механикалық

пайдаланатын электрэнергиясының желілермен берілуіне байланысты олардың қызмет кӛрсету аймағы немесе энергия қорына байланысты жүру жолы шектелген. Кӛрсетілген бірінші кемшілікті жою үшін электр кӛлігінің мүмкін болатын барлық қызмет кӛрсету аймағына электр желілерін орнату қажет болған болар еді. Бұл жасалған әрекет экономикалық жағынан үлкен қаражат шығындарын талап етеді және барлық жағдайларда тиімді болмайды. Сонымен қатар құрылымдарға қосымша күрделі ӛзгерістер енгізу қажет. Екінші кемшілікті жою бағытында қазіргі кезде дүниежүзілік ғалымдар, машина жасаушы фирмалар белгілі жұмыстар жүргізуде. Орын

байланысты болғандықтан, қорландыру құрылымдарын жетілдіру, күн кӛзінің энергиясын қолдану арқылы электр тогын алу мәселелері қарастырылуда.

Іштен жану қозғалтқыштары поршеньді, роторлы-поршеньді, реактивті және газотурбиналы болады. Аталған құрылымдардың бір-бірінен айырмашылығы негізінен құрылысында, қолданылатын отынында.

1.1 Негізгі түсініктер

Қазіргі кездегі доңғалақты және шынжыртабанды кӛліктерде поршеньді қозғалтқыштар орнатылған. Бұл қозғалтқыштардың жұмысының негізіне газдардың қызғандағы кеңею қасиеті алынған.

Қозғалтқыш – бір энергия түрін екінші бір механикалық энергияға айналдыратын машина

Поршеньді іштен жану қозғалтқыштары келесі негізгі белгілеріне байланысты классификацияланады:

- жұмысшы қоспаның тұтануына байланысты қысыммен температураның әсерінен (дизельді қозғалтқыштарда) және еркісіз электр ұшқынның әсерінен тұтанатын болады (жағар қоспа жағармай мен ауаның белгілі қатынастағы қоспасы, ал оған қалдық газдар қосылғанда оны жұмысшы қоспа деп атайды);

5

- қоспа әзірлеу әдісіне байланысты сыртта немесе іште әзірленетін болады. Сыртта отын мен ауа қоспасын кабюраторда дайындау үрдісі кабюраторлы поршеньді қозғалтқыштарда қолданылады, ал іште дайындау қысылған ауа мен қалдық газдар қоспасына жағар май бүркіп жұмысшы қоспаны дайындау дизельді қозғалтқыштардың жұмыс үрдісіне тән.

-жұмыс циклын жүзеге асыру әдісіне байланысты екі және тӛрт ырғақты болады. Жұмыс циклы иінді біліктің бір айналысында жүзеге асса оны екі ырғақты, ал жұмыс циклы иінді біліктің екі айналысында жүзеге асса оны тӛрт ырғақты қозғалтқыш деп атайды.

-қолданылатын отын түріне байланысты бір отын түрінде, яғни сұйық немесе газ отынында және бірнеше отында жұмыс істейтін болады. Сұйық отын ретінде бензин немесе дизель жағармайы қолданылады. Газ отынына сұйытылған, табиғи газды жатқызуға болады. Егер тек бір сұйық инемесе газ отыныны қолданылса онда оны бір отынды, ал екі ауыстырмалы отын қолданылса оны екі отынды қозғалтқыш деп атайды.

-цилиндрлер санына байланысты бір және кӛп цилиндрлі болады. Әлемдік тәжірибеде екі, үш, тӛрт, бес, алты т.б. цилиндрлі қозғалтқыштар қолданылады.

-цилиндрлерінің орналасуына байланысты бір қатарлы, және екі қатарлы немесе V тәрізді болады.

Жанар қоспа – тозаңданған отын мен ауаның белгілі пропорциядағы қоспасы

Жұмысшы қоспа- жанар қоспа мен қалдық газдар қоспасы.

Жоғарғы ӛлі нүкте (ЖӚН) – поршеннің ең жоғарғы шеткі орналасу нүктесі (сурет. 1 б).

Тӛменгі ӛлі нүкте (ТӚН) – поршеннің ең тӛменгі шеткі орналасу нүктесі (сурет. 1 в).

Поршеннің жүріс жолы – ЖӚН және ТӚН аралығындағы поршеннің жүріп ӛткен жолы. Поршеннің әр жүрісінде иінді білік жарты айналады.

Жану камерасының кӛлемі (қысу) Vc – поршень ЖӚН-де болғанда,

оның үстіндегі кӛлем.

Жұмысшы кӛлем – поршень ЖӚН-нен ТӚНге қозғалғанда босаған цилиндр кӛлемі:

где d –цилиндр диаметрі;

S – поршеннің жүріс жолы.

6

1 –цилиндр бастамасы; 2 – иін; 3 – форсунка; 4 – шығару клапаны; 5 – кіргізу клапаны; 6 – цилиндр; 7 – поршень; 8 – поршнь саусағы; 9 – шатун; 10 – сермер; 11 – картер; 12 – иінді білік; 13 – бӛлістіру білігінің жетек шестернясы; 14 – бӛлістіру білігі; 15 – отын сорғысы; 16 – беру бӛлшектері; 17 – ауатазалағыш.

Сурет 1 – Бірцилиндрлі дизельдің схемасы:

7

Литраж – литрде кӛрсетілген барлық цилиндрлердің жұмысшы кӛлемі. Цилиндрдің толық кӛлемі Vа – цилиндрдің жану камерасы мен

жұмысшы кӛлемінің жиынтығы немесе поршеньТӚНде болғандағы, оның үстіндегі кӛлем

Va Vh Vc

(2)

Қысу дәрежесі – толық кӛлемнің жану камерасынан неше есе үлкен екенін кӛрсетеді

Va

Vc

(3)

Қазіргі кездегі карбюраторлық қозғалтқыштарда 8…10, ал дизельдерде 15…20 шегінде болады.

Ырғақ (такт) – поршеннің бір ӛлі нүктеден екінші ӛлі нүктеге қозғалғанда жүзеге асатын жұмыс циклының бӛлігі, яғни шартты түрде ырғақ поршеннің бір жүріс жолында жүзеге асады.

Жұмыс циклы поршеннің тӛрт жүрісінде (ырғағында) немесе иінді біліктің екі айналысында жүзеге асатын қозғалтқышты тӛрт ырғақты деп атайды. Жұмыс циклы поршеннің екі жүрісінде немесе иінді біліктің екі айналысында жүзеге асатын қозғалтқышты екі ырғақты деп атайды.

1.2 Механизмдер, жүйелер және олардың қажеттілігі

Іштен жану қозғалтқыштары иінді білікті шатунды және газбӛлістіргіш механизмдердің, қоректендіру, салқындату, майлау және іске қосу жүйелерінің тұрықтық бӛлшектерінен құралады (сурет 1,а). Қосымша іске қосуды жеңілдету үшін дизельдерде декомпрессиялық механизм, ал карбюраторлық қозғалтқыштарда электр ұшқыны арқылы қоспаны еркісіз тұтандыратын тұтандыру жүйесі қарастырылған.

Иінді білікті шатунды механизм поршеннің ілгерлемелі қайтпалы қозғалысын иінді біліктің айналмалы қозғалысына немесе керісінше ауыстыруға арналған. Ол цилиндрден 6, сақиналы поршеннен 7, поршень саусағынан 8, шатуннан 9, иінді біліктен 12 және сермерден 10 құралған. Цилиндр жоғарғы жағынан қалпақпен 1 жабылған.

Газ бӛлістіру механизмі уақтылы жаңа заряд немесе ауа кіргізуге және жұмыс орындап біткен газдарды шығаруға арналған.

8

Ол бӛлістіргіш біліктен 14, оның жетегінің тісті дӛңгелектерінен 13, итергіштер мен штангалардан 16, иіннен 2, клапандардан 4,5, серіппелерден құралады.

Қоректендіру жүйесі жанар қоспаны дайындауға, оны цилиндрге алып келуге (карбюраторлы және газ қозғалтқыштарында) немесе цилиндрді ауамен толтыруға және онда жоғарғы қысыммен отын беруге (дизельде) арналған.

Салқындату жүйесі қозғалтқыштың оптималды жылу режимін қолдауға арналған. Қозғалтқыш бӛлшектерінен артық жылуды алып кететін затжылу алып жүруші сұйық немесе ауа болуы мұмкін.

Майлау жүйесі үйкеліс беттерін бӛлуге, салқындатуға, коррозиядан сақтауға және қажалу ӛнімдерін жуып алып кету мақсатында , оларға майлау материалын (мотор майын) алып келуге арналған.

Іске қосу жүйесі – қозғалтқыштардың цилиндрлеріндегі жұмыс циклының тұрақты басталуын қамтамасыздандыратын ӛзара әсерлесетін механизмдер мен жүйелер жыйынтығы.

1.3 Қозғалтқыштың жұмыс циклы

Тӛртырғақты дизельдің жұмыс циклын және жұмыс істееп тұрған дизельдің цилиндрлерінің бірінде не болып жатқанын қарастырайық (сурет

2).

Сурет 2 – Тӛрт ырғақты бір цилиндрлі қозғалтқыштың жұмыс схемасы

9

Кіргізу тактысы (Сурет 2,а). Поршень ЖӚНнен ТӚН-ге қозғалғанда кіргізу клапаны ашық. Ырғақ соңында қысым 0,08…0,09 МПа, ауа температурасы 30…500С шамасында.

Қысу ырғағы (сурет 2,б). Екі клапанда жабық. Поршень ТӚНнен ЖӚНге ауаны қыса қозғалады. Үлкен қысу дәрежесі негізінде (14…18 шамасында) бұл ырғақтың соңында қысым 3,5…4,0 МПа, ал температура отынның ӛздігінен тұтану темпаратурасынан жоғарылап - (550…7500С) шегіне жетеді. Поршеннің ЖӚНге жақын жағдайында жоғарғы қысым сорғысымен цилиндрге берілетін отын форсункамен бүркіледі.

Цилндрге бүркілген отын ауа мен жанған газдар қалдығымен араласып жұмысшы қоспаны құрайды. Отынның кӛп бӛлігі тұтанып, жанады. Газдардың қысымы 5,5…9,0 МПа, ал температура 20000С- ға жетеді.

Кеңею ырғағы. Екі клапан да жабық. Поршень кеңейген газдар қысымымен ЖӚНнен ТӚНге қозғалады (сурет 2в). Кеңею ырғағының басында отынның қалған бӛлігі жанады. Кеңею ырғағының соңында қысым 0,2…0,3 Мпаға дейін, температура 3000С-ға дейін тӛмендейді.

Шығару ырғағы. Шығару клапаны ашық. Поршень ТӚН-нен ЖӚН-ге қозғалып (сурет 2в) ашық клапан арқылы жанып біткен газдар цилиндрден атмосфераға шығарылады. Бұл ырғақ соңында газдар қысымы 11…0,12 МПа, температура 65…900С болады.

Бұдан кейін жұмыс циклы қайталанады.

Енді екі ырғақты қозғалтқыштың жұмыс циклын қарастырайық. Екі ырғақты, карбюраторлы иінді үрленетін камералы қозғалтқыштың құрылысының және жұмысының схемасы сурет 3- те келтірілген.

1 – тұтандыру білтесі (свеча); 2 – поршень; 3 – шығару терезесі; 4 – карбюратор; 5 – кіргізу терезесі; 6 – иінді камера; 7 - үрлеу каналы; 8 – цилиндр; 9 – шығару құбыры; 10 – картер.

Сурет 3. Екі ырғақты қозғалтқыштың жұмыс схемасы

10