Основные понятия и определения. Определение понятия двигатель


Классификация тепловых двигателей. Основные понятия и определения.

Тепловые двигатели предназначены для преобразования тепло­вой энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в механиче­скую. Тепловые двигатели подразделяют на двигатели с внеш­ним сгоранием (паровые машины, паровые турбины и др.) и двигатели внутреннего сгорания. Интенсивно развивается другая группа двигателей внутреннего сгорания, куда входят реактивные двигатели и га­зовые турбины, процесс сгорания в которых осуществ­ляется непрерывно.

(ДВС). В этих двигателях основные процессы — сжигание топлива, выделение теплоты и ее преобразование в механическую работу — происходят непо­средственно внутри двигателя.

Пространство, огра­ниченное стенками цилиндра, головкой и поршнем, называют камерой сгорания. В него вводятся топливо и воздух, необходи­мый для сгорания топлива.

При сгорании топливовоздушной смеси выделяется большое количество тепла, а образующиеся при этом газы давят на пор­шень и перемещают его в цилиндре. Поступательное движение поршня передается через шатун на коленчатый вал, где оно преобразуется во вращательное движение. Процесс сгорания в поршневом двигателе осуществляется в ограниченном объеме камеры сгорания, и для совершения по­лезной работы используется расширение продуктов сгорания. После стадии расширения газов для сжигания новой порции топлива необходимо удалить отработавшие газы из рабочей полости двигателя и вновь создать топливовоздушную смесь со­ответствующего состава. Таким образом, возвратно-поступатель­ное движение поршня в цилиндре двигателя обеспечивает воз­можность сжигания топлива лишь последовательными порция­ми.

В поршневых двигателях внутреннего сгорания воспламене­ние рабочей смеси может осуществляться по двум, принципи­ально различным схемам. В одной схеме воспламенение смеси топлива с воздухом предусматривается от постороннего источ­ника, обычно от электрической искры, в другой — смесь само­воспламеняется от горячего воздуха, нагретого в процессе сжа­тия.

 

двигатели с принудительным зажиганием и дизели называют четырехтактными: за один оборот колен­чатого вала происходят впуск и сжатие, за следующий обо­рот—расширение и выпуск.

Термодинамический цикл двигателя внутреннего сгорания

1-2 - изохорический подвод теплоты при сгорании топлива в цилиндре двигателя; 2-3 - адиабатическое расширение рабочего тела; 3-4 - изохорический отвод теплоты при выбросе отработанного газа в атмосферу; 4-1 - адиабатическое сжатие рабочего тела. Подвод теплоты производится при постоянном объеме

Реактивный двигатель. Рабочая смесь для реактивного двигателя, схема которого представлена на рис. 4, готовится, как правило, из жидкого топлива и окислителя, хранящихся в отдельных резервуарах специального бака 1, из которых они непрерывно подаются в камеру сгорания 4 специальными дозирующими насосами 2 и 7под давлением через форсунки открытого типа 6. Рабочим телом для реактивного двигателя являются продукты реакции окисления топлива (продукты горения топлива), которые при выходе из сопла 5 имеют высокую температуру и большую скорость истечения. Эти параметры рабочего тела позволяют создать значительную силу тяги у такого двигателя.

Газотурбинный двигатель.Газотурбинный двигатель (ГТД) представляет собой разновидность теплового двигателя, в конструкции которого имеются лопаточные машины. Особенностью работы является то, что превращение энергии горящего топлива в механическую работу происходит в нем непрерывно. В ГТД составные части рабочего цикла, включающего сжатие воздуха, отвод теплоты к рабочему телу и расширение, разобщены между собой и протекают в разных местах. В поршневых же двигателях процессы сжатия воздуха, подвода теплоты к рабочему телу и расширения, последовательно чередуясь, осуществляются в одном месте — рабочем цилиндре.

Сжигание топлива производится в специальной камере сгорания 8. Топливо в нее через форсунку подается насосом 3. Воздух, необходимый для горения топлива, поступает в двигатель через управляемое воздухозаборное устройство 6. Установленный на одном валу 4 с рабочим колесом газовой турбины 2,воздушный компрессор 5 сжимает его и подает в камеру сгорания 8. Продукты горения топлива из камеры сгорания, проходя через направляющий аппарат 9, поступают на лопатки рабочего колеса 2 и далеепогазоотводу 10 в атмосферу. Газовая турбина, имеющая рабочие органы в виде лопаток со специальным профилем, закрепленных на рабочем колесе 2, работает с высокой частотой вращения (100... 250 с-1), приводя в действие как воздушный компрессор 5, так и свободный вал 4 для передачи мощности потребителю 11.Для запуска ГТД служит специальный пусковой двигатель 12, который начинает проворачивать свободный вал 4, а электрическая свеча 7 осуществляет первоначальное зажигание топлива в камере сгорания 8.

studopedia.net

Двигатели это что такое Двигатели: определение — История.НЭС

Двигатель

энергосиловая машина, преобразующая какой-либо вид энергии в механическую работу. Подразделяются на первичные, непосредственно преобразующие в работу энергию природных ресурсов (химическую энергию топлива, энергию течения рек и др.), и вторичные, преобразующие энергию, полученную с помощью первичных Д. (электрические, гидравлические и др. Д.). К Д. относят также устройства, отдающие иакоплеииую механическую энергию (пружинные, гнревые и др.). В военном деле наиболее широко применяются первичные тепловые Д., использующие химическую энергию топлива или ядерную энергию, а в качестве вторичных Д. — электродвигатели. Тепловые Д. подразделяются иа Д. внешнего сгорания (паровые машины, паровые турбины) и Д. внутреннего сгорания.

Оцените определение:

Источник: Словарь военных терминов

Двигатели

Поршневая паровая машина двойного действия с расширением пара являлась основным типом двигателя на всем протяжении рассматриваемого периода.

Элементы паросиловой установки — котел, собственно паровой двигатель, передаточный механизм — подвергались непрерывным усовершенствованиям. Конструкторы стремились к увеличению мощности и экономичности паросиловых установок путем увеличения паропроизводительности котлов, повышения начального давления пара, введения двигателей с многократным расширением пара (компаунд-машин), применения перегрева пара, увеличения скорости хода поршня и т. д.; они отказывались также от балансира, этой характерной детали передаточного механизма в первых уаттовских машинах, золотниковое парораспределение заменялось клапанными т. д.

Одним из видных изобретателей в области паровой энергетики был Артур Вульф (1766—1837), построивший в 1804 г. двухцилиндровую паровую компаунд-машину. Вульф использовал двукратное расширение пара последовательно в двух рабочих цилиндрах, повысив, таким образом, коэффициент полезного действия машины более чем в три раза.

Опыты по созданию паросиловых установок с повышенным начальным давлением пара начались в конце XVIII в. В первые десятилетия XIX в. паровые машины с повышенным давлением строились Оливером Эвансом (1755—1819) в Америке, Ричардом Тревитиком (1771—1833) в Англии и др. Затем последовали опыты Джейкоба Перкинса (1766—1849) в США и Эрнста Альбана (1791—1846) в Германии. Первый в 1822 г., а второй в 1828 г. создали паросиловые установки, которые можно назвать установками высокого давления в нынешнем понимании этого слова — до 45—50 атмосфер. В России над созданием котлов высокого давления тогда же работал С. В. Литвинов (1785—1843). Все они опередили уровень техники того времени, когда давление в 2—5 атмосфер считалось высоким. Во второй половине XIX в., особенно после исследований, проведенных в 50-х годах во Франции Г. А. Гирном (1815— 1890), началось применение перегретого пара в целях дальнейшего повышения коэффициента полезного действия паровых двигателей.

Отдельные паросиловые установки во второй половине XIX в. имели мощность более 1000 л. с. При фабриках и многих шахтах обычно устраивался особый корпус, где размещались котельная и машинное отделение. Фабричные паровые двигатели передавали работу трансмиссионным валам, которые располагались внутри производственных цехов. Посредством ременной передачи от этих валов приводились в действие разнообразные рабочие машины.

Наряду со стационарными паросиловыми установками с 30-х годов XIX в. в практику входят локомобили — передвижные несамоходные паросиловые установки. Они получают применение в сельском хозяйстве, при строительных работах и т. д. По мере того как происходила концентрация и централизация производства, механическая трансмиссия все менее успешно справлялась с задачей передачи работы от центральной паросиловой станции к рабочим машинам фабричных цехов. Транспорт также предъявлял к двигателям дополнительные требования: мировая торговля и сношения между отдельными районами росли так бурно, что возникла потребность в более усовершенствованных транспортных средствах. В связи с этим научно-техническая мысль направлялась на поиски нового, более легкого источника энергии. Таким источником явился двигатель внутреннего сгорания.

Некоторые изобретатели, работавшие над этим типом двигателя, связывали с его применением утопические надежды на укрепление мелкой промышленности, обрекаемой на разорение быстрым ростом крупного капиталистического производства. В действительности же развитие двигателей внутреннего сгорания, сначала (в 1860— 1867 гг.) газовых, предложенных Ж. Ж. Э. Ленуаром (1822—1900) во Франции, Н. А. Отто (1832—1891) и Э. Лангеном (1833—1893) в Германии, а позднее — работающих на жидком топливе, способствовало развитию крупного машинного капиталистического производства.

Первые попытки использования электрической энергии в качестве двигательной силы относятся к еще более раннему периоду. Наиболее распространенными источниками тока в первой половине XIX в. служили гальванические элементы различных систем (Даниеля, Грова, Бунзена и др.). Открытие М. Фарадеем явления электромагнитной индукции указало изобретателям новый способ получения электрического I тока посредством магнитоэлектрических генераторов. В машинах такого рода (братьев Пиксии, Ю. Кларка и др.) ток возбуждался в обмотке катушек от постоянных магнитов. В дальнейшем появились генераторы с электромагнитами Э. Штерера (1843 г.) и фирмы «Альянс» (1856 г.). Последний из названных генераторов приводился в движение паровой машиной.

Одновременно развивались и электродвигатели, т. е. машины, превращавшие электрическую энергию в механическую. В 20—30-х годах они еще напоминали лабораторные приборы (двигатели П. Барлоу, Дж. Генри, У. Риччи и др.). В качестве источника тока для питания этих двигателей служили батареи гальванических элементов. В 1834 г. практически применимый электромагнитный двигатель построил Б. С. Якоби (1801—1874), выдающийся ученый и конструктор, член Петербургской Академии наук. В 1838 г. двигатель этот был использован для приведения в движение гребных колес небольшого судна на р. Неве.

Однако Якоби и его единомышленники в данной области опередили уровень технического развития той эпохи. В экономическом отношении все перечисленные и многие последующие электромагнитные двигатели были слишком невыгодны из-за маломощности и громоздкости.

Оцените определение:

Источник: Всемирная история. Энциклопедия. Том 6 (1961 г.)

interpretive.ru

Основные понятия и определения.

Пре­жде чем рассматривать рабочие процессы двигателей, остановимся на основных по­нятиях и определениях, принятых для дви­гателей внутреннего сгорания.

При работе кривошипно-шатунного механизма его элементы дважды за один оборот кривошипа занимают такие положения, при которых совпадают по направлению продольные оси кривошипа и шатуна и изменяется направление движения поршня. Такие положения к.ш.м. называются мертвыми, а точки, в которых находится при этом поршень − мертвыми точками. Причем при максимальном удалении поршня от оси кривошипа он находится в верхней мертвой точке (в.м.т.), а при минимальном − в нижней мертвой точке (н.м.т.).

Преобразование теплоты в работу осуществляется в цилиндре − изменяющемся объеме надпоршневого пространства остова двигателя. Поршень движется в цилиндре от в.м.т. до н.м.т. При движении поршня в одном направлении от одной мертвой точки до другой происходит один такт.

Рабочие процессы, совершаемые в тече­ние одного хода поршня (при движении от одной мертвой точки до другой часть рабочего цикла), называют тактом.

Расстояние при перемещении поршня из одного крайнего положения в другое на­зывается ходом S поршня и соответствует половине оборота коленчатого вала.

При перемещении поршня объем внут­ренней полости цилиндра меняется.

Ха­рактерными объемами при этом принима­ются следующие:

  1. Объем камеры сгорания − объем Vc внутренней полости цилиндра при положении поршня в ВМТ.

  2. Полный объем цилиндра − объем Va внутренней полости цилиндра при положении поршня в НМТ.

  3. Рабочий объем ци­линдра − объем Vh, описываемый поршнем между мертвыми точками. Он измеряется обычно в литрах.

Рабочий объем цилиндра равен:

, (1) где − площадь поперечного сечения цилиндра; D − диаметр цилиндра.

Полный объем одного цилиндра равен:

(2)

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называют сте­пенью сжатия:

(3)

Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси при движении поршня от н.м.т. до в.м.т.

Сумма рабочих объемов всех цилинд­ров двигателя, выраженная в литрах, определяет литраж двигателя :

(4)

где − число цилиндров двигателя.

Газы, с помощью которых в цилиндре двигателя осуществляется преобразование теплоты в механическую работу, служат рабочим телом.

Порция воздуха (или горючей смеси в карбюраторных двигателях), поступающего в цилиндр за один рабочий цикл (в массовых или объемных единицах), называется свежим зарядом.

В результате сгорания топлива в цилиндре двигателя образуются новые газообразные или парообразные вещества (соединения) − продукты сгорания, которые после расширения и совершения работы вытесняются из цилиндра поршнем. Однако полное вытеснение продуктов сгорания поршнем невозможно. Продукты сгорания, оставшиеся в цилиндре после выпуска, называют остаточными газами.

Наполнение цилиндра свежим зарядом сопровождается смешением его с остаточными газами предыдущего цикла. Смесь свежего заряда с остаточными газами называется рабочей смесью.

В реальных поршневых двигателях механическая работа получается в итоге последовательного совершения ряда сложных процессов.

Совокупность периодически повторяющихся тепловых, химических и газодинамических процессов, в результате осуществления которых термохимическая энергия топлива преобразуется в механическую работу, называется действительным циклом двигателя.

При рассмотрении рабочих процессов в двигателях широко используется график изменения давления р в цилиндре по ходу поршня за цикл от объема цилинд­ра V (р, V). Его называют индикаторной диаг­раммой (рис. 3).

Рис. 3. Индикаторная диаграмма четырехтактного двигателя

Рабочий цикл в цилиндре двигателя внутреннего сгорания может быть осуще­ствлен за четыре или за два такта. В пер­вом случае цикл называют четырехтакт­ным, а во втором — двухтактным.

  1. Рабочие процессы четырехтактного двигателя с искровым зажиганием.

Рассмотрим сначала двигатель, рабочий цикл которого осуществляется за четыре такта или за два оборота коленчатого вала. Такой двигатель называют четырех­тактным. Рабочий цикл включает процессы :

— газообмена − выпуск отработавших газов и впуск свежего заряда;

— сжатия;

— сгорания;

— расширения.

Цилиндр такого двигателя закрыт крышкой, в которой расположены клапаны для впуска свежего заряда и выпуска продуктов сгорания (выпускных газов). Клапаны удерживаются в закрытом со­стоянии пружинами, а кроме того, давле­нием в цилиндре при процессах сжатия, сгорания и расширения. Открываются клапаны в нужные моменты с помощью газораспределительного механизма.

Рабочий цикл в четырехтактном двига­теле происходит следующим образом (рис. 4).

Рисунок 4 Рабочий цикл в четырехтактном двига­теле

Первый такт − впуск. В начале первого такта поршень находится в положении, близком к ВМТ. Камера сгорания запол­нена продуктами сгорания от предыдуще­го процесса, давление которых несколько больше атмосферного. На индикаторной диаграмме начальному положению порш­ня соответствует точка r (рис. 4, а). При вращении коленчатого вала (в направле­нии стрелки) шатун перемещает поршень к НМТ, а распределительный механизм открывает впускной клапан и сообщает надпоршневое пространство цилиндра двигателя с впускным трубопроводом. В результате движения поршня к НМТ ци­линдр заполняется свежим зарядом (воз­духом или горючей смесью). При этом вследствие сопротивления впускной систе­мы и впускных клапанов давление в ци­линдре становится на 0,01...0,03 МПа меньше давления рк перед впускными ор­ганами. На индикаторной диаграмме так­ту впуска соответствует линия r а.

Второй такт − сжатие. При обратном движении поршня к ВМТ (рис. 4, б) про­исходит сжатие поступившего в цилиндр заряда. Давление и температура сжимае­мого заряда повышаются, и при некотором перемещении поршня от НМТ давление в цилиндре становится равным давлению рк впуска (точка m на индикаторной ди­аграмме). Для улучшения наполнения ци­линдра свежим зарядом впускной клапан некоторое время в начале такта сжатия продолжает оставаться открытым (до точ­ки m). Запаздывание закрытия впускного клапана (30...70 ° угла поворота коленча­того вала) позволяет использовать для дозаряда возникающий в цилиндре ваку­ум, а также кинетическую энергию столба воздуха, движущегося по впускному тру­бопроводу.

После закрытия клапана при дальней­шем перемещении поршня давление и тем­пература в цилиндре продолжают расти. Давление в конце сжатия (давление рс в точке с) будет зависеть от степени сжа­тия, герметичности рабочей полости, теп­лообмена со стенками, а также от началь­ного давления ра сжатия.

На воспламенение и сгорание топлива требуется некоторое время, хотя и очень незначительное. Для наилучшего использования теплоты, вы­деляющейся при сгорании, необходимо, чтобы сгорание топлива заканчивалось при положении поршня возможно близком к ВМТ. Поэтому воспламенение рабочей смеси от электрической искры в двигателе обычно производится до мо­мента достижения поршнем ВМТ, т. е. с некоторым опережением.

Таким образом, во время второго такта в цилиндре в основном производится сжа­тие заряда. Кроме того, в начале такта продолжается зарядка цилиндра, а в кон­це начинается горение топлива. На инди­каторной диаграмме второму такту соот­ветствует линия ас.

Третий такт − сгорание и расшире­ние − происходит при ходе поршня от ВМТ к НМТ (рис. 4,в).

В начале такта интенсивно горит топли­во, поступившее в цилиндр и подготовлен­ное к этому в конце второго такта. Вслед­ствие выделения большого количества теплоты температура и давление в цилинд­ре резко повышаются несмотря на некото­рое увеличение внутрицилиндрового объема (линия cz). Под действием давле­ния происходит дальнейшее перемещение поршня к НМТ и расширение газов. Во время расширения газы совершают полез­ную работу, поэтому третий такт называ­ют также рабочим ходом. На индикатор­ной диаграмме третьему такту соответ­ствует линия czb.

Четвертый такт − выпуск. Во время четвертого такта происходит очистка ци­линдра от выпускных газов (рис. 4, г). Поршень, перемещаясь от НМТ к ВМТ, вытесняет газы из цилиндра через откры­тый выпускной клапан. Выпускной клапан начинает открываться в тот момент, когда поршень не доходит до НМТ на 40...60° угла поворота коленчатого вала; давление газов в цилиндре бывает еще достаточно высоким. Вследствие этого уменьшается сопротивление движению поршня во вре­мя такта выпуска и улучшается очистка цилиндра. На индикаторной диаграмме четвертому такту соответствует линия bп.

Четвертым тактом заканчивается рабо­чий цикл. При дальнейшем движении по­ршня в той же последовательности по­вторяются все процессы цикла.

Только такт сгорания и расширения яв­ляется рабочим, остальные три такта осу­ществляются за счет кинетической энер­гии вращающегося коленчатого вала с ма­ховиком и работы других цилиндров.

Чем полнее будет очищен цилиндр от выпускных газов и чем больше поступит в него свежего заряда, тем больше, следо­вательно, можно будет получить полезной работы за цикл.

Для улучшения очистки и наполнения цилиндра выпускной клапан закрывается не в конце такта выпуска (в ВМТ), а не­сколько позднее (при повороте коленчато­го вала на 10...50 ° после ВМТ), т. е. в на­чале первого такта. По этой же причине и впускной клапан открывается с некото­рым опережением (за 10...40° до ВМТ, т.е. в конце четвертого такта). Таким образом, в конце четвертого такта в тече­ние некоторого периода могут быть откры­ты оба клапана. Такое положение называ­ется перекрытием клапанов. Оно способ­ствует улучшению наполнения в результа­те эжектирующего действия потока газов в выпускном трубопроводе.

  1. Рабочие процессы двухтактного двигателя с искровым зажиганием

Из рас­смотрения четырехтактного цикла следует, что четырехтактный двигатель только по­ловину времени, затраченного на цикл, работает как тепловой двигатель (такты сжатия и расширения). Вторую половину времени (такты впуска и выпуска) двига­тель работает как насос.

Более полно время, отводимое на рабо­чий цикл, используется в двухтактных двигателях, в которых рабочий цикл со­вершается за два такта (за один оборот коленчатого вала). В отличие от четы­рехтактных двигателей в двухтактных очистка рабочего цилиндра от продуктов сгорания и наполнение его свежим заря­дом, т. е. процессы газообмена, происхо­дят только при движении поршня вблизи НМТ. При этом очистка цилиндра от вы­пускных газов осуществляется путем вы­теснения их не поршнем, а предварительно сжатым до определенного давления воз­духом или горючей смесью. Предваритель­ное сжатие воздуха или смеси производит­ся в специальном продувочном насосе или компрессоре, выполненном, в виде отдель­ного агрегата. В небольших двигателях в качестве продувочного насоса иногда используют внутреннюю полость картера (кривошипная камера) и поршень двига­теля.

В процессе газообмена в двухтактных двигателях некоторая часть воздуха или горючей смеси неизбежно удаляется из цилиндра вместе с выпускными газами через выпускные органы. Эта утечка воздуха или горючей смеси учитывается при выборе подачи продувочного насоса или компрессора.

На рис. 5 показана схема работы двух­тактного двигателя с внутренним смесе­образованием и прямоточной клапанно-щелевой схемой газообмена.

Рисунок 5 Схема работы двух­тактного двигателя

Основными особенностями устройства двигателя этого типа являются:

впускные окна 8, расположенные в ни­жней части цилиндра, высота которых со­ставляет около 10...20 % хода поршня; открытие и закрытие впускных окон про­изводится поршнем при его движении в цилиндре;

выпускные клапаны 4, размещенные в крышке цилиндра, с приводом от распре­делительного вала, частота вращения ко­торого обеспечивает открытие клапанов один раз за один оборот коленчатого вала;

продувочный насос 2, нагнетающий воз­дух под давлением в ресивер 7 для очистки цилиндра от продуктов сгорания и напол­нения свежим зарядом.

Рабочий цикл в двигателе осуществля­ется следующим образом.

Первый такт соответствует ходу поршня от ВМТ к НМТ (рис. 5, а). В цилиндре только что произошло сгорание (линия cz) и начался процесс расширения газов, т. е. осуществляется рабочий ход. Не­сколько раньше момента подхода поршня к впускным окнам открываются выпускные клапаны 4 в крышке цилиндра, и продукты сгорания начинают вытекать из цилиндра в выпускной патрубок; при этом давление в цилиндре резко падает (линия zn). Впускные окна 8 открываются поршнем, когда давление в цилиндре становится примерно равным давлению предварительно сжатого воздуха в ресивере или не­много выше его. Воздух, поступая в ци­линдр через впускные окна, вытесняет че­рез выпускные клапаны оставшиеся в ци­линдре продукты сгорания и заполняет цилиндр (продувка), т.е. осуществляется газообмен (участок па на индикаторной диаграмме).

Таким образом, в течение первого такта в цилиндре происходит сгорание топлива, расширение газов, выпуск газов, продувка и наполнение цилиндра.

Второй такт соответствует ходу поршня от НМТ к ВМТ (рис. 5, б). В начале хода поршня продолжаются процессы удаления выпускных газов, продувки и наполнения цилиндра свежим зарядом. Конец продув­ки цилиндра (линия ak) определяется мо­ментом закрытия впускных окон и вы­пускных клапанов. Последние закрывают­ся или одновременно с впускными окнами или несколько ранее. Давление в цилиндре к концу газообмена в двухтактных двига­телях несколько выше атмосферного и за­висит от давления воздуха в ресивере. С момента окончания газообмена и пол­ного перекрытия поршнем впускных окон начинается процесс сжатия воздуха. Ког­да поршень не доходит на 10...30° по углу поворота коленчатого вала до ВМТ (точка с ), в цилиндр через форсунку начинает подаваться топливо.

Следовательно, в течение второго такта в цилиндре происходит окончание вы­пуска, продувка и наполнение цилиндра в начале хода поршня и сжатие при его дальнейшем ходе.

Кроме рассмотренной выше прямоточ­ной клапанно-щелевой схемы га­зообмена в двухтактных двигателях при­меняют и другие схемы.

Из индикаторной диаграммы рабочего цикла двухтактного двигателя

(рис. 5,а) видно, что на части хода поршня, когда происходит газообмен, по­лезная работа очень мала, т. е. практиче­ски не совершается. Объем Vn, соответ­ствующий этой части хода поршня, на­зывается потерянным. Тогда объем, опи­сываемый поршнем при движении от точки b, определяющей момент начала сжатия, до ВМТ и называемый действительным рабочим объемом, V'h=Vh −Vn.

Таким образом, действительная степень сжатия:

Из сравнения рабочих циклов четырех- и двухтактных двигателей следует, что при одинаковых размерах цилиндра и часто­тах вращения мощность двухтактного дви­гателя значительно больше. Поскольку число рабочих циклов больше в 2 раза, ожидаемый рост мощности двухтактного двигателя выше в 2 раза. В действитель­ности мощность двухтактного двигате­ля увеличивается приблизительно в 1,5...1,7 раза вследствие потери части рабочего объема, ухудшения очистки и на­полнения, а также затрат мощности на приведение в действие продувочного насо­са. К преимуществам двухтактных двигателей следует отнести большую рав­номерность крутящего момента, так как полный рабочий цикл осуществляется при каждом обороте коленчатого вала (а не за два, как в четырехтактных). Существен­ным недостатком двухтактного процесса по сравнению с четырехтактным является малое время, отводимое на процесс газо­обмена. Очистка цилиндра от продуктов сгорания и наполнение его свежим заря­дом более совершенно происходят в четы­рехтактных двигателях. Кроме того, в двухтактном двигателе температура по­ршня, крышки цилиндра и клапанов выше, чем в четырехтактном.

studfiles.net

Основные определения и понятия

Понятие “машина” определяется следующим образом.

Машиной называется техническое устройство, осуществляющее определенные механические движения, связанные с преобразованием энергии, свойств, размеров, формы или положения материалов (или объектов труда) и информации с целью облегчения физического и умственного труда человека, повышения его качества и производительности.

Существуют следующие виды машин:

Машина

Информационная

Кибернетическая

Энергетическая

Рабочая

математичкская

Контрольно-управляющая

технологическая

транспортная

генератор

двигатель

Энергетической машиной называется машина, предназначенная для преобразования энергии. Если осуществляется преобразование любого вида энергии в механическую, то имеем дело с машиной-двигателем, а наоборот – машина-генератор.

Рабочая машина предназначена для преобразования материалов, причем транспортная машина преобразует материал только путем изменения положения объекта, а технологическая рабочая машина преобразует форму, свойства и положение материала или объекта.

Информационная машина служит для получения и преобразования информации.

Контрольно-управляющая машина преобразует информацию с целью управления энергетическими или рабочими машинами, а математическая машина – с целью получения математических образов соответствующих свойствам объекта.

Кибернетическая машина – имитирует или заменяет человека в процессе присущих только ему или объектам живой природы и обладает элементами искусственного интеллекта.

Понятие о машинном агрегате.

Машинным агрегатом называется техническая система, состоящая из одной или нескольких соединенных последовательно или параллельно машин и предназначенная для выполнения каких-либо требуемых функций. Обычно в состав машинного агрегата входят: двигатель, передаточный механизм (и их может быть несколько или совсем не быть) и рабочая или энергетическая машина. В настоящее время в состав машинного агрегата часто включается контрольно-управляющая или кибернетическая машина. Передаточный механизм в машинном агрегате необходим для согласования механических характеристик двигателя с механическими характеристиками рабочей или энергетической машины.

Схема машинного агрегата.

Передаточный механизм

Двигатель

Рабочая машина

Контрольно-управляющая машина

Рис. 1.4

Механизм и его элементы.

Механизмом называется система твердых тел, объединенных геометрическими или динамическими связями, предназначенных для преобразования движения входного звена в требуемое движение выходных звеньев.

Твердые тела, входящие в состав механизма, не является абсолютно твердыми, однако их деформации обычно весьма малы.

Главное назначение создаваемого механизма – осуществление технической операции в результате движения его элементов.

Звено – это твердое тело, входящее в состав механизма.

Кинематическая пара – это соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение.

Звено, относительно которого рассматривается движение остальных звеньев, считается условно – неподвижным и называется стойкой.

Входное звено – это звено, которому сообщается движение, преобразуемое механизмом в требуемое движение других звеньев.

Выходное звено – звено, которое совершает движение, для выполнения которого предназначен механизм.

Рассмотрим простейший кривошипно-ползунный механизм:

  1. кривошип

  2. шатун

  3. ползун

  4. стойка

Кинематические пары: А, В, С, D.

Несколько звеньев, связанных между собой кинематическими парами, образуют кинематическую цепь, которая может быть

а) замкнутой, у которой звенья б) незамкнутой, звенья

образуют один или несколько которой не образуют

замкнутых контуров. замкнутых контуров.

В современном машиностроении применяются машины и механизмы с абсолютно твердыми (абсолютно жесткими), упругими (гибкими), жидкими и газообразными телами (звеньями).

К упругим звеньям относят пружины, мембраны и другие элементы, упругая деформация которых вносит существенные изменения в работу механизма. К гибким звеньям относят ремни, цепи, канаты. К жидким и газообразным телам относят масло, воду, газ, воздух и т.п. вещества.

Таблица 1.1

Основные виды звеньев механизмов

п/п

Название

Условное изображение на схемах

Движение

Особенности

1

2

3

4

5

1

Стойка

Отсутствует

2

Стойка

Отсутствует

3

Кривошип

Вращательное

Полный оборот

4

Шатун

Сложное

Нет пар, связанных со стойкой

5

Коромысло

Качательное

Неполный оборот, возвратно-вращательное движение

6

Ползун

Возвратно-поступатель

ное

Направляющая неподвижна

7

1.Кулиса

2. Камень

Вращательное, колебательное

Направляющая подвижна

8

1.Кулиса

2.Камень

Сложное

Направляющая подвижна

9

1.Кулиса

2.Камень

Возвратно-поступательное

Направляющая подвижна

10

1.Кулачок

2.Толкатель

Вращательное, колебательное

Профиль определяет закон движения ведомого звена

11

1.Кулачок

2.Толкатель

Возвратно-поступательное

Профиль определяет закон движения ведомого звена

12

Зубчатое колесо

Вращательное, колебательное

Зубчатый контур

13

Фрикционное колесо

Вращательное, колебательное

14

Рейка

Возвратно-поступательное

Может иметь зубчатый контур

Контрольные вопросы к лекции N1

  1. Что называется машиной? Какие машины Вы знаете? Что такое машинный агрегат?

  2. Что называется механизмом, кинематической цепью? Какие виды кинематических цепей существуют?

  3. Какая разница между кинематической цепью и кинематической парой?

  4. Что называют кинематической парой, как их классифицируют?

  5. Как происходит замыкание кинематических пар в кинематической цепи?

  6. Что называют звеном, какие виды звеньев существуют? Чем отличается деталь от звена?

16

studfiles.net

Основные понятия и определения по двигателем автотрактора

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   Автомобили и трактора

Основные понятия и определения по двигателем автотрактора

Чтобы пояснить работу двигателя и усвоить необходимые в дальнейшем основные понятия и определения, рассмотрим рис., на котором изображена схема работы кривошипно-шатунного механизма одноцилиндрового двигателя.

Поршень совершает возвратно-поступательное движение и может занимать два крайних положения — верхнее и нижнее. Прямолинейное движение поршня посредством шатуна и кривошипа преобразовывается _во вращательное движение коленчатого вала.

Положение поршня в цилиндре, при котором он наиболее удален от оси коленчатого вала двигателя, называется верхней мертвой точкой (ВМТ), а положение, при котором поршень наиболее приближен — нижней мертвой точкой (НМТ).

Путь, пройденный поршнем от одной мертвой точки до другой, называется ходом поршня. Часть рабочего процесса, совершаемая за один ход поршня, называется тактом. Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на 180° (полуоборот). Ход поршня равен удвоенному радиусу кривошипа.

Рис. 5. Схема одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания

Для непрерывной работы двигателя в его цилиндре в строгой последовательности должны происходить следующие процессы: заполнение цилиндра горючей смесью, сжатие этой смеси, сгорание топлива и расширение газов, удаление отработавших продуктов сгорания.

Совокупность последовательных процессов (впуск, сжатие, сгорание, расширение и выпуск), периодически повторяющихся в каждом цилиндре и обеспечивающих работу двигателя, называется рабочим циклом двигателя.

Читать далее: Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя

Категория: - Автомобили и трактора

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru