Учебный двигатель


Майер Проф. В. | Учебные модели электродвигателей

Эксперимент

Проф. В. В. Майер,, ГГПИ им. В.Г.Короленко, г. Глазов, Удмуртская Респ.

Рассмотрена история создания учебных моделей униполярного и коллекторного электродвигателей. Показано, что их совершенствование происходило в направлении повышения временной, материальной и интеллектуальной доступности для учащихся. На примере моделей электродвигателей подтверждена необходимость дидактических исследований с целью создания новых элементов учебной физики. Эволюция учебных моделей электродвигателей очень интересна и весьма поучительна. Но, как и любая история, она полезна лишь постольку, поскольку из неё делаются выводы на будущее. Попробуем из краткой и далеко не полной «биографии» учебных электродвигателей извлечь пользу для развития современного школьного физического образования.

1. Униполярный электродвигательВсё началось в 1820 г., когда Эрстед открыл, что вокруг проводника с током существует вихревое магнитное поле. Многие сразу догадались, что такое поле должно вращать магнит вокруг проводника [1]. Фарадей оказался первым, кто прямым экспериментом подтвердил справедливость этой идеи. Экспериментальная установка Фарадея в разрезе изображена на рис. 1. Она состоит из двух стоящих рядом сосудов, наполненных ртутью. В левом сосуде 1 плавает магнит 2, за нижний конец привязанный ко дну сосуда. В ртуть этого сосуда погружён конец металлической проволоки 3, неподвижно закреплённой по оси сосуда в металлическом держателе 4. На втором конце указанного держателя имеется крючок, на котором свободно висит проволока 5, своим концом погружённая в ртуть правого сосуда 6. По оси этого сосуда в металлической трубке нижним концом закреплён магнит 7. Когда через ртуть в сосудах и металлический держатель пропускается электрический ток, магнит в первом сосуде и проволока во втором начинают вращаться вокруг осей сосудов. Явление объясняется действием силы Ампера на проводник с током, находящийся в магнитном поле. Направление вращения легко определить по правилу левой руки.

Так в 1821 г. был создан первый электродвигатель, который получил название униполярного, поскольку для его работы необходим только один полюс магнита. Впоследствии было разработано немало учебных приборов, предназначенных для демонстрации принципа действия униполярного электродвигателя [2]. На рис. 2 изображён прибор, в котором вокруг постоянного магнита 1 вращается проволочная рамка 2. Середина рамки соединена с остриём, которое погружено в чашечку со  ртутью 3, концы рамки опущены в кольцевой сосуд со ртутью 4.

Аналогичный прибор представлен на рис. 3, но в нём вместо постоянного магнита, расположенного внутри вращающейся рамки, использована катушка с током 1, лежащая возле кольцевого сосуда 2 со ртутью вне рамки 3, вращающейся вокруг стойки с ртутным контактом 4.

На рис. 4 изображён прибор, в котором постоянный стержневой магнит 1 вращается вокруг собственной оси, когда по нижней половине магнита проходит электрический ток. Цепь замыкается благодаря закреплённому на магните контакту 2, конец которого погружён в кольцевой сосуд 3 со ртутью.Все эти приборы применялись в лекционных демонстрациях университетов ещё в первой половине ХХ в., когда в учебных лабораториях широко использовалась ртуть. Дело в том, что ртуть, обладая хорошей проводимостью, обеспечивает надёжный электрический контакт с металлическими проводниками и в то же время оказывает сравнительно небольшое механическое сопротивление движению этих проводников. Однако пары ртути ядовиты, и постепенно ртуть была вытеснена из учебного эксперимента. Возникла потребность в униполярном двигателе без ртути. Одним из тех, кто решил проблему, был московский учитель физики М.Е.Островский [3]. Целью его дидактического исследования являлось создание доступного униполярного электродвигателя, полностью удовлетворяющего правилам техники без­опасности. Требование доступности означает использование в приборе только того оборудования, которое имеется в школьном кабинете физики или в крайнем случае может быть изготовлено в школьной мастерской. Требование безопасности означает исключение из прибора ртути и использование в опыте безопасных напряжений и токов.В результате получилась экспериментальная установка, схематически показанная на рис. 5. Посередине полосового магнита 1 закреплено медное кольцо 2. Поверх­ности кольца касается диск 3, припаянный к концу медной проволоки 4. Ко второму концу этой проволоки припаян выполненный в виде конуса наконечник 5 из мягкой стали. Наконечник удерживается полюсом подковообразного магнита 6, второй полюс которого зажат в лапке штатива. Постоянный электрический ток проходит через полосовой магнит, медное кольцо, диск, проволоку и подковообразный магнит. Когда сила тока достигает 5–6 А, проволока начинает вращаться вокруг магнита. Из приведённого описания видно, что  ртуть в контактах заменена твёрдым металлом, а вместо силы жидкого трения действует сила трения качения. Магнитный подвес проволоки резко упростил всю установку, однако она всё же не столь доступна, чтобы её мог повторить любой школьник у себя дома. Поэтому можно было предвидеть дальнейшее совершенствование учебного униполярного электродвигателя. И следующий шаг действительно был сделан. Он связан с существенными изменениями ноосферы, т.е. той части естественной и искусственной природы, с которой непосредственно взаимодействует и которую создаёт человек. Действительно, в последние десятилетия в связи с бурным развитием технологии кардинально изменился состав и уровень бытовой техники. В частности, появились и получили широкое распространение сильнейшие постоянные магниты и мощные гальванические элементы.Магниты изготавливаются из сплава редкоземельного металла неодима, железа и бора, поэтому и называются неодимовыми [4]. Они обладают огромной остаточной магнитной индукцией и весьма значительной коэрцитивной силой. Изготавливаются неодимовые магниты самой различной формы, в том числе и в виде дисков (рис. 6). Применяются они, например, в электродвигателях компьютеров, в телефонах наушников, в маломощных динамиках и т.д. Что касается современных гальванических элементов, то они имеют большую ёмкость и обеспечивают при коротком замыкании электрический ток порядка единиц ампер.

Этот технический прогресс немедленно привёл к созданию простейшей модели униполярного двигателя [5], фотография которой приведена на рис. 7. Постоянный магнит 1 в форме диска примагничен к шляпке стального шурупа-самореза 2 (и электрически соединён с ней). Остриё шурупа примагничено к стальному положительному полюсу гальванического элемента 3. С отрицательным полюсом этого элемента соединён очищенный от изоляции конец многожильного медного проводника 4. Если вторым концом этого проводника слегка коснуться боковой поверхности магнита, магнит и шуруп приходят в быстрое вращение вокруг оси! Нетрудно видеть полную аналогию между электродвигателями, показанными на рис. 4 и 7. Но насколько второй электродвигатель проще и доступнее! Думается, нет ни одного учителя физики, который, увидев этот электродвигатель, не покажет его в своём классе или не посоветует ученикам повторить его дома.На рис. 8 дана фотография современного униполярного электродвигателя [5], аналогичного изображённым на рис. 2, 3. Для изготовления этого электродвигателя достаточно к отрицательному полюсу гальванического элемента 1 примагнитить мощный дисковый магнит 2 из неодима, а на положительном полюсе элемента уравновесить рамку 3 из медной проволоки так, чтобы её концы слегка касались боковой поверхности магнита. Как только это получится, рамка начнёт вращаться вокруг оси магнитного поля к полному восторгу учащихся. Убеждён, что не останется ни одного школьника, кто не захочет узнать, почему происходит вращение. С грустью констатирую, что эти прекрасные физические приборы созданы не российскими учителями или методистами.

2. Коллекторный электродвигательС коллекторными электродвигателями всё не так однозначно, как с униполярными. Электродвигатель, включающий статор 1, якорь 2 и коммутатор 3 (рис. 9), по-видимому, одним из первых построил в 1834 г. Б.С.Якоби [6]. До него конструкторы делали электродвигатели чаще всего по подобию паровых машин. Первый коллекторный электродвигатель, подобный современным, построил, насколько нам известно, А.Пачинотти только в 1860 г. [7].Учебные коллекторные электродвигатели представляли собой упрощённые модели промышленных и содержали те же основные элементы: статор, якорь и коллектор. Фотография современного демонстрационного коллекторного электродвигателя приведена на рис. 10 (1 – статор из постоянных керамических магнитов, 2 – вращающийся якорь с обмоткой, 3 – коллектор). Набор элементов, из которых собирается этот электродвигатель, предложен ещё в 70-е гг. прошлого века известным специалистом в области учебного физического эксперимента С.А.Хорошавиным [8]. Были разработаны также конструкции коллекторных электродвигателей, предназначенные для самостоятельного изготовления учащимися. Приведём лишь два характерных примера. В 1937 г. появилась переводная книга Б.Доната «Физика в играх» [9], в которой на шести  (!) страницах подробно описан процесс изготовления самодельного электродвигателя. Чтобы получить представление об этом процессе, достаточно взглянуть на серию рисунков, раскрывающих технологию изготовления прибора (рис. 11). Сразу видно, что это отнюдь не простое дело. Говорю об этом с полной убеждённостью, т.к. сам, будучи шестиклассником, чтобы сделать и заставить работать такой электродвигатель, трудился целую неделю.Спустя два десятилетия в книгах [10, 11] практически без описания рекомендуется сделать коллекторный электродвигатель по рис.  12. Прямо скажем, что это совсем нелёгкая задача, и школьнику потребуется немало времени и сил, чтобы решить её. Наконец, появление керамических постоянных магнитов позволило разработать простейшие модели коллекторного электродвигателя [5]. На рис. 13 приведена фотография одной из таких моделей. На стоящей вертикально батарее гальванических элементов 1 лежат один или два керамических магнита 2. На полюсах батареи закреплены зажимы типа «крокодил» 3. В отверстия этих зажимов вставлены выводы катушки 4, содержащей примерно 10 витков медного провода в изоляции. Изоляция выводов снята полосками так, чтобы электрическое соединение было обеспечено, когда плоскость катушки совпадает с направлением вектора индукции магнитного поля, т.е. вертикальна.

В этой модели имеются все элементы настоящего электродвигателя: источник тока, статор, якорь и коллектор. Вместе с тем такой электродвигатель может собрать любой школьник в течение нескольких минут и тут же убедиться, что он работает. Гораздо существеннее, впрочем, то обстоятельство, что различных вариантов моделей электродвигателей, представленных на рис. 7, 8, 13, бесчисленное множество. Это позволяет организовать захватывающе интересную ученическую проектную деятельность, направленную на развитие коммуникативных и исследовательских способностей школьников.3. Выводы История учебных моделей электродвигателей свидетельствует о том, что учебные приборы возникают в результате дидактического исследования приборов, используемых в физической науке или технике. При этом создаются учебная теория прибора, учебный эксперимент, обосновывающий выводы теории, и методика их изучения. Выше рассмотрены только конструкции электродвигателей, т.к. учебная теория и методика изучения этих приборов общеизвестны. Совершенствование учебных приборов идёт в направлении повышения их доступности для учителя и учащихся. Такое совершенствование достигается применением широко распространённых в быту приборов и материалов, возникших в результате внедрения в повседневную практику последних достижений физической науки и промышленной технологии. Современные учебные электродвигатели, предназначенные для самостоятельного изготовления учащимися, практически ничего не стоят, т.к. всё необходимое имеется в быту, а изготавливать их можно за минуты или десятки минут. Принцип действия моделей прост и может быть усвоен любым школьником, начинающим изучать физику. В процессе повышения доступности учебного оборудования для физического эксперимента возникает новое знание, относящееся к дидактике физики (некоторые предпочитают эту науку называть теорией и методикой обучения физике). Иными словами, создание новых и совершенствование известных учебных приборов представляет собой научную деятельность в сфере дидактики физики. И такая научная деятельность вполне по силам школьному учителю. В современной школе есть все условия для организации совместной научной деятельности учителя и ученика, результатом которой являются объективно (а не субъективно) новые знания. Этот факт часто не признаётся теоретическими методистами, относящими к науке лишь такую деятельность, которая сводится в основном к работе над словами и их сочетаниями. Учитель, создавший новую учебную технику и доказавший её эффективность, оказывается в худших условиях, чем тот, кто написал диссертацию по навязанным канонам. В итоге подавляющее большинство новых элементов учебной физики создаётся за рубежом. Эта грустная констатация показывает, что далеко не всё благополучно в научной деятельности, связанной с отечественным физическим образованием, и определяет направление её совершенствования.

Литература 1. Кудрявцев П.С. Курс истории физики. – М.: Просвещение, 1982, с. 188–190. 2. Хвольсон О.Д. Курс физики. Т. 4. Учение о магнитных и электрических явлениях. – Берлин: Госиздат, 1923, с. 672–678. 3. Демонстрационный эксперимент по физике в старших классах средней школы. Т. 2. Электричество. Оптика. Физика атома: Под ред. А.А.Покровского. – М.: Просвещение, 1972, с. 70–72. 4. www.fiziks.org.ua/neodimovye-magnity 5. www.youtube.com 6. Шателен М.А. Русские электротехники XIX века. – М.–Л.: Госэнергоиздат, 1955. 7. Льоцци М. История физики. – М.: Мир, 1970. 8. Хорошавин С.А. Техника и технология демонстрационного эксперимента: Пособие для учителей. – М.: Просвещение, 1978. 9. Донат Б. Физика в играх. – М.–Л.: Детгиз, 1937. 10. Покровский С.Ф. Опыты и наблюдения в домашних заданиях по физике. – М.: Изд-во АПН РСФСР, 1963. 11. Покровский С.Ф. Наблюдай и исследуй сам. – М.: Просвещение, 1966.

fiz.1september.ru

Общее устройство и технические характеристики двигателей.

К двигателям, используемым на армейских машинах, предъявляются следующие требования:

- высокие мощностные показатели, обеспечивающие движение машин в трудных дорожных условиях при полной нагрузке;

- быстрый и безотказный запуск в любых климатических условиях при минимальном времени выхода на номинальные рабочие режимы;

- высокая экономичность, обеспечивающая максимальный запас хода и малый расход топлива;

- легкость управления и автоматизация для снижения утомляемости водителя.

В принципе для армейских машин могут использоваться различные типы двигателей внутреннего сгорания, но до настоящего времени основными силовыми установками армейских машин остаются поршневые ДВС.

Поршневые ДВС состоят из:

- механизмов:

а) кривошипно-шатунного;

б) газораспределения;

- систем:

а) смазывания;

б) охлаждения;

в) питания;

г) пуска;

д) зажигания.

КШМ – преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала, обеспечивает вспомогательные ходы поршня. КШМ является основой двигателя.

Механизм газораспределения – предназначен для впуска в цилиндр горючей смеси (карбюраторный двигатель) или воздуха (дизельный двигатель) и выпуска отработавших газов. Привод осуществляется от коленчатого вала двигателя.

Система смазывания – служит для уменьшения трения между деталями, снижения их износа и отвода тепла от трущихся поверхностей.

Система охлаждения – обеспечивает нормальный температурный режим двигателя, при котором он не перегревается и не переохлаждается.

Система питания – служит для подачи отдельно топлива и воздуха в цилиндры дизеля или для приготовления горючей смеси из мелко распыленного топлива и воздуха и подвода ее к цилиндрам карбюраторного двигателя.

Система пуска – служит для пуска двигателя.

Система зажигания – обеспечивает воспламенение рабочей смеси в карбюраторных двигателях.

Основные технические данные различных типов двигателей прведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Основные технические данные двигателя ЗИЛ-131

 

Модель и тип ЗИЛ-131, V-образный 4-х тактовый карбюраторный, верхнеклапанный
Расположение цилиндров под углом 90°
Число цилиндров
Диаметр цилиндров и ход поршня 100 х 95
Рабочий объем цилиндров, л
Степень сжатия 6,5
Порядок работы цилиндров 1-5-4-2-6-3-7-8
Максимальная мощность при частоте вращения вала 3200 об/мин л.с.(кВт) 150 (110)
Удельный (минимальный) расход топлива, Г/(л.с.·ч.) (Г/кВт·час) 240 (167)
Масса двигателя без сцепления и коробки передач, кг  

Таблица 2

Основные технические данные двигателя КамАЗ-740

Двигатель КамАЗ-740 12-й комплектации
Тип 4-х тактовый восьмици-линдровый с воспламенением от сжатия
Порядок работы цилиндров 1-5-4-2-6-3-7-8
Направление вращения коленчатого вала по ГОСТ 22836-77 правое
Диаметр цилиндров и ход поршня 120 х 120
Рабочий объем цилиндров, л 10,85
Степень сжатия
Номинальная мощность, кВт (л.с.) 155,4 (210)
Максимальный крутящий момент, Н·м (кгс·м) 650 (65)
Частота вращения коленчатого вала, об/мин  
- номинальная 2600 ±50

 

 

Продолжение табл. 2

 

- при максимальном крутящем моменте 1600…1800
- минимальная
- максимальная
Количество клапанов в цилиндре 2 (впускной, выпускной)
Давление масла в прогретом двигателе, кПа (кгс/см2) при частоте вращения:  
- номинальной 400…550 (4…5,5)
- минимальной 40…80 (0,4…0,8)
Форсунки закрытого типа
Давление начала подъема иглы, МПа (кгс/см2)  
- бывшей в эксплуатации 18…18,5 (180…185)
- новой (заводской регулировки) 19,5…20,2 (195…202)

Несмотря на непрерывное развитие в течение всего периода своего существования, современные поршневые двигатели во многих отношениях являются еще недостаточно совершенными и обладают рядом существенных недостатков:

- низким КПД;

- прерывистостью рабочего процесса;

- наличие сложного КШМ;

- высокие требования к свойствам и качеству топлива;

- низкие динамические качества;

- загрязнение воздушного бассейна вредными продуктами;

- трудность запуска.

Исходя, из выше изложенных недостатков современных поршневых двигателей следует, что они далеко не удовлетворяют тем требованиям, которые предъявляются к ним. Поэтому постоянно ведется работа в направлении дальнейшего совершенствования в создании и развитии новых силовых установок.

Заключение

На данном занятии были рассмотрены классификация, составные части, принцип работы, общее устройство и технические характеристики изучаемых двигателей.

 

Вопросы для закрепления изученного материала

1. Классификация автомобильных двигателей.

2. Составные части двигателей.

3. Принцип работы четырехтактного карбюраторного двигателя.

4. Принцип работы четырехтактного дизеля.

5. Основные технические характеристики изучаемых двигателей.

Похожие статьи:

poznayka.org

Устройство двигателей внутреннего сгорания

Устройство двигателей внутреннего сгорания

Изучение устройства двигателей внутреннего сгорания.

Разновидности двигателей внутреннего сгорания в двигателях, применяемых для привода современных строительных машин, тепловая энергия сгоревшего топлива преобразуется в механическую работу. Так как топливо сгорает внутри цилиндров двигателей, то они называются двигателями внутреннего сгорания.

Современные двигатели внутреннего сгорания с возвратно-поступательно движущимися поршнями классифицируются по следующим признакам:

1. способу смесеобразования - на двигатели с внешним смесеобразованием /карбюраторные и газовые/ и внутренним /дизельные/;

2. способу воспламенения рабочей смеси на двигатели с принудительным воспламенением от электрической искры /карбюраторные и газовые/ и с воспламенением от сжатия /дизели/;

3. способу осуществления рабочего цикла - на четырех - и двухтактные;

4. числу цилиндров - на одно - и многоцилиндровые;

5. расположению цилиндров - на одноцилиндровые /линейные/ и двухрядные или V - образные, у которых угол между цилиндрами мень­ше 180°. Если угол равен 180°, двигатель называется оппозитным;

6. охлаждению - на двигатели с водяным и воздушным охлаждением.

На строительных машинах применяются четырехтактные многоцилиндровые карбюраторные и дизельные двигатели.

Во время работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания в его цилиндре протекают четыре процесса: 1/ впуск в цилиндр горючей смеси /в карбюраторный двигатель/ или воздуха /в дизельный двигатель/t 2/ сжатие рабочей смеси или воздуха; 3/ рабочий ход - воспламенение рабочей смеси и расширение продуктов сгорания; 4/ выпуск из цилиндра продуктов сгорания.

Совокупность этих последовательных, периодически повторяющихся процессов называется рабочим циклом двигателя.

Принципиальное отличие рабочего цикла дизеля от карбюраторного двигателя состоит в способе смесеобразования и воспламенения смеси. В цилиндр дизеля в такте впуска поступает воздух, который подвергается сжатию в такте сжатия до 3,5...4,5 МПа, что повышает температуру воздуха до 600.„.700 °С. В конце такта сжатия впрыскивается жидкое топливо, которое, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется и сгорает.

В карбюраторном же двигателе рабочая смесь в конце такта сжатия сжимается до 0,7...1,2 МПа, а температура повышается до 300...400 °С, при этом между электродами свечи проскакивает электрическая искра и рабочая смесь воспламеняется.

Дизельный двигатель по сравнению с карбюраторным имеет следующие преимущества: более высокий КПД - 27-35% /для карбюраторных двигателей 20-24%/; высокую степень сжатия, обеспечивающую более экономичный расход топлива на единицу работы /на 20-25% меньше, чем у карбюраторного двигателя/; обладает лучшей приемистостью и развивает большой крутящий момент при малой частоте вращения; работает на тяжелых сортах топлива, которые менее опасны в пожарном отношении.

Основные недостатки дизельного двигателя по сравнению с карбюраторным: большая масса, приходящаяся на единицу мощности; тихоходность /максимальная частота вращения коленчатого вала не превышает 3000 об/мин, у карбюраторных - до 6000 об/мин/; более трудный пуск при низких температурах окружающей среда, что вызывает необходимость установки дополнительных систем подогрева и пуска двигателя.

Кривошипно-ползунный механизм

Кривошипно-ползунный механизм служит для восприятия силы давления газов, преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала.

Рис. Схема кривошипно-ползунного и распределительного механизмов: 1 - коленчатый вал; 2 - шатун; 3 - поршень; 4 - поршневой палец; 5 - поршневые кольца; 6, 9 - клапаны /впускной и выпускной/; 7 - пружина; 8 - коромысло; 10 - гильза; 11 - водяная рубашка; 12 - штанга; 13 - распределительный вал; 14 - маховик; 15 - шестерни привода распределительного вала

Механизм газораспределения

Механизм газораспределения должен удовлетворять следующим ос­новным требованиям: своевременно открывать и закрывать впускные и выпускные клапаны; обеспечивать возможно лучшее наполнение цилиндров горючей смесью и очистку от отработавших газов; надежно изолировать внутреннее пространство цилиндров от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.

Для лучшего наполнения цилиндров двигателя воздухом /для дизелей/ или горючей смесью /для карбюраторных двигателей/ и более полной очистки их от отработавших газов клапаны открываются и закрываются не в тот момент, когда поршень находится в мертвых точках, а с некоторым опережением при открытии и запаздыванием - при закрытии.

Периоды открытия и закрытия клапанов выраженные в углах пово­рота коленчатого вала, называются фазами газораспределения.

Их соблюдение обеспечивается формой и взаиморасположением кулачков на распределительном валу.

Система охлаждения.

При работе двигателя температура газов в камере сгорания достигает 2000...2400 °С, а средняя температура цикла 800...1000 С. Вследствие этого поршни, головки цилиндров, цилиндры и клапаны сильно нагреваются. Чрезмерный перегрев двигателя приводит к разжижению и сгоранию масла, нарушению нормальных зазоров между сопряженными деталями, уменьшению наполнения цилиндров горючей смесью, а следовательно, к снижению мощности двигателя, нарушению рабочего процесса и разрушению отдельных деталей.

Для нормальной работы двигателя необходимо непрерывно отводить излишнюю теплоту от перегреваемых деталей. Это осуществляется системой охлаждения. Излишнее охлаждение неблагоприятно отражается на работе двигателя. Испарение топлива ухудшается, поэтому оно горит медленнее, мощность двигателя падает, снижается экономичность, а износ цилиндров и поршневых колец увеличивается.

Для нормальной работы двигателя необходимо поддерживать его температуру при любых условиях и режимах работы в определенных пределах.

Чтобы обеспечить нормальный тепловой режим двигателя, применяют жидкостное или воздушное охлаждение. При воздушном охлаждении теплота отдается непосредственно воздуху через ребристые стенки блока цилиндров и головки блока. Жидкостная система охлаждения основана на интенсивной Циркуляции жидкости, которая обеспечивается центробежным насосом. Насос нагнетает жидкость /воду или антифриз-жидкость, замерзающую при низкой температуре/ в водяную рубашку двигателя, из которой нагретая жидкость вытесняется в радиатор. Охлажденная жидкость по патрубкам поступает в насос.

Рис. Схема системы охлаждения: 1 - радиатор; 2 - выпускной патрубок; 3 - термостат; 4 - гильза цилиндра; 5 - головка цилиндров; б - блок цилиндров; 7 - водяная рубашка; 8 - крыльчатка водяного насоса; 9 – вентилятор.

Система смазки

При работе двигателя в его сопряженных деталях возникает трение, вызывающее износ и нагрев деталей и требующее затрат некоторой части мощности двигателя. При введении между трущимися поверхностями слоя смазки характер трения и износа резко изменяется, так как молекулы масла под влиянием силы молекулярного притяжения распространяются по трущимся поверхностям и смазывают их.

Долговечность и безотказная работа двигателя зависят от качества и чистоты применяемого масла.

Система смазки двигателя - это совокупность механизмов и приборов, обеспечивающих очистку масла и его бесперебойную подачу в необходимом количестве при определенной температуре и давлении к трущимся поверхностям.

Рис. Схема системы смазки: 1 - масляный картер; 2 - маслоприемник; 3 - шестеренчатый насос; 4 - маслопровод; 5 - фильтр; 6 - главный масляный канал.

Примечание. Все остальные детали смазываются маслом, вытекающим из зазоров, или посредством разбрызгивания.

Масло, поступающее в зазоры между трущимися поверхностями, не только уменьшает потери на трение, но и охлаждает и удаляет продукты износа и мелкие частицы нагара и защищает трущиеся поверхности от коррозии.

В зависимости от способа подвода масла к трущимся поверхностям деталей применяются такие системы смазки: разбрызгиванием, под давлением и комбинированные, в которых часть деталей смазывается под давлением, а остальные - за счет разбрызгивания масла.

Система питания.

Источником энергии в двигателях внутреннего сгорания является горючая смесь, образуемая парами топлива, тщательно перемешанными с воздухом в определенных пропорциях. Смешиваясь с остаточными газами в цилиндре двигателя, горючая смесь образует рабочую.

Состав горючей смеси должен соответствовать определенному режиму работы двигателя и подразделяется на богатую, обогащенную, нормальную, обедненную и бедную.

В качестве топлива для карбюраторных двигателей применяют бензин, обладающий хорошей испаряемостью, а для дизельных двигателей с внутренним смесеобразованием - дизельное топливо, являющееся продуктом перегонки тяжелых фракций нефти с определенной вязкостью.

Система питания служит для хранения, подачи и очистки топлива, воздуха, приготовления горючей смеси нужного состава на разных режимах работы двигателя, отвода наружу продуктов сгорания .

Система пуска двигателей.

Одним из основных требований, предъявляемых к двигателям внутреннего сгорания, является быстрота и надежность пуска. Пуск осуществляется принудительным вращением коленчатого вала двигателя от постороннего источника энергии.

Система пуска должна развивать определенную частоту вращения коленчатого вала двигателя, обеспечивающую смесеобразование, наполнение цилиндров свежей смесью, сжатие и воспламенение смеси.

Пусковая частота вращения карбюраторных двигателей колеблется в пределах 30...60 об/мин.

Пуск дизельного двигателя по сравнению с карбюраторным более труден. Это связано с большой степенью сжатия и плохим смесеобразованием из-за малого давления впрыска топлива. Поэтому пусковая частота вращения коленчатого вала двигателя с воспламенением от сжатия должна быть в пределах 200...300 об/мин.

Рис. Схема системы питания; 1 - гильза цилиндра; 2 - поршень; 3 - топливный фильтр; 4 - топливопровод; Б - диафрагмовый насос; 6 - топливный бак; 7 - воздушный фильтр; 8 – карбюратор; 9, 10 - клапаны /впускной и выпускной/; 11 - патрубок /выхлопной/; 12 – глушитель.

При пуске холодного двигателя, особенно в зимнее время, прокручивание вала двигателя и его пуск резко затрудняются из-за низкой температуры воздуха в камере сгорания в конце сжатия и эагустевания смазки. Для обеспечения пуска дизелей необходимо подогреть воздух во впускном трубопроводе и в камере сгорания, охлаждающую жидкость в системе охлаждения; применить декомпрессионный механизм.

Существуют следующие основные способы пуска двигателей:

1. от руки /вручную/ - применяется чаще у карбюраторных пусковых двигателей;

2. электрическим стартером - используется в автомобильных и пуско­вых тракторных двигателях. Для пуска дизельного двигателя требуется стартер значительно большей мощности, чем для карбюраторного;

3. вспомогательным бензиновым двигателем /пусковым двигателем/ - распространен на дизелях тракторов;

4. силовым генератором электротрансмиссии. Силовой генератор, приводящий электрические ходовые двигатели трактора с электротрансмиссией, на время пуска двигателя работает в режиме стартера и питается током от аккумуляторных батарей;

5. сжатым воздухом от баллона с давлением 15,0 МПа. Наименьшее давление воздуха в баллоне, обеспечивающее запуск дизеля,- 4,0 МПа.

В аварийных случаях можно запустить двигатель буксировкой на включенной передаче трансмиссии. У машин с электротрансмиссией тяговый электродвигатель при этом работает в режиме генератора, а силовой генератор - в режиме электродвигателя, вращая коленчатый вал дизеля.

Список литературы

1. Брянский Ю. А. и др. Тягачи строительных и дорожных машин. - М.: Высш. шк., 1976. - 360 с.

2. Гуревич A. M., Сорокин E. М. Тракторы и автомобили. - П.: Колос, 1971.

3. Делиховский С. Ф. и др. Устройство и эксплуатация автомобилей.- М.: Изд-во ДОСААФ, 1965. - 214 с.

Устройство двигателей внутреннего сгорания - 2.0 out of 5 based on 2 votes

Добавить комментарий

mehanik-ua.ru

Машинист двигателей внутреннего сгорания. Курсы повышения квалификации и обучение.

 

Машинист двигателей внутреннего сгорания (2-й разряд)

Характеристика работ. Обслуживание двигателей внутреннего сгорания всех систем мощностью до 73,5 кВт (до 100 л.с.). Обслуживание установок (станций), оборудованных несколькими двигателями внутреннего сгорания всех систем суммарной мощностью свыше 73,5 до 735 кВт (свыше 100 до 1000 л.с.), в качестве помощника машиниста. Пуск, останов, регулирование работы двигателей. Заправка двигателей, смазывание узлов и вспомогательных механизмов.

Должен знать: принцип работы двигателей; правила пуска, останова и обслуживания двигателей; схему смазывания, питания и охлаждения двигателей; назначение и правила пользования простыми и средней сложности контрольно-измерительными приборами; сорта горючих и смазочных материалов; расположение трубопроводов и арматуры.

Машинист двигателей внутреннего сгорания (3-й разряд)

Характеристика работ. Обслуживание двигателей внутреннего сгорания всех систем мощностью свыше 73,5 до 147 кВт (свыше 100 до 200 л.с.). Обслуживание установок (станций), оборудованных несколькими двигателями внутреннего сгорания всех систем суммарной мощностью свыше 735 до 2205 кВт (свыше 1000 до 3000 л.с.), в качестве помощника машиниста. Регулирование работы двигателей в увязке с технологией обслуживаемого производственного объекта или участка.

Должен знать: устройство обслуживаемых двигателей; правила обслуживания двигателей, генераторов, топливных насосов и вспомогательных механизмов; основные сведения по теплотехнике и электротехнике; устройство простых и средней сложности контрольно-измерительных приборов; правила учета работы двигателей и расхода горючих и смазочных материалов.

 Машинист двигателей внутреннего сгорания (4-й разряд)

Характеристика работ. Обслуживание двигателей внутреннего сгорания всех систем мощностью свыше 147 до 551,2 кВт (свыше 200 до 750 л.с.) или установок (станций), оборудованных несколькими двигателями суммарной мощностью свыше 147 до 735 кВт (свыше 200 до 1000 л.с.). Обслуживание нескольких двигателей внутреннего сгорания всех систем суммарной мощностью свыше 2205 кВт (свыше 300 л.с.) в качестве помощника машиниста. Контроль работы и исправности агрегатов, генераторов, топливных насосов и вспомогательных механизмов. Выполнение текущего ремонта и участие в среднем и капитальном ремонтах двигателей. Вскрытие, осмотр, сборка и разборка двигателей при ревизии.

Должен знать: устройство двигателей различных типов; устройство сложных контрольно-измерительных приборов; способы контроля работы и исправности агрегатов, генераторов, топливных насосов и вспомогательных механизмов; правила разборки, осмотра, сборки, ревизии и ремонта двигателей и вспомогательных механизмов.

Машинист двигателей внутреннего сгорания (5-й разряд)

Характеристика работ. Обслуживание двигателей внутреннего сгорания всех систем мощностью свыше 551,2 кВт (свыше 750 л.с.) или установок (станций), оборудованных несколькими двигателями суммарной мощностью свыше 735 до 2205 кВт (свыше 1000 до 3000 л.с.). Выявление и устранение неисправностей в работе двигателей и отдельных его узлов.

Должен знать: конструкцию, электрические и кинематические схемы обслуживаемых двигателей и вспомогательных механизмов; правила настройки и регулирования контрольно-измерительных приборов; методы выявления неисправностей в работе двигателей и способы их устранения.

Машинист двигателей внутреннего сгорания (6-й разряд)

Характеристика работ. Обслуживание установок или станций, оборудованных несколькими двигателями внутреннего сгорания различных систем, суммарной мощностью от 2205 до 2573 кВт (от 3000 до 3500 л.с). Участие в демонтаже, монтаже и испытании двигателей.

Должен знать: конструкцию, электрические и кинематические схемы двигателей внутреннего сгорания различных типов; правила демонтажа, монтажа и испытания двигателей внутреннего сгорания.

Машинист двигателей внутреннего сгорания (7-й разряд)

Характеристика работ. Обслуживание установок или станций, оборудованных несколькими двигателями внутреннего сгорания различных систем, суммарной мощностью свыше 2573 кВт (свыше 3500 л.с). Участие в демонтаже, монтаже и испытании двигателей.

Должен знать: конструкцию, электрические и кинематические схемы двигателей внутреннего сгорания различных типов; правила демонтажа, монтажа и испытания двигателей внутреннего сгорания.

 

www.uk-sng.ru

Оснащение центра

Ecsmart >  Оснащение центра >  

Дополнительную практику или стажировку можно пройти в любом из автосервисов-партнеров SMART

Базовые центры стажировок приведены по этой ссылке 

ecsmart.ru


Смотрите также