Курс лекцій по двигунам тракторів та автомобілів

ДЕРЖАВНИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«ЛИСЯНСЬКИЙ ПРОФЕСІЙНИЙ АГРАРНИЙ ЛІЦЕЙ» 

 

 

 

Методичний посібник

«Курс лекцій по двигунам тракторів та автомобілів»

 

 

 

  

Укладачі: Марусіч Олесандр Іванович, викладач спецдисциплін;

                     

 

 

 

                                                      Лисянка-2014

 

Анотація

 

       Мета даної  розробки – надати методичну допомогу майстрам виробничого навчання при проведенні лабораторно-практичних робіт.

     Ефективність лабораторно-практичних  робіт значною мірою залежить від того, наскільки раціонально організована самостійна робота учнів.

    Використання рацiональної агротехнiки та прогресивних технологiчних процесiв на вcix етапах вирощування i переробки сiльськогосподарської продукції - один iз напрямiв виходу з кризи в агропромисловому комплексi. Тому технiчне переоснащення аграрного сектора економiки повинне забезпечувати виконання сучасних вимог до технологiй сiльськогосподарського виробництва.

   Розрахований на викладачів, майстрів виробничого навчання та учнів аграрних ПТНЗ. Може бути використаний при вивченні предметів  «Сільськогосподарські машини», «Тракори», а також для курсової підготовки з професії «Тракторист-машиніст сільськогосподарського виробництва категорії «В1».

Зміст

 

 

1.    Передмова

2.    Лекція № 1. Вступ.

3.    Лекція № 2. Загальний пристрій і параметри двигуна.

4.     Лекція № 3. Робочі цикли двигуна.

5.    Лекція № 4. Кривошипно-шатунний механізм.

6. Список літератури.

 

 

Передмова

 

Надзвичайно складні завдання стоять перед сучасними спеціалістами, щодо відродження і підняття сільськогосподарського виробництва на такий рівень, який забезпечив би країну необхідними продуктами харчування і сировиною для промисловості.

На сьогоднi Україна без власного виробництва сучасної високопродуктивної, економiчно обгрунтованої сiльськогосподарської технiки, харчової та переробної промисловостi не може успiшно конкурувати на cсвітовому ринку сiльськогосподарської продукції i продуктiв харчування.

Використання рацiональної агротехнiки та прогресивних технологiчних процесiв на вcix етапах вирощування iпереробки сiльськогосподарської продукції - один iз напрямiв виходу з кризи в агропромисловому комплексi. Тому технiчне переоснащення аграрного сектора економiки повинне забезпечувати виконання сучасних вимог до технологiй сiльськогосподарського виробництва. Насамперед це дотримання оптимальних строків та якiсного виконаннятехнологiчних операцiй, досягнення високої продуктивності aгpeгaтів та зменшення питомих енергетичних витратна виконання сiльськогосподарських робiт за рахунок розширення використання ресурсоощадних технологiй виробництва, збалансованих технологiчних комплексiв машин, альтернативних джерел енергії та зниження технологiчного навантаження на довкiлля, створення комфортних умов для роботи механiзаторiв.

Трактори є основними енергетичними засобами виконання технологiчних операцiй у рiзних галузях виробництва. Вони широко використовуються у сiльському господарствi, зокрема, у землеробствi i тваринництвi. Сьогоднi, коли державнi, колективнi i фермерськi господарства мають piзноманітну вiтчизняну i зарубiжну сiльськогосподарську техніку, подальше зростання виробництва продукції, змiцнення економiки України залежать вiд рiвня квалiфiкації механiзаторських кaдpiв

Досконале знання конструкції трактора і автомобіля, його вузлів, кваліфіковане та своєчасне виконання регулювальних робіт і технічного обслуговування,  вміле виявлення та усування несправностей в процесі експлуатації дозволить виконати ці завдання.

У методичному посібнику викладено будову, роботу механізмів і систем двигунів на прикладі сучасних моделей тракторів та автомобілів.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекція 1.

 

 Вступ

 

 1.1. Значення автомобільного транспорту  в народному господарстві.

Автомобільним транспортом перевозять  близько 80 % вантажів і 90% пасажирів. Автомобільний транспорт представляє найважливішу галузь  матеріального виробництва.

Переваги автомобільного транспорту перед іншими видами транспорту полягають в швидкості доставки вантажу і пасажирів без перевантаження, тобто    "від дверей до дверей", низької собівартості перевезень  на короткі відстані, можливість доставки вантажів і пасажирів в будь-який пункт призначення, навіть  в умовах бездоріжжя.

Значний розвиток автомобільного транспорту, зростання інтенсивності руху висуває ряд проблем, в числі яких - забезпечення безпеки дорожнього руху, забруднення навколишнього середовища, раціональне використовування енергетичних ресурсів, будівництво і ремонт автомобільних доріг, організація обслуговування автотранспортних засобів.

 

1.2. Історія розвитку автомобілебудування (короткі відомості).

У 1769 р. французький військовий інженер Н. Ж. Кюньо створює триколісний віз з двоциліндровим паровим двигуном.

У 1879 році американець Д. Сенден одержав патент на механічний віз з двигуном, яка в ті роки не була побудована.

У 1882 році російські інженери Путілов і Хлобов створили "Моторну прольотку" з двигуном внутрішнього згорання.

У 1885 році зібрав триколісний механічний екіпаж з бензиновим двигуном німецький конструктор Бенц, який зробив на своєму екіпажі пробні поїздки в 1886 році.

Також, в 1886 році побудував свій автомобіль німецький конструктор Даймлер.

1886 рік вважається роком створення автомобіля.

Слово автомобіль походить від грецького слова "автос" - сам і латинського "мобіліс" - рухомий.

У 1888 році Бенц будує вже чотириколісний автомобіль.

На ранньому етапі розвитку автомобільної промисловості перше місце по випуску автомобілів належало Франції.

Але в кінці I десятиліть XX століття лідерство в світовому автомобілебудуванні захопили США. Конвейєрну збірку автомобілів вперше налагодила "форд мотор компані" в 1908 році.

На території країн колишнього СРСР найбільшу кількість автомобілів випускав Російсько-балтійський вагонний завод в Ризі. З 1909 по 1915 р. завод випустив близько 800 автомобілів.

Але роком зародження автомобілебудування в СНД вважається 1924 рік. Вантажні автомобілі АМО Ф-15 випустив завод АМО (нині АМО ЗіЛ - Акціонерне московське суспільство Завод імені Ліхачева).

На Україні Львівський автобусний завод почав випуск автобусів ЛАЗ-695 в 1958 р. Кременчуцький автомобільний завод (КрАЗ) з 1959 р. випускав автомобілі КрАЗ-219 і інші. У 1960 році Запорізький автомобільний завод почав випуск перших вітчизняних малолітражних автомобілів ЗАЗ-965  "Запорожець".

 

1.3.Загальний устрій автомобіля.

 

Автомобіль складається з наступних основних частин:

кузови 2 (мал.1.3, в),  двигуна (мал.1.3,б) і шасі.

Шасі складається  з:

трансмісії (мал.1.3,г), ходової частини (мал.1.3, же) і механізмів управління (мал.1.3,е  і   мал.1.3, же).

Трансмісія – сукупність агрегатів і механізмів автомобіля, передаючих момент двигуна, що крутить , провідним колесам і змінюючих момент, що крутить, по величині і напряму. Вона включає зчеплення, коробку передач, карданну передачу, головну передачу, диференціал, напівосі і ін.

Ходова частина – візок автомобіля, що складається  з несучої системи (рами, кузова з несучою  підставою, несучого кузова), мостів, коліс і підвіски.

Механізми управління включають рульове управління і гальмівне управління.

 

1.4.Класифікація автомобілів.

 

Автомобілі бувають: транспортні  і спеціальні – що мають устаткування нетранспортного характеру.

 

Транспортні автомобілі бувають: пасажирські (легкові і автобуси) і вантажні, останні можуть бути загального призначення (бортові) і спеціалізовані (вантажів, що по вигляду перевозяться, – самоскиди, цистерни,

фургони і ін.).

 

 Мал. 1.3

Основні частини вантажного автомобіля:

а – загальний вигляд; б – двигун; в – кузов; г – трансмісія; д – гальмівна система; е – рульове управління; ж – ходова частина; 1 – кабіна; 2 – вантажна платформа; 3 – зчеплення; 4 – коробка передач; 5 – карданна передача; 6 – задній міст.

 

1.5.Позначення автомобілів

 

Система позначення  рухомого складу в  СНД як правило здійснюється  по ОН 25270-66.

Перша цифра в позначенні  позначає  клас. Для легкових автомобілів він встановлюється по робочому об'єму двигуна, для автобусів по довжині, для вантажних автомобілів, причепів і напівпричепів – по повній масі.

Друга цифра позначає вид транспортного засобу : «1» – легковий автомобіль; «2» – автобус; «3» – вантажний автомобіль з

бортовою платформою; «4» – сідельний тягач; «5» – самоскид; «6» – цистерна; «7» – фургон; «8» - резерв; «9» – спеціальний автомобіль.

 

 

Третя і четверта цифри – указують порядковий номер моделі.

П'ята (додаткова) цифра – модифікація.

Шоста цифра – виконання (наприклад: 6 – експортне, 7 – тропічне і т.д.).

Індекси всіх причепів мають першу цифру «8», напівпричепи – «9». Другі цифри аналогічні прийнятим для автомобілів. Третя і четверта цифри указують номер моделі, відповідний повній масі.

 

 

Наприклад:  КамАЗ – 53212 з причепом С3АП-8352.

5 – клас автомобіля  (повна маса до 20 т);

3 – бортовий;

21 – модель; 2 – модифікація;

8 – причіп;

3 – бортовий;

52 – номер моделі (повна маса до 16 т).

Зарубіжні автомобілі позначають: іменами, наприклад : американські автомобілі «Шевроле – капріс – класикстейшн вегон». Тут : «Шевроле» – назва (марка) фірми; «капріс – класик» - назва моделі; «стейшн вегон» – тип кузова (універсал).

Аналогічно у американських компаній «форд», «Воксхолл», японські «Тойота», «Ніссан» і ін. Вдалі назви зберігаються і успадковуються новими автомобілями, наприклад «Опель – кадет» - випускався в довоєнній Німеччині і ін. Для відмінності їх варіантів додають цифри, що позначають закруглений робочий об'єм двигуна в літрах і см³: «1,3», «1600».

Західноєвропейські автомобілі позначають назвою (маркою) фірми повністю або в скороченні, і цифрою.

Наприклад: СААБ- 900, Волво – 343, БМВ – 525, Мерседес – Бенц – 230, Порше – 944, Рено –18.

У Мерседесів цифрами зашифрований робочий об'єм двигуна.

У БМВ – перша цифра позначає сімейство автомобілів одного класу (3 – компактні, 7 – представницькі, 6 – спортивне купе і т.д.).

У  Україні деякі заводи розробили стандарт підприємства по привласненню номерів моделей.

Наприклад: КрАЗ – 613ОС4 

цифра 6 – клас, визначуваний повною масою АТС (6 – для машин повною масою понад 20т);

цифра 1 – рівень розробки;

цифра 30 – зменшена на порядок потужність двигуна (300 к.с.);

буква. З – самоскид;

цифра 4 – число провідних коліс – 4 (колісна формула 6 х 4).

І в той же час на Україні нові моделі позначають по ОН 25270-66:

КрАЗ – 65032, ( 65034), ЛАЗ – 52078, ЛАЗ –52528.

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6.Загальна будова трактора

 

Трактор - складна самохiдна машина, призначена для перемiщення та приводу в дiю робочих opгaнів мобiльних машин i знарядь, перевезення вантажiв на причепах, приводу стацiонарних машин вiд вала вiдбору потужностi або приводного шкiва. Трактор складається iз взаємозв'язаних механiзмiв, якi за призначенням подiляються на Taкi групи (або агрегати): двигун, силова передача, ходов а частина, органи керування, робоче, допомiжне i електричне обладнання (рис. 1.6).

Двигун - це енергетичний пристрiй, енергiя якого використовується для привода трактора та виконання корисноїроботи. На сучасних тракторах енергетичним пристроєм є поршневий двигунвнутрiшнього згоряння (ДВЗ). ДВЗ перетворює теплову енергiю. палив а, що згоряє в його цилiндрах, у механiчну роботу - обертальний рух колiнчастого вала.          '

Силова передача (трансмiсiя) - призначена для передачi обертального руху та крутного моменту вiд двигуна до ходово! частинита змiни їх за величиною та напрямом.

Складається силова передача з муфти зчеплення, промiжного з'єднання, або карданно передачi, коробки передач,головної передачi, диференцiала (колicнi трактори) або планетарного механiзмучи муфт керування (гусеничнi трактори), а також кiнцевої передачi.

Ходова частина - пiдтримує остов, перетворює обертальний рух колic або зiрочок у поступальний рух трактора та пом' якшує удари вiд нерiвностей поля чи дороги.

У колicних тpaктopiв ходова частина складається з рами, заднiх ведучих й переднiх напрямних колic та елементiв, що з'єднують ко­леса з остовом. У гусеничних Tpaктopiв ходова частина складаєтьсяз рами, опорних котків i пiдтримуючих роликiв, ведучих зiрочок, натяжних колiс i гусениць.

Органи керування - призначенi для керування трактором, встановленими на ньому агрегатами та робочим обладнанням.

До opгaнів керування належать: рульове колесо або важелi муфт поворотiв чи планетарного механiзму, педалi й важелi гальм, важелi переключення передач й дiапазонiв, педалi муфт зчеплення, важелi розподільників гідравлічнихсистем та інші

Робоче обладнання трактора призначене для використання потужностi його двигуна, а також приведення в дiю механiзмiвнавicних, напiвнавicних, причiпних i стацiонарних машин, для приєднання машин, причепiв i напiвпричепiв, для накачування шин.

До робочого обладання належать: гiдравлiчна система з механiзмом навiшування, виносними цилiндрами iдонавантажувачем ведучих колic, причiпний пристрiй, гiдрофiкований гак, вали вiдбору потужностi (ВВП), шкiв та компресор.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                  

    Допомiжне обладнання забезпечує трактористу комфортнi умови роботи. До нього вiдноситься кабiна з пристроями опалення i вентиляції, м'яким сидiнням, приладами освiтлення i сигналiзації, змивачами скла, склоочисника, контрольними приладами, кондицiонер тощо.

Електричне обладнання призначене для пуску двигуна, oсвітлення i сигналiзації.

1.7. Класифікація і типаж тракторів

Для забезпеченuя ефективного використаuня тpaктopiв на сiльськогосподарських роботах у рiзних грунтово-клiматичuих зонах та галузях господарства потрiбно, щоб їx конструкції були рiзномаuiтними. Промисловicть випускає трактори рiзних типiв i конструкцiй.

Трактори класифiкують за такими осuовuими ознаками: призuаченням, типом ходової частини та остова, номшальним тяговим зусиллям.

За призначенням сiльськогосподарськi трактори подiляють ца унiверсально-просапнi, орно-просапнi, спецiалiзованi та трактори загального призначення (рис. 1.7).

Трактори загального призначення застосовуються для енергоємних сiльськогосподарських робiт: оранки середнiх i важких грунтів, сiвби, культивації, дискування, боронування, збирання врожаю та виконання транспортних, землерийних, будiвельних, шляхових i навантажувальних робiт. Цi трактор и мають тягове зусиллявiд 20 до 60 кН, робочу швидкicть 5...15 км/год; потужнicть двигуна 60...220 кВт; малий дорожний просвiт (клiренс) 250...350 мм; шиpокі шини або гусеницi вiд 390 до 530 мм.

Унiверсально-просапнi трактори застосовуються для посiву та догляду за просапними культурами; збирання технiчних, зернових культур, картоплi, овочiв; оранки легких i середнiх грунтів; суцiльної культивації i боронування; виконання землерийних, транспортних i навантажувальних робiт тощо.

Xapaктерні особливостi унiверсально-просапних тракторів:

- тягове зусилля 2, 6, 9, 14 i 20 кН; збiльшено вiдстань до 600...800 мм мiж поверхнею грунту i найнижче розташованими деталями мiж колесами або гусеницями (клiренс);

- невеликий paдiyc повороту (3...4 м); змiнна колiя; мiнiмально можлива ширина колiс або гусениць; робоча швидкicть до 15 км/год; транспортна швидкicть 25...35 км/год;

- потужнiсть двигуна вiд 14 до 74 кВт.

Орно-просапнi трактори використовуються для виконання всього комплексу обробiтку грунту (оранки, культивацiї, сiвби, збирання урожаю), а також для посiву, догляду i збирання просапних культур та виконання транспортних робiт.

Спецiалiзованi трактори будуються на основі конструкцiй існуючих тракторів для роботи в специфiчних умовах (болотиста або гірська мicцевicть), а також для виконання спецiальних робiт.

Конструктивнi особливостi спецiалiзованих тракторів: у болотних - широкi гусеницi для зменшення тиску на поверхню грунту; у гiрських - горизонтальне положення остова при роботi поперек схилу; у бавовницьких - триколicна ходов а частина зi збiльшеним клiренсом та змінною колією ведучих коліс.

    За типом ходової частини розрiзняють гусеничні, колiснi i колiсно-гусенuчнi трактори.

Гусеничнi трактори мають малий питомий тиск (0,035...0,050 МПа) на грунт, порiвняно невеликi витрати на буксування, пiдвищене зчеплення ходової частини з грунтом та полiпшену прохiднicть.

Колiснi трактори вiдрiзняються порiвняно невеликими витратами потужностi на самопересування, пiдвищеними швидкостями при виконаннi транспортних робiт, меншою металомicткicтю, але мають пiдвищене буксування.

Колiсно-гусеничнi трактори мають спрощений гусеничний рушiй, кожний з яких складається з ведучого колеса, опорного котка та полегшеної гусеницi.

За типом остова розрiзняють: рамні, напiврамнi та безрамні трактори.

У рамних тракторів остовом є рама, до якої крiпляться вci частини i механiзми. Рамний остов вiдрiзняється пiдвищеною жорсткicтю взаємного положення механiзмiв та вузлiв, що особливо важливо для забезпечення спiввicностi валiв силової передачi.

 

 

 

Остов напiврамних тракторів складається з корпусу трансмісії, до якого крiпляться двi поздовжнi балки, зв'язанi в переднiй частинi поперечною балкою.

Остов безрамних тракторів складається iз корпусiв окремих механiзмiв.

Головною класифiкацiйною ознакою трактора є номiнальне тягове зусилля. Це найбiльше тягове зусилля, яке забезпечує трактор на cтepні середньої щiльностi та нормальної вологостi грунту при допустимому буксуваннi. Для колicних тракторів 4К2 допустиме буксування не повинне перевищувати 16%, колicних тракторів 4К4 - 14%, гусеничних 3%.

Типаж тракторiв - це технолоriчно й економiчно обгpунтована сукупнicть їх моделей. Видiляють класи, в кожному з яких є базова модель або її модифiкацiя. Складається типаж з певного числа базових моделей та достатньої кiлькостi модифiкацiй для забезпечення ефективної роботи тракторів у специфiчних умовах сiльськогоспо-дарського виробництва. Типаж тракторів наведено у табл. 1.7

 

Таблиця 1.7 – Типаж сільськогосподарських тракторів

(за їх класом та тяговим зусиллям)

Клас тяги трактора, тс	Номінальне тягове зусилля, кН	Трактори
02 0,6   0,9 1,4     2,0   3,0     4,0 5,0 6,0	2 6   9 14     20   30     40 50 60	Т-012, ХТ3-1410, ХТ3-1210, ХТ3-1611, МТЗ -08БС, МТ3-112ТС ХТ3-2511, ХТ3-2512, ХТ3-3510, ХТ3-3521, МТЗ -­310, МТ3-320А, СШ-2540, Т-25ФМ, Т-16МГ ХТ3-3130, ХТ3-5020, ХТ3-6020, ХТ3-6021,ЛТЗ -55, Т-40М, Т-28Х4М ЮМ3-6АКЛ, ЮМ3-650, ЮМ3-8070, ЮМ3-8271, ЮМ3-8274, ЮМ3-8280, МТ3-8060, МТ3-100, МТ3-570, МТ3-590, МТ3-800, МТ3-900, ЛТ3-60АБ ХТ3-100, Т-70СМ, Т-70В, Т-90С, МТ3-1021, МТ3-1221, МТ3-1222, ЛТ3-95, ЛТ3-155 ХТ3-150К-О3, ХТ3-150К-О9, ХТ3-150К-12, МТ3-1523, ХТ3-151К, ХТ3-17021, ХТ3-17022, ХТ3-17221, ХТ3-17321, ХТ3-17421, ХТ3-121, ХТ3-16131, ХТ3-16331, ХТ3-150-03, Т-150-05-09, ХТ3-153Б, ХТ3-150-07, ХТ3-150-08, Т-156А, Т-156Б, ХТ3-156М, Т-150Д, ХТ3-150Д-03, Т-150Д-05-09, ДТ-75Д, ДТ-75Н, ДТ-75МЛ, ДТ-175М, ДТ-175С ХТ3-180р, ХТ3-181, ХТ3-201, ХТ3-18040, ХТ3-21042 ХТ3-220, К-700А, К-701, К-701М, К-734, К-744  Т-130, Т-170М

 

Розглянемо моделi i модифiкацii сiльськогосподарських тракторів рiзних класiв тяги.

Малогабаритнi трактори i мотоблоки класу тяги 0,2 тс (Т-О12, ХТ3-1410, ХТ3-1210, ХТ3-16Н, МТ3-08БС, МТ3-112ТС) призначенi для роботи на дрiбноконтурних, садових, парникових та селекцiйних господарствах. їх агрегатують iз спецiальними плугами, культиваторами, жатками, окучниками та знаряддям, спецiально виготовленим для них..

Трактори малої потужностi i самохідні шасі  класу тяги 0,6 тс (ХТ3-2511, ХТ3-2512, ХТ3-3510, ХТ3-3521, МТ3-310, МТ3-320А, Сill-2540, Т-25ФМ, Т-16МГ) призначенi для виконання малоенергомicтких робiт у тваринництвi, садiвництвi, овочiвництвi, передпосiвного обробiтку гррунту, посiву, догляду за посiвами, транспортних робiт та приводу в дiю стацiонарних машин.

Самохідні шасі - це рiзновиднicть трактора, на paмi якого змонтована платформа для перевезення вантажу або навiшування робочих оргнів сiльськогосподарських машин i знарядь.

Трактори класу тяги 0,9 тс (ХТ3-3130, ХТ3-5020, ХТ3-6020, ХТ3-6021, ЛТ3-55, Т -40М, Т-28Х4М) використовують на сiльськогосподарських роботах: передпосiвний обробiток грунту, посiв, xiмзахист рослин i caдiв, мiжрядний обробiток i збирання просапних, технiчних, овочевих культур, оранка легких грунтів на малiй площi; транспортних перевезеннях i для приводу стацiонарних машин.

Трактори класу тяги 1,4 тс (ЮМ3-6АКЛ, ЮМ3-650, ЮМЗ - 8070, ЮМ3-8271, ЮМ3-8274, ЮМ3-8280, МТ3-8082, МТ3-100, МТ3-570, МТ3-590, МТ3-800, МТ3-900, ЛТ3-60АБ) широко i ефективно використовуються для обробiтку iзбирання технiчних i овочевих культур. В агрегатні з сiльськогосподарськими машинами i знаряддями вони служать для виконання широкого спектру робiт в рослинництвi i тваринництвi: оранка, культивацiя, передпосiвний обробiток, внесення сипучих i рiдких добрив, транспортнi перевезення та привод у дiю через ВВП начiпних i стацiонарних машин.

Уci базовi моделi та їх модифiкації в тягових класах 0,6; 0,9 i 1,4 вiдносяться до унiверсально-просапних тракторів.

Трактори класу тяги 2 тс (ХТ3-100, Т-70СМ, Т-70В, Т-90С, МТ3-1021, МТ3-1221, МТ3-1222, ЛТ3-95, ЛТ3-155) використовують для виконання Bcix операцiй основного обробiтку грунту, вирощування просапних культур особливо для механiзації робiт на бурякових плантацiях, у садах i виноградниках.

Трактори класу тяги 3 тс - колicнi сiльськогосподарськi трактори загального призначення серії 150 (ХТ3-150К-03, ХТ3-150К-09, ХТ3-150К-12, МТ3-1523); серії 170 (ХТ3-151К, ХТ3-17021, ХТ3-17221, ХТ3-17321, ХТ3-17421); орно-просапнi трактори серії 160 (ХТ3-121, ХТ3-16131, 16331); гусеничнi трактори загального призначення серії 150 (ХТ3-150-03, Т-150-05-09); серії 180 (ХТ3-153Б, ХТ3-150-07, ХТ3-150-08); унiверсальнi трактор и класичної компоновки серії 210 (ХТ3-18040, ХТ3-21042); спецiалiзованi колicнi трактори серії 156 (фронтальнi навантажувачiТ-156А, Т-156Б, ХТ3-156М), гусеничнi з бульдозерним обладнанням (Т-150Д, ХТ3 - 150Д-03, Т-150Д-05-09). Kpiм тракторів виробництва Харківського тракторного заводу до цього класу вiдносяться трактори виробництва Волгоградського (Росiя) i Павлодарського (Казахстан) тракторних заводiв (ДТ-75 Д, ДТ-75 Н, ДТ-75 мл, ДТ-175 м, ДТ-175 С).

Трактори класу тяги 4 тс (ХТ3-180Р, ХТ3-181, ХТ3-201, ХТ3-18040, ХТ3-21042 i гусеничний трактор Т-4А Алтайського тракторного заводу (м.Рубцовськ, Росiя) призначенi для виконання енергомicтких робiт загального призначення на полях велико! площi. Для цiєї мети розроблено трактор Т -402 для степових зон.

Трактори класу тяги 5 тс (гусеничний трактор ХТ3-220 i колicнi трактори К-700А, К-701, К-701М, К-734, К-744) виготовляють на Кіровському заводi м. С.-Петербургу (Росiя) для виконання оранки, культивацii, лущення cтepнi, посiву на великих площах i длятранспортування вантажiв. Розроблено гусеничний трактор Т - 250 цього тягового класу.

Трактори класу тяги 6 тс (гусеничнi трактори Т-130, Т-170М) виготовляють на Челябiнському тракторному заводi (Росiя). Трактори цього класу використовують на полях великої площi при виконанні енергомicтких сiльськогосподарських i мелiоративнихробiт.

 

 

Лекція 2.

Тема: Загальний устрій і параметри двигуна

 

2.1.Загальний устрій і основні типи двигунів.

 

Двигун – це машина, що перетворює який-небудь вид енергії в механічну роботу.

          По вигляду перетворюваної енергії  застосовують двигуни:

1.    Електричні

2.     Теплові: 2.1. Зовнішнього згорання (парові і др);

        2.2. Внутрішнього згорання, надалі – д.в.з.

 3. Гібридні – на автомобілі встановлюється  д.в.з і електричний двигун.

Д.в.з. бувають: роторно-поршневі і поршневі (мал. 2.1).

Поршневі д.в.з. бувають:

а) з внутрішнім сумішеутворенням (дизелі);

б) із зовнішнім сумішеутворенням (карбюраторні і  інжекторне).

          За способом здійснення робочого циклу :

а)  двохтактне;

б) чотирьохтактне.

 

 

Мал 2.1  Схема поршневого одноциліндрового двигуна внутрішньогозгорання: а – поздовжній розріз; б – поперечний розріз

 

2.2. Загальний устрій двигуна.

Двигун складається з:

кривошипно-шатунного механізму (КШМ),

газорозподільного механізму (ГРМ),

системи охолоджування,

системи мастила,

системи живлення,

системи запалення,

системи електричного пуску.

 

 

        

 

 Загальний устрій КШМ і ГРМ представлений на мал.2.2.

Мал.2.2 1 – розподільний вал; 2 – штовхач; 3 – циліндр; 4 – поршень; 5 – штанга; 6 – клапан впускання; 7 – коромисло; 8 – свічка запалення; 9 – випускний клапан; 10 – поршневі кільця; 11 – шатун; 12 – колінчастий вал; 13 – масляний піддон картера

2.3. Основні параметри  і показники роботи двигуна.

 

          Хід поршня S (мал.2.3) – відстань, яку проходить поршень з н.м.т. до в.м.т. або  навпаки. Хід поршня S рівний  двом  радіусам R кривошипа  : S   2 R (для двигунів в яких вісь циліндра перетинається з  віссю колінчастого валу).   

Об'єм камери стиснення  Vc  - об'єм над поршнем, коли він знаходиться у в.м.т.

Повний об'єм  циліндра Vа – об'єм над поршнем, коли він знаходиться в н.м.т.

Робочий об'єм циліндра   V h – об'єм, що звільняється поршнем при його русі з в.м.т. до н.м.т.

Робочий об'єм  двигуна  V р.дв. – сума робочих об'ємів всіх циліндрів двигуна.                                                  

Ступінь стиснення Е  - відношення повного об'єму циліндра Vа до об'єму камери стиснення  Vс:

                    Е  Vа/ Vс =Vh+Vc/Vc .

          Ступінь стиснення показує в скільки разів стискається горюча суміш. Чим більше ступінь стиснення тим вищі потужність і економічність двигуна.                                  

Мал. 2.3 Основні положення крівошипно-шатунного механізму: 1 – об'єм камери згорання; 2 – робочий об'єм циліндра; 3 – повний об'єм циліндра; S – хід поршня; D – діаметр циліндра;

Індикаторна потужність двигуна

Ni(Pi*Vh*i*n)/30, кВт,

де :Pi- середній індикаторний тиск в циліндрі, i-число циліндрів, n- частота обертання колінчастого валу,   - тактність двигуна. 

Ефективна потужність двигуна Ne  - потужність знімається з колінчастого валу двигуна -                                

          Ne=Ni*мех, кВт,                           

 де  мех -  коефіцієнт механічних втрат.

 Згорання робочої суміші в циліндрі супроводжується підвищенням температури і тиску газу. Тиск газів,  що сприймаються поршнем, що переміщається вниз, можна представити у вигляді зосередженої сили До (мал.2.1,б). Розкладемо цю силу на дві складові, одна з яких Q діє  уздовж шатуна, а інша N притискує поршень до стінки циліндра.  Сила N викликає знос циліндра і бічної поверхні поршня. Для рівномірного розподілу бічного тиску між протилежними стінками циліндра в деяких двигунах, вісь колінчастого валу зміщують щодо осі циліндрів по напряму дії сили N. Складова Q, прикладена до шатунної шийки, розкладається також на дві сили Т і С. Сила Із сприймається опорами валу, а сила Т,  прикладена на радіусі R,  створює ефективний  момент двигуна Mе=T*R, H*м, що крутить.

Розмір кривошипа колінчастого валу визначається радіусом R,  рівним відстані між осями шатунної і корінної шийок. Довжина шатуна L є відстанню між осями його верхніх і нижніх головок. Відношення R/L в автомобільних двигунах складає 1/3,5-1/4,5. Хід поршня S і діаметр циліндра D є важливими параметрами двигуна, визначають його розміри. Відношення S/D змінюються в двигунах в межах 0,7-2,2.  Якщо S/D<1, то двигун називають короткохідним. Більшість сучасних автомобільних двигунів є короткохідні.

Ефективний момент, що крутить, Ме багатоциліндрового двигуна є результуючим моментом дотичних сил, діючих на кожну  шатунну шийку колінчастого валу. Величина Ме залежить від тиску газу і робочого об'єму двигуна. У карбюраторних малолітражних двигунів ефективний момент, що крутить, на колінчастому валу рівний 70 – 120 Н*м, у карбюраторних двигунів вантажного автомобілів 200 – 450 Н*м, У дизельних вантажних автомобілів великої вантажопідйомності 500 – 2500 Н*м.

Потужність двигуна залежить від ефективного моменту, що крутить, Ме і від кутової швидкості e  колінчастого валу і визначається по формулі Ne=(Me*e )/1000, кВт.

Максимальна кутова швидкість колінчастого валу карбюраторних двигунів вітчизняних вантажних автомобілів складає 300 – 380 рад/с, карбюраторних двигунів легкових автомобілів 420 – 630 рад/с, а дизельних 190 – 300 рад/с.

Літрова потужність визначається як відношення ефективної потужності до робочого об'єму двигуна: Nл=Nе/Vh, кВт/л. Цей параметр характеризує використовування робочого об'єму двигуна і складає 15 – 22 кВт/л для карбюраторних двигунів вантажних автомобілів, 22 – 44 кВт/л  для карбюраторних двигунів легкових автомобілів і 11 – 22 кВт/л для дизелів. Чим вища літрова потужність, тим досконаліший двигун. Проте при збільшенні літрової потужності збільшуються навантаження на кривошипно-шатунний механізм.

Економічність роботи двигуна по витраті палива оцінюється питомою ефективною витратою палива gе. Цей параметр показує кількість палива в грамах, що витрачається на одиницю потужності в годину. Для карбюраторних автомобільних двигунів питома ефективна витрата палива складає 280 – 340 г/(кВт*ч), а для дизелів 220 – 260 г/(кВт*ч).

 

 

 

Лекція 3.  

Тема: Робочі цикли двигунів.

 

Робочий цикл  - сукупність процесів, які забезпечують перетворення теплової енергії палива, що згорає, в механічну роботу.      

Такт – частина  робочого циклу, що відбувається при русі поршня з однієї мертвої точки в іншу.

  Якщо робочий цикл відбувається за два ходи поршня – двигун називається двотактним, якщо за чотири ходи поршня – чотирьохтактним.         

 

3.1.Робочий цикл чотирьохтактного двигуна із зовнішнім сумішеутворенням (мал.3.1 і 3.2.2, а).

1-ий такт- впускання  -   поршень рухається з в.м.т. до н.м.т. ; середній   тиск в циліндрі Р= 0,08-0,09 МПа ; температура Т=350-390⁰ К.     

 Впускний клапан відкритий і в циліндр поступає горюча суміш.                       Мал. 3.1 Схема роботи чотирьохтактногоодноциліндрового карбюраторного двигуна

а – впускання в циліндр горючої суміші; б – стиснення робочої суміші; в – розширення газів або робочий хід; г – випуск відпрацьованих газів; 1 – колінчастий вал; 2 – розподільний вал; 3 – поршень; 4 – циліндр; 5 – трубопровід впускання; 6 – карбюратор; 7 – клапан впускання; 8 – свічка запалення; 9 – випускний клапан; 10 – випускний трубопровід; 11 – шатун; 12 – поршневий палець; 13 – поршневі кільця;

 

 

2-й такт- стиснення - поршень рухається з н.м.т.  до  в.м.т.; Р= 1-1,5 МПа; Т=600-650 ⁰ К. Клапани закриті. В кінці такту стисла робоча суміш запалюється електричною іскрою.  

3-й такт- згорання – розширення (робочий хід). В процесі згорання гази, що розширяються, створюють тиск на поршень і він  рухається з в.м.т. до н.м.т.; Р=3-4МПа (початок такту) і Р=0,4МПа (кінець) Т=2300-2500⁰ К. Клапани закриті.           

4-й такт- випуск - поршень рухається з н.м.т. до в.м.т.; Р=0,105-0,120 МПа ; Т=700-900 ⁰К^. Випускний клапан відкритий.

 

3.2.Рабочий цикл  чотирьохтактного двигуна з внутрішнім сумішеутворенням  (мал.3.2.1 і 3.2.2, б).

 Такий цикл проходить аналогічно в частині переміщення поршнів і положення клапанів.              

1-й такт- впускання повітря, середній тиск в циліндрі Р= 0,08-0,09 МПа; температура Т=320-3500 ⁰ К.          

2-й такт- стиснення: Р= 4 – 5,5 МПа ; температура Т=850-10000 ⁰ К. В кінці стиснення в циліндр вприскуєтьсяпаливо, яке запалюється стикаючись з нагрітим повітрям.

 

Мал. 3.2.1 Схема роботи чотирьохтактногоодноциліндрового дизеля: а – впускання повітря; б – стиснення повітря; в – розширення газів або робочий хід; г – випуск відпрацьованих газів; 1 – циліндр; 2 – паливний насос; 3 – поршень; 4 – форсунка; 5 – клапан впускання; 6 – випускний клапан;

                                    

3-й такт- робочий хід: Р= 6 – 8   МПа ; температура Т=2100-2300 ⁰ К.         

4-й такт- випуск: Р= 0,11-0,12 МПа ; температура Т=800-900 ⁰ К. 

 

Мал. 3.2.2  Індикаторна діаграма чотирьохтактного поршневого двигуна: а – карбюраторного; б – дизеля;

3.3.Порівняльна оцінка чотирьохтактних  двигунів з внутрішнім і зовнішнім  сумішеутворенням.

Переваги дизелів: вища паливна економічність; нижча вартість палива;  відсутність системи запалення; кращий характер зміни моменту, що крутить, при  збільшенні навантаження; у відпрацьованих газах менший вміст СО; менша теплова напруженість двигуна. Недоліки дизелів: менша потужність при однаковій масі; важчий запуск двигуна; вищий рівень шуму.

3.4.Рабочий цикл двотактного двигуна із зовнішнім сумішеутворенням (мал.3.4).

1-й такт - поршень рухається з н.м.т. до в.м.т. – відбувається стиснення горючої суміші над поршнем, і впускання горючої суміші через вікно в циліндрі в сухий картер двигуна; в кінці стиснення  суміш запалюється електричною  іскрою.           

2-й такт – поршень рухається  з в.м.т. до  н.м.т. відбувається  згорання - розширення  на початку ходу  поршня, а потім  перепуск горючої суміші з картера в  циліндр (у надпоршневий простір) і випуск відпрацьованих газів через продувне вікно в циліндрі. Переваги двохтактних двигунів перед чотирьохтактними: простіша конструкція; менше маса; вища потужність.        

Недоліки: низька паливна економічність; вища токсичність відпрацьованих газів; вища теплова напруженістьдвигуна; нижча довговічність двигуна. 

Мал. 3.4  Схема роботи двохтактного карбюраторного двигуна: а – стиснення робочої суміші і впускання горючої суміші в картер; б – робочий хід, випуск відпрацьованих газів і перепуск суміші з картера в циліндр: 1 – вікно впускання; 2 – випускне вікно; 3 – свічка запалення; 4 – циліндр; 5 – поршень; 6 – перепускне вікно; 7 – канал; 8 – герметичний картер

          

3.5. Особливості робочого циклу дизелів з наддувом.

Під час такту впускання в циліндр поступає повітря під тиском створюваним насосом (компресором) або двома насосами (двухступінчатий наддув) Р= 0,16 МПа . В результаті за рахунок кращого наповнення циліндра потужність двигуна збільшується на 15 – 20%.          Одноступінчатий наддув здійснюється за допомогою компресора-насоса лопатевого типу (мал.3.5),  що приводиться  в роботу турбіною, на лопатки якої діють відпрацьовані гази двигуна (газотурбінний  наддув). 

Мал. 3.5 Схема роботи газотурбінного компресора дизелів сімейства ЯМЗ: 1 – циліндр; 2 – поршень; 3 – клапан впускання; 4 – трубопровід впускання; 5 – колесо відцентрового компресора; 6 – вал турбокомпресора; 7 – корпус турбокомпресора; 8 – колесо турбіни; 9 – газовідвідний патрубок; 10 – випускний клапан; 11 – поршневий палець; 12 – шатун;

Двухступінчатий наддув здійснюється, окрім вказаного вище одноступінчатого газотурбінного, також, і другим насосом що приводиться в дію від колінчастого валу двигуна.     

 

3.6. Особливості робочого циклу чотирьохтактного газодизельного двигуна.

  Під час такту «впускання» в циліндр поступає газоповітряна суміш (суміш стислого природного газу з повітрям). В кінці такту «стиснення» в циліндр вприскується невелика запальна доза палива, яке займається, стикаючись з нагрітою від  стиснення газоповітряною сумішшю і потім запалює газоповітряну суміш.

3.7. Недоліки одноциліндрового двигуна.

          Нерівномірна робота, зважаючи на рідкісне чергування однойменних тактів.

          Необхідність важкого маховика для обертання колінчастого валу в неробочих тактах.

          Неврівноваженість поворотно-поступально рухомих мас кривошипно-шатунного механізму.

          Мала потужність.

          Велика маса на одиницю потужності.

 

3.8. Розташування циліндрів в багатоциліндровому двигуні.

Застосовують однорядне розташування циліндрів: вертикальне, похиле, горизонтальне (мал.3.8,а,б,д);

і дворядне: V-образне, оппозитне (мал.3.8,в,г).

 

Мал 3.8 Схема розташування циліндрів двигуна: а – однорядного; б – однорядного з нахилом до вертикалі; в – V- образного; г – з протилежно лежачими циліндрами; 1 – циліндри; 2 – головка блоку; 3 – блок циліндрів 4 – піддон;

 

 

 

Дворядні мають наступні переваги: мала довжина двигуна; коротший і жорсткіший колінчастий вал, що підвищує довговічність двигуна; мала висота;  можливість збільшення діаметру циліндра.

         

3.9 Нумерація циліндрів автомобільних двигунів.

          Приклади нумерації циліндрів двигунів дворядного V-образного восьмициліндрового V8 і однорядного чотирициліндрового Р4 представлені на малюнку 3.9

                   

Сторона відбору потужності

4				8				4
3				7				3
2				6				2
1				5				1

 

           Двигун V8                              Двигун P4                

 Мал.3.9

 

 

3.10. Інтервал роботи двигуна. Порядок роботи двигуна.

 

    Інтервал роботи двигуна це кут () повороту колінчастого валу, через який в циліндрах двигуна чергуються (відбуваються) однойменні такти.

Для чотирьохтактних двигунів цей кут як правило визначається по формулі:

 = 720/i

 

де: 720 – кут повороту колінчастого валу, за який здійснюється робочий цикл чотирьохтактного двигуна в одному циліндрі;

i – число циліндрів.

Послідовність чергування однойменних тактів  (наприклад, робочих ходів) в циліндрах двигуна – називається порядком роботи двигуна.

Порядок роботи повинен забезпечити рівномірну роботу двигуна і найбільше його урівноваження.

Конструктивно інтервал і порядок роботи двигуна визначаються розташуванням кривошипів колінчастого валу і циліндрів двигуна.

 

3.11.Работа двигуна Р2 (однорядного двоциліндрового).

 

Застосовується двигун Р2  на автомобілі ‘ ‘ Ока ‘ ‘.

Інтервал роботи     = 7200/ i ц= 720/2=3600

Порядок роботи  1-2.

Розташування кривошипів одностороннє (Мал.3.11).

 

                    1      2                                                 1                        2

 

 

 

 

 

 

 

                                         Мал.3.1

 

 

 

 

 

Таблиця чергування тактів:

Оборот колінчастого валу	Кут повороту колінчастого валу	Циліндри
		1	2
1-й	0-180	Робочий хід.	Впускання.
	180-360	Випуск.	Стиснення.
2-й	360-540	Впускання.	Робочий хід.
	540-720	Стиснення.	Випуск.

 

 

 

3.12.Робота однорядного чотирьохциліндрового двигуна Р4.

 

Застосовується двигун Р4 на автомобілях ГАЗ, ВАЗ і тракторах ЮМЗ – 6, МТЗ - 80 і ін.(мал.3.12,а).

Інтервал роботи     = 7200/ i ц = 720/4=1800

Порядок роботи може бути: 1-2-4-3 (ГАЗ-24),  1-3-4-2 (ВАЗ), 1-3-4-2 (ЮМЗ, МТЗ)

Розташування кривошипів представлене на малюнку 3.12.а

 

Мал 3.12 Схема крівошипно-шатунного механізмучотирьохтактних рядних двигунів: а – чотирьохциліндрового; б – шестициліндрового; 1 – 6 – циліндр;

 

 

 

Таблиця чергування тактів двигуна Р4 з порядком роботи 1-3-4-2

 

Оборот колінчастого валу	Кут повороту колінчастого валу	Циліндри
		1	2	3	4
1-й	0-180	Робочий хід	Випуск	Стиснення	Впускання
	180-360	Випуск	Впускання	Робочий хід	Стиснення
2-й	360-540	Впускання	Стиснення	Випуск	Рабоч. хід
	540-720	Стиснення	Рабоч. хід	Впускання	Випуск

 

 

 

 

3.13. Робота двигуна однорядного п'ятициліндрового Р5.

 

Двигун Р5 застосовується на автомобілях Мерседес(250 Д і ін.),  Ауді – 90 (бензиновий).

Інтервал роботи = 7200/ i ц =720⁰/5=144⁰.

Порядок роботи: 1-2-4-5-3

Розташування кривошипів:

Мал 3.13

 

3.14. Робота дворядного шестициліндрового V-образного двигуна V6.

 

Двигун V6 застосовується на двигунах ЯМЗ-236, СМД - 60 і ін. (мал.3.14.,а).

Інтервал роботи φ1=90?; φ2 =150?

Нерівномірність роботи пов'язана з кутом розвалу циліндрів 90?, при якому неможливо добитися інтервалу роботи φ=720? / 6 = 120?.

Порядок роботи – 1-4-2-5-3-6.

Розташування кривошипів представлене на малюнку 3.14,а.

 

 

Мал. 3.14 Схема кривошипно-шатунного механізму чотирьохтактних V-образних двигунів: а – шестициліндрового; б – восьмициліндрового; 1 –  8 – циліндри;

 

 

3.15.Робота однорядного шестициліндрового двигуна Р6.

 

Двигун Р6 застосовується на двигунах ГАЗ – 52, деяких моделях  автомобілів БМВ, Мерседес і ін. (мал.3.12.,в).

Інтервал роботи двигуна  = 7200/6=1200

Порядок роботи двигуна 1-5-3-6-2-4

Розташування кривошипів представлене на малюнку 3.12, в. 

 

3.16. Робота восьмициліндрового V - образного двигуна V8.

 

Застосовується на двигунах ЗІЛ-508, КамАЗ-740, ЯМЗ-238 і ін. (мал.3.14,б).

Інтервал роботи двигуна =720⁰/8=90⁰

Порядок роботи двигуна 1-5-4-2-6-3-7-8

На одному кривошипі кріпиться два шатуни, кривошипи розташовані під кутом 90⁰.

 

Л Е К Ц І Я   4.

 

ТЕМА. Кривошипно-шатунний механізм

 

4.1. Загальний устрій

 

          Кривошипно-шатунний механізм (КШМ) призначений для перетворення поворотно-поступальної ходи поршня в обертальний рух колінчастого валу і сприйняття тиску газів, виникаючого в циліндрі.

          Рухомі деталі КШМ (мал.2.1) включають: поршні 6 з кільцями 11 і поршневим пальцем 12, шатун 13, колінчастий вал 15, і маховик 16, нерухомі деталі - картер 4, блок циліндрів - 5, головка циліндрів 7 (головка блоку), кришка розподільних шестерень і піддон 1 (масляний картер).

 

4.2. Блок-картер (блок циліндрів)

 

          Блок-картер 7 (мал.4.2) служить остовом двигуна, на якому всередині і зовні розміщені механізми, вузли і деталі систем двигуна. Є відливанням коробчатої форми з чавуну або алюмінієвого сплаву звично загальну для блоку циліндрів і картера, в якому встановлюється колінчастий вал. Іноді циліндри відливають окремо і кріплять їх до картера шпильками (двигуни МеМЗ-966В і Д – 21, Д - 144.).

          Іноді блок циліндрів відливають спільно з головкою (двигуни фірми "Штайр" на деяких автомобілях ГАЗ).

          Зовнішня стінка блоку циліндрів звичайно служить стінкою сорочки охолоджування.

          У перегородках картера 7 і кришках корінних підшипників 16, розточені отвори - ліжка, які служать опорами для колінчастого валу. Кришки корінних підшипників 16 не взаємозамінні.

          Щоб забезпечити необхідну жорсткість в картері роблять ребра жорсткості, потовщення стінок, плавні заокруглення.

          Циліндри виконують в блоці циліндрів або з^,ємні у вигляді гільз 5 ( Д - 65, Д - 240, СМД – 60, двигуни ВАЗ)

 

Мал 4.2 Деталі кривошипно-шатунного механізму: а – V- образного карбюраторного двигуна; б - V- образного дизеля; в – з'єднання головки циліндра і гільзи, головки і блоку циліндрів дизеля КамАЗ-740; 1 – кришка блоку розподільних зубчатих коліс; 2 – прокладка головки блоку; 3 – камера згорання; 4 – головка блоку циліндрів; 5 – гільза циліндра; 6 і 19 – кільця ущільнювачів; 7 – блок циліндрів; 8 – гумова прокладка; 9 – головка циліндра; 10 – прокладка кришки; 11 – кришка головки циліндрів; 12 і 13 – болти кріплення кришки і головки циліндра; 14 – патрубок випускного колектора; 15 – болт – стягування; 16 – кришка корінного підшипника; 17 – болт кріплення кришки корінного підшипника; 18 – сталеве опорне кільце; 20 – сталева прокладка головки циліндра;

 

 

 

4.3. Циліндри двигуна

 

          Циліндр служить направляючим для поршня і створює об'єм, необхідний для протікання ряду процесів робочого циклу двигуна. У двотактних двигунах циліндри забезпечують газообмін в двигуні. Циліндри можуть відлити у вигляді одного блоку разом з верхньою частиною картера (ВАЗ-2110 і ін., мал.4.3,а), можуть відлити окремо і кріпитися до верхньої половини картера двигуна (ЗАЗ-968М і ін.). Часто циліндри виготовляються у вигляді знімних гільз 5 (мал.4.3,в,г,д,е), встановлюваних в загальному блоці. Гільзи, безпосередньо омивані охолоджуючою рідиною, називаються "мокрими", а гільзи, зовнішня поверхня яких стикається з внутрішньою поверхнею блоку циліндра, називаються "сухими". Використовування знімних гільз полегшує ремонт двигуна. Іноді у верхню частину циліндра (гільзи) запресовують коротку суху гільзу 1 з кислототривкого чавуну, що забезпечує рівномірний знос циліндра по висоті. Матеріалом для гільз є або сірий чавун (карбюраторні двигуни), або високоміцний легований чавун (дизелі ЯМЗ і КамАЗ і ін.). Внутрішня поверхня циліндра для зменшення зносу ретельно обробляється і називається дзеркалом циліндра. Для установки гільз в блоці циліндрів двигунів ЗІЛ-130, ЯМЗ-236,  КамАЗ-740, (мал.4.3,в,г) гільза має два направляючі поясочки - верхній і нижній і фіксується в осьовому напрямі верхнім буртом. У двигунах ГАЗ і ін. гільзи мають тільки один направляючий пояс і фіксуються в блоці нижнім буртом (мал.4.3,д). Верхній торець гільзи при установці в блок повинен виступати над його поверхнею на 0,02-0,15мм, тому при закріпленні головки блоку вона вдавлює свою прокладку в торець гільзи і притискує бурт гільзи до блоку.

          Ущільнення нижньої частини гільзи здійснюється або гумовими кільцями 4 (мал.4.3,г), або мідною прокладкою 7 (мал.4.3,д).

 

 

 

 

Мал 4.3 Схеми циліндрів двигунів. а – без гільзи; б – з короткою сухою гільзою; в – з мокрою гільзою (ЯМЗ- 236, ЯМЗ- 238); г - з мокрою гільзою з двома посадочними поясочками з короткою і сухою гільзою (ЗІЛ – 130); д – з мокрою гільзою і одним посадочним поясочком і з короткою сухою гільзою (ГАЗ - 53); е – з довгою сухою гільзою і повітряною сорочкою; 1 – вставка; 2 – сорочка охолоджування; 3 – наполегливий бурт; 4 – ущільнююче  кільце; 5 – мокра гільза; 6 – повітряна сорочка; 7 – мідне кільце.

                   

             

 

4.4. Головка циліндрів

 

          Головка циліндрів може бути встановлена на кожен циліндр окрема 9 (КамАЗ-740 мал.4.2,б) або цільна 4 (мал.4.2,а) - на групу циліндрів.

          Головка блоку циліндрів служить кришкою для циліндрів. Для герметичності між головкою і циліндрами встановлюється прокладка 2. Головка виготовляється з алюмінієвого сплаву, а затягуються гайки сталевих шпильок кріплення головки - на "холодну" в певній послідовності і зі встановленим зусиллям.

          Головка також може бути виготовлена з сірого чавуну (двигуни ЯМЗ-236, ЗІЛ-645, Д – 65, Д – 240, А - 41 і ін.). В цьому випадку гайки сталевих шпильок кріплення головок затягуються "на гарячу", тобто з попереднім підігрівом.

          Головка має канали для охолоджуючої рідини, для проходу повітря, горючої суміші і відпрацьованих газів, в ній встановлюються клапани, свічки запалення або форсунки (у дизелів) і інші деталі. У  двигунах в головці циліндрів часто розташовуються камери згорання (стиснення), в яких виробляється попереднє стиснення горючої суміші.

          Найбільше поширення набули напівклинові камери згорання III з одностороннім розташуванням клапанів (двигуни ЗІЛа, ЗМЗ, Ваза і ін., мал.4.4,а), півсферичні II з двостороннім розташуванням клапанів (двигуни Москвичів).    Зміщені або Г-образні IV використовуються на двигунах старих моделей з нижнім розташуванням клапанів, але вони менш компактні, погано протистоїть детонація, гірше забезпечують заповнення циліндрів свіжою горючою сумішшю.

          У дизелів камери згорання розташовуються в поршні V і VI, а передкамери в головці циліндрів VII і VIII (мал.4.4,б).

          Між головкою і блоком циліндрів ущільненням служить азбестова прокладка, облямована металом або металева (сталь, мідь, дюралюміній) або азбестова, армована металевою сіткою.

          Ущільнення каналів систем мастила і охолоджування виконують іноді гумовими прокладками.

                   

	Мал 4.4 Форми камер згорання: а – карбюраторних двигунів; б – дизелів; I – циліндрова; II – півсферична; III – клинова; IV – зміщена (Г – образна); V-VI – неподілені; VII – VIII – розділені; 1 – клапан; 2 – свічка запалення; 3 – поршень; 4 – камера згорання; 5 – форсунка; 6 – передкамера; 7 – основна камера; 8 – вихрова камера.

 

 

 

4.5. Поршні

 

    Поршень служить для сприйняття тиску газів, що розширяються, під час  такту розширення і здійснює допоміжні такти (впускання, стиснення, випуск). Поршень 9 (мал.4.5) складається з трьох частин: головки, спідниці 8 ібобишек. Головка має днище 6 і канавки для поршневих кілець 3 і 4. Спідниця 8 є направляючою для поршня. Бобишки служать для кріплення поршневого пальця 2. З внутрішньої сторони на головці і днищі виконані ребра жорсткості для підвищення міцності. У бобишках проточені канавки для стопорних кілець 1, фіксуючі палець 2 від переміщень уздовж осі, щоб не пошкодити дзеркало циліндра. Оскільки поршень виготовляється з алюмінієвого сплаву, а гільзи циліндра з чавуну, то через великий коефіцієнт розширення алюмінієвого сплаву і великого нагріву, поршень має складну овально-конусну форму. Діаметр головки на 0,5-0,7 мм менше діаметру спідниці, спідниця має еліпсну форму, овальність складає 0,2-0,4мм і велика вісь еліпса знаходиться в площині гойдання шатуна, тобто перпендикулярно осі поршневого пальця, де діє бічна сила. При нагріві поршень набуває циліндрову форму. Така конструкція запобігає заклинюванню поршня в циліндрі, зменшує стукіт при роботі холодного двигуна, зменшується знос дзеркала і циліндра. На поршнях деяких двигунів на спідниці поршня є наскрізний Т-образний розріз, це запобігає заклинюванню поршня в циліндрі. Поверхню спідниці, що треться, покривають тонким шаром олова (0,004-0,006мм) для поліпшення прироблення. Для кращого урівноваження двигуна поршні підбирають однакової ваги з різницею не більш 2-8г. У поршнях двигунів ЗІЛ-508 і КамАЗ під верхнє компресійне кільце влита чавунна вставка, що зменшує знос канавки.

Діаметр отвору в бобишках трохи менше діаметру поршневого пальця, а тому  при збірці поршень заздалегідь нагрівають до 80-90⁰  і після охолоджування палець в бобишках не провертається.                        

 

 

 

Мал 4.5 Шатунно-поршнева група: а – дизелів сімейства ЯМЗ; б і в – двигунів автомобілів ГАЗ – 53-12 (дані поршні в зборі з шатуном, встановлювані в перший, другий, третій і четвертий циліндри правого блоку і в п'ятий шостий сьомий і восьмий циліндри лівого блоку); 1 – стопорне кільце; 2 – поршневий палець; 3 – маслоз'ємне кільце; 4 – компресійні кільця; 5 – камера згорання в днищі поршня; 6 – днище поршня; 7 – головка поршня; 8 – спідниця; 9 – поршень; 10 – розпилювач масла (форсунка); 11 – шатун; 12 – вкладиші; 13 – замкова шайба; 14 – довгий болт; 15 – короткий болт; 16 – кришка шатуна; 17 – втулки головки шатуна; 18 – напис на поршні; 19 – номер на шатуні; 20 – влучна на кришці шатуна; 21 – шатунний болт.

 

При роботі двигуна, поршень нагрівається, діаметр бобишек збільшується і палець провертається, як в бобишках, так і у верхній головці шатуна. Така конструкція називається "плаваючий палець" і дозволяє уникнути стукотів пальця в поршні і збільшує термін служби. Під час переходу поршня через ВМТ він переміщається від однієї стінки циліндра до іншої, що супроводжується  стукотами. Щоб усунути ці стукоти, вісь отвору під поршневий палець зміщують на (1,5-2,0мм) убік максимального бічного тиску (якщо дивитися на двигун спереду, то зсув робиться вліво). Оскільки поршень має складну геометричну форму, то для правильної його установки в циліндр на ньому робляться спеціальні мітки, які повинні поєднуватися з мітками на шатуні. На днищах поршнів двигунів ЯМЗ-236 зроблене поглиблення у формі тора, яке є неподіленою камерою згорання, що забезпечує добре завихрення і розпилювання палива і повніше його згорання. Крім того на поршні двигуна КамАЗ зроблені проточки під тарілки клапанів впускання, випускного, оскільки зазор між днищем поршня і головкою циліндра у цього двигуна дуже малий (біля 0,5мм). Поршень двигунів ЗМЗ має на спідниці напівкруглі  вирізи для проходу противаг колінчастого валу, що одночасно зменшує вагу поршня і зменшує дію   сил інерції. На спідниці поршня  ЯМЗ-236 є додаткова канавка для маслоз'ємного кільця, що зменшує можливість попадання масла з картера в камеру згорання. Поршні до циліндрів підбирають по розмірних групах, що звичайно маркіруються буквами А, B, З, D, Е.

 

         

4.6. Поршневі кільця

 

          Компресійні кільця 5 (мал.4.6) служать для ущільнення поршня в циліндрі  і зменшення прориву газів з надпоршневого простору в картер. Маслос'емниє кільця знімають надлишки масла з дзеркала циліндра, перешкоджаючи проникненню його в камеру згорання. Кільця повинні щільно прилягати до дзеркала циліндра, що значно підвищує КПД і потужність двигуна і зменшує витрату палива і масла, протягом довгого часу зберігати високу ізносоустойчивость. Щоб підвищити термін служби кілець, здійснюється цілий ряд заходів.

          Кільця виготовляють із спеціального чавуну (легованого) або стали. Сталь володіє більшою пружністю ніж чавун і сталеві кільця більш довговічні. У вільному стані кільце має змінний радіус кривизни і діаметр його більше діаметру циліндра. Встановлене в циліндр кільце силою пружності щільно притискається до дзеркала циліндра. Для можливості вільного розширення кільця при нагріванні в замку кільця, встановленого в циліндр, повинен бути зазор 0,2 - 0,4мм. Для верхнього кільця зазор більше, для нижнього менше, що запобігає заклинюванню кілець в циліндрі.

          Для забезпечення хорошого прироблення компресійних кілець до дзеркала циліндра кільця роблять з конусною зовнішньою поверхнею (малс.4.6, а) або з фаскою (проточкою)з внутрішньої сторони зверху.

          За рахунок фаски кільце скручується і його зовнішня поверхня розташовується під кутом до стінки циліндра. Такі кільця потрібно правильно встановлювати в канавку поршня внутрішньої фаски вгору.  Верхнє компресійне кільце (одне або два), працюючі у важчих умовах через високу температуру і тиск газів, покривають пористим хромом загальною товщиною 0,10-0,15мм. Хромована поверхня більш ізносостійка, добре утримує мастило і краще витримує високу температуру. Решту компресійних кілець для поліпшення прироблення покривають тонким шаром олова, а у двигуна ЯМЗ-236 на зовнішній поверхні кілець проточені канавки завглибшки 0,5мм, які заповнені оловом. Для збільшення терміну служби маслоз'ємного кільця двигуна КамАЗ з внутрішньої сторони встановлений радіальний пружинний розширювач, так само як і в двигунах ВАЗ і ін.

          Складові сталеві маслоз'ємні кільця (мал.4.6, б) створюють велику густину прилягання до дзеркала циліндра, швидко приробляються до спотвореної поверхні циліндра, довше служать, краще знімають масло із стінок циліндра, що зменшує відкладення нагару. При установці кілець на поршень необхідно стежити, щоб замки сусідніх кілець були зміщені на 90-1800 і не розташовувалися в одній площині, що підвищує компресію і зменшує прорив газів.

 

	Мал 4.6 Поршневі кільця: а – форми поперечних перетинів компресійних кілець і їх положення і робочий стан; б – складове маслоз'ємне кільце; в – головка поршня двигуна автомобіля ЗІЛ – 130 з поршневими кільцями; г – схема    насосної дії компресійних кілець; д – схема роботи маслоз'ємних кілець; I – кільце прямокутного перетину; II – кільце з конічною пружинною поверхнею; III – кільце з фаскою на внутрішній стороні; IV – кільце з виточкою на внутрішній стороні; 1 – дископодібне кільце; 2 – осьовий розширювач; 3 – радіальний розширювач; 4 – замок кільця; 5 – компресійні кільця; 6 – поршень; 7 – отвір в канавці маслоз'ємного кільця; 8 – циліндр; 9 – маслоз'ємне кільце; 10 – проріз в кільці; 11 – отвір в поршні; суцільними стрілками показаний напрям руху поршня, штриховими – масла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.7. Поршневі пальці

 

          Поршневий палець 5 (мал.4.7) служить для шарнірного з'єднання поршня з шатуном і передачі зусилля від поршня на шатун.

          Є втулкою із сталі.

          Зовнішня поверхня звичайно цементується і гартується на глибину 1-1,5мм, з подальшим відпуском.

          "Плаваючі" пальці, що провертаються в поршні і в шатуні, від осьового зсуву утримуються стопорними кільцями в поршні. "Неплаваючі" пальці запресовуються у верхню головку шатуна, в ній не провертаються і стопорних кілець не вимагають. Пальці підбирають до поршнів по розмірних групах, що позначаються на пальцях і поршнях фарбою певного кольору.            

 

Мал 4.7 Шатун 1 – гайка; 2 – болт; 3 і 14 – отвори для масла; 4 – стрижень шатуна; 5 – бронзова втулка; 6 – отвір для проходу масла до поршневого кільця; 7 – верхня головка шатуна; 8 – номер шатуна; 9 – нижня головка шатуна; 10 – кришка нижньої головки; 11 – стопорна шайба; 12 – мітка; 13 – вкладиші; 15 – вусик; 16 паз .

 

4.8. Шатуни

 

          Шатун служить для передачі зусилля від поршневого кільця до колінчастого валу і їх з'єднання.

          Шатун (мал.4.7) складається з верхньої головки 7 з бронзовою  втулкою 5, нижньої роз'ємної головки 9 з кришкою 10 і двома шатунними вкладишами 13, створюючими підшипник ковзання і стрижня 4 двотаврові перетини, сполучаючого обидві головки шатуна.

          Кришки 10 шатунів не взаємозамінні і кріпляться двома болтами 2 з гайками 1, які або шплінтуються або болти виконують формою і з матеріалу, забезпечуючих їх підпружинений стан.

          Шатунниє вкладиші 13 виготовляють із сталевої стрічки, на яку наносять антифрикційний шар із сплаву АТ-20 (алюмінеоловяністий сплав) або у дизелів іноді шар свинцевої бронзи.

          Для правильної збірки з поршнем і установки в циліндр на шатунах є мітки. Виготовляють шатуни із сталі штампуванням.

 

 

4.9. Колінчастий вал.

 

          Колінчастий вал (мал.4.9.1) служить для сприйняття зусиль від шатунів і передачі при цьому крутного моменту, що утворюється, на трансмісію і різні механізми двигуна.

          Колінчастий вал складається з: носка 1, який служить для установки шестерні газорозподілу, маточини шківа, храповика або болта для провертання колінчастого валу; корінних шийок 7, які служать опорами валу в підшипниках блоку; шатунних шийок 3, призначених для з'єднання колінчастого валу з нижньою головкою шатуна. Шатунні шийки 3 за допомогою щік 8 сполучені з корінними 7 і утворюють кривошипи. З протилежної від кривошипів сторони розташовані звичайно противаги 4, які служать для урівноваження сил інерції мас, що обертаються , і їх моментів і розвантажують корінні підшипники.

 

Мал  4.9.1 Колінчасті вали: а – колінчастий вал  автомобіля ЗІЛ – 508; б – дизеля ЯМЗ – 236; в – дизеля КамАЗ – 740; 1 – передній кінець валу; 2 – грязеуловлювальна порожнина; 3 – шатунна шийка; 4 – противаги; 5 – оливовідбивач; 6 – фланець для кріплення маховика; 7 -  корінна шийка; 8 – щіка; 9 – гайка; 10 і 15 – знімні противаги; 11 – розподільне зубчате колесо; 12 – настановний штифт; 13 – зубчате колесо приводу оливного насоса; 14 – гвинт; 16 – шпонка; А – величина перекриття шийок

 

 

         

Задня частина - хвостовик -  служить для кріплення маховика і на ній є оливовідбивний пристрій (оливовідбивач 5, різьблення, насічка і т.д.). Матеріалом служить для валів сталь і високоміцний чавун. Кількість шатунних шийок і кривошипів у однорядних двигунів рівна числу циліндрів, у V-образних удвічі менше числа циліндрів. Кількість корінних шийок звична на одну більш ніж шатунних. Взаємне розташування кривошипів на валу залежить від числа циліндрів, розташування циліндрів, тактності двигуна і забезпечує рівномірну роботу і урівноваження інерційних сил і моментів двигуна.

          Для зменшення маси шатунні і корінні шийки всередині робляться порожнистими. Порожнини 2 в шатуннихшийках використовуються для відцентрового очищення масла і закриваються пробками. Для мастила шатуннихпідшипників в шийках і щоках просвердлюють канали.

          Підшипники корінні 14 і 15 і шатунні 2 (мал.4.9.2) складаються з двох сталевих вкладишів кожен, на які наноситься антифрикційний шар (АТ-20 або свинцева бронза). Для запобігання осьовому зсуву валу передбачається наполегливий підшипник ковзання (мал.4.9.3), що складається з двох кілець або чотирьох напівкілець 25 і 27 з антифрикційного матеріалу (бронза) цілком або із сталі, але з антифрикційними шаром.

 

 

Мал 4.9.2 Деталі кривошипно-шатунного механізму двигуна ВАЗ – 2105: 1 – колінчастий вал; 2 – вкладиші підшипника нижньої головки шатуна; 3 – поршневий палець; 4 – шатун; 5 – болт кришки шатуна; 6 – кришка нижньої головки шатуна; 7 – головка поршня; 8 – бобишка; 9 – лунки; 10 – маховик; 11 – підшипник первинного валу коробки передач; 12 – зубчатий вінець маховика; 13 – наполегливе півкільце; 14 – вкладиші першого, другого, четвертого і п'ятого корінних підшипників; 15 – вкладиші третього (центрального) корінного підшипника; а – противага; б – шатунна шийка; в – корінна шийка;

 

                                             рис 4.9.2

 

 

 

Мал. 4.9.4 Ущільнення колінчастого валу: а – ущільнення переднього кінця валу; б – ущільнення заднього кінця валу; 1 – самопідтискний сальник; 2 – пилевидбивач; 3 – шків приводу водяного насоса, вентилятора і генератора;  4 – маточина; 5 – храповик; 6 – колінчастий вал; 7 – кришка блоку розподільних зубчатих коліс; 8 – передня нерухома шайба; 9 і 14 – штифти; 10 – блок циліндрів; 11 – задня нерухома шайба; 12 – вкладиш; 13 – кришка корінного підшипника; 15 – наполеглива шайба, що обертається; 16 – шпонка; 17 – розподільне зубчате колесо; 18 – оливовидбивач; 19 – оливовідбивний гребінь; 20 – болт кріплення маховика; 21 – оливосгінне різьблення; 22 – шарикопідшипник валу коробки передач; 23 – фланець; 24 – сальник; 25 – утримувач сальника; 26 маховик.

 

                 . 

 

 

 

 

 

 

Ущільнення переднього і заднього кінців валу (мал.4.9.4) здійснюється гумовими самопідтискними сальниками 1 або азбестовим шнуром 24 (двигуни ГАЗ і ЗІЛ, Д - 65, Д - 240) (мал.4.9.5).

          Для підвищення зносостійкості шийок їх гартують ТВЧ і шліфують, а перехід від шийки до щоки роблять плавним.

          Сталеві вали виготовляють штампуванням, вали з високоміцного чавуну литвом.

 

Мал 4.9.5  Сальники колінчастого валу: а – самопідтискної; б і в – задні двигунів ГАЗ; 1 – гумове кільце; 2 – стягнута пружина; 3 – утримувач ущільнювача; 4 – шнур ущільнювача; 5 – утримувач сальника; 6 – г- образний гумовий ущільнювач.

 

6

 

 

4.10. Маховик

 

          Маховик служить для зменшення нерівномірності обертання колінчастого валу, накопичення енергії під час робочого ходу і використовування її для обертання валу під час підготовчих тактів, висновку деталей КШМ з мертвих точок, полегшення пуску двигуна і зрушення автомобіля з місця, а також для передачі моменту, що крутить, агрегати трансмісії.

          Виготовляється маховик 10 (мал.4.9.2) з чавуну і піддається динамічному балансуванню в зборі з колінчастим валом і зчепленням. На колінчастому валу маховик встановлюється в строго певному положенні за допомогою несиметрично розташованих спеціальних штифтів або болтів кріплення до фланця або до торця колінчастого валу.

          На обід маховика напресовується зубчатий вінець 12, призначений для обертання колінчастого валу стартером при пуску двигуна. На торець або обід маховика часто наносять мітки, по яких визначають положення поршня першого циліндра при установці запалення і моменту початку подачі палива  (у дизелів).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Література

 

1.    Головчук А.Ф. Експлуатація та ремонт с.-г. техніки К.: Грамота, 2003

2.    Михайловский Е.В. и др. Устройство автомобиля. М.,«Машиностроение», 1985

3.    Вишняков Н.Н. и др. Автомобиль М., «Машиностроение», 176

4.    Ильин Н.М. и др. Электрооборудование автомобилей. М., «Транспорт», 1982

5.    Афанасов В.К. и др. Рулевое управление автомобилей «Волга» ГАЗ-3110 и ГАЗ-3102 с гидроусилителем. М., «Колесо», 2001

6.    Акимов С.В. Электрооборудование автомобилей. М., «За рулем», 2001

7.    Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль. М., «Машиностроение», 1987

8.    Роговцев В.Л. и др. Устройство и эксплуатация транспортный средств М., «Транспорт», 1989

9.    Гуревич Л.В., Меламуд Р.А. Пневматический тормозной привод. М., «Транспорт», 1988

10.Григорьев Е.Г. и др. Газобаллонные автомобили.    «Машиностроение», 1989

11.Автомобили МАЗ-64227 МАЗ-54322 М., «Транспорт», 1987

12.Золотницкий В.А. Система питания газобензиновых автомобилей.  М., «Третий Рим», 2002

13.Заводские инструкции автомобилей семейства  ЗАЗ, ВАЗ, ГАЗ, ЗИЛ, МАЗ, КрАЗ, КамАЗ, АЗЛК, ЛАЗ и др.

14.Жаров М. С., Орлов МА, Чернышев В.А Трактор: Учеб. пособие. - М.: Просвещение, 1991. - 224 с.

15.Полянськuй С.К, Коваленко В.М Експлуатацiйнi матерiали. - К: Либiдь 2003. - 446 с.

16.Семенов В.М Работа на тракторе. - М.: Колос, 1991. - 271 с.

17.Тракторы ХТ3-120, ХТ3-121: Руководство по эксплуатации. - Х., 2001. 308 с.

18.Тракторы ЮМ3-8070, ЮМ3-8270, ЮМ3-8071, ЮМ3-8272, ЮМ3-808С ЮМ3-8280: Инструкция по эксплуатации и техническому обслуживанию. Днепропетровск, 1999. - 171 с.

19.Головчук А. Ф., Мсльниченко В. 1. Пiдручник тракториста-машинiста категорiъ А i В. - К: Урожай, 1996. - 288 с.

20.Бiлоконь Я. Ю., Окоча А. 1. Трактори i автомобiлi: Пiдр. для виш. агр. закл. освiти П-IV piвныв акредитацiї за напрямом "Агрономiя". - К: Урожай, 2002. - 324 с.

21.Гельман Б. М., Москвин М. В. Сiльськогосподарськi трактори i автомоьілі: Кн. 2: Шасi i обладнання/Пер. з рос. - К: Урожай, 1991. - 368 с.