тракторный двигатель. Тракторные двигатели

Тракторные двигатели будущего

Существенный недостаток поршневых двигателей, несмотря на их высокий кпд,— вибрация под действием неуравновешенных сил инерции и моментов, возникающих при возвратно-поступательном движении поршней.

Борьба с вибрацией осложняется непрерывным ростом частот вращения коленчатых валов, а увеличение числа цилиндров приводит к сложности и высокой . стоимости, увеличению веса и габаритов. Стремление преодолеть эти недостатки ведет к поиску двигателей других конструктивных схем.

К числу двигателей, установка которых на тракторы наиболее вероятна, относятся роторно-поршневые двигатели (РПД), при условии создания для них дизельного цикла — для тракторов малой и средней мощности и газотурбинные (ГТД) — для тракторов большой мощности.

Роторно-поршневой двигатель (рис. 1) состоит из неподвижного корпуса 1, стенки которого омываются охлаждающей жидкостью, а внутренняя поверхность выполнена по специальной кривой — эпитрохоиде (плоской кривой, описываемой точкой подвижной окружности, которая извне касается неподвижной окружности и катится по ней без скольжения). Для впуска и выпуска газов служат отверстия 5 и 6, закрываемые и открываемые ротором 4 так, как это осуществляется в двухтактном двигателе. Ротор жестко связан с шестерней 3 внутреннего зацепления,

которая при работе двигателя обкатывается по неподвижной, центрально расположенной шестерне. 2. Вращаясь вокруг своей оси, ротор совершает сложное движение, а ось, в свою очередь, перемещается при обкатывании большой шестерни по меньшей.

При движении ротора между его поверхностью и стенками неподвижного корпуса образуются три секции I, II, III. Каждая из них играет роль цилиндра поршневого двигателя. При вращении ротора в корпусе объемы секции изменяются от минимального до максимального значения подобно объему цилиндра поршневого двигателя. В результате в каждой секции поочередно совершается рабочий цикл, состоящий из процессов наполнения, сжатия, сгорания и выпуска. Перетекание газов из одной секции в другую устраняется специальными радиальными и торцовыми уплотняющими пластинами.

РПД имеют меньший удельный вес и габаритные размеры в сравнении с поршневыми двигателями, но несколько уступают по удельному расходу топлива. Изготовление РПД менее сложное, чем поршневых двигателей.

На мощные тракторы планируется устанавливать газотурбинный двигатель (ГТД). При достаточно высокой мощности ГТД имеют меньший вес и габариты, меньшие силовые и температурные нагрузки. Как и РПД, ГТД не имеет сложного возвратно-поступательного движения деталей, а только вращательное движение роторов.

Газотурбинный двигатель (рис. 2) состоит из роторного компрессора 3 и его приводной турбины 4, тяговой турбины 5, камеры сгорания 2 и теплообменника 1. Компрессор и турбина привода компрессора имеют общий вал, а тяговая турбина размещена отдельно и имеет свой вал. Между обеими турбинами осуществляется только газовая связь.

Через редуктор тяговая турбина 5 связана с ведущими органами трактора.

Работа ГТД осуществляется следующим образом. Сжатый воздух из компрессора 3 проходит через теплообменник 1, подогревается в нем отработавшими газами и поступает в камеру сгорания 2. Туда же впрыскивается топливо и сгорает. Образовавшиеся газы, нагретые до высокой температуры, перемешиваясь с оставшейся большей частью воздуха, поступают на лопатки турбины 4 привода компрессора 3. Происходит расширение газов и превращение их тепловой и кинетической энергии в механическую работу — вращение турбины, необходимое для привода компрессора, сжимающего воздух.

Газы, выходящие из турбины привода компрессора, обладают достаточно высокой энергией, которая превращается в механическую на лопатках тяговой турбины. Далее газы поступают в теплообменник, отдают честь оставшегося тепла сжатому воздуху и выходят за пределы двигателя.

В ГТД протекают те же самые процессы, что и в поршневом двигателе, однако с той разницей, что происходят они не в цилиндре, а в последовательно расположенных агрегатах, благодаря чему достигаются высокая удельная мощность и относительно простое устройство.

Для владельцев фермерских хозяйств лучший автомобиль Фольксваген Тигуан - экономичный и надежный на все случаи жизни.

traktor-t25.ru

Общее устройство тракторного двигателя

Двигатель современного трактора является продуктом высокотехнологичного производства. Он требует квалифицированного ухода и ремонта. Тем не менее, разработчиками двигателей прилагаются немалые усилия для создания унифицированных двигателей, несложный ремонт которых (в крайнем случае) возможен в полевых условиях.

ремонт компьютеров

Разделы:

Основа поршневого двигателя
Механизмы двигателя
Возвратно-поступательное движение
Системы двигателя

Основа поршневого двигателя

Основу поршневого двигателя внутреннего сгорания составляет блок цилиндров, внутри и снаружи которого располагаются детали его механизмов и систем. Сверху блок цилиндров закрыт головкой, а снизу поддоном. В передней части укреплен картер распределительных шестерен, а в задней — картер маховика. В число механизмов и систем двигателя, а также их основных показателей входят следующие: кривошипно-шатунный механизм, газораспределительный механизм, уравновешивающий механизм, системы питания и регулирования, смазочная система, система охлаждения, система пуска, система зажигания

Механизмы двигателя

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршня (поршней) во вращательное коленчатого вала. Кроме того, он участвует в преобразовании тепловой энергии в механическую. Действие механизма состоит в том, что поршень, совершая возвратно-поступательное движение через шатун, вращает коленчатый вал в подшипниках. Газораспределительный механизм предназначен для сообщения камеры сгорания цилиндра (в строго установленные моменты) с впускным и выпускным каналами двигателя. Уравновешивающий механизм устанавливают на некоторых двигателях для устранения вредного действия инерционных сил, возникающих при работе кривошипно-шатунного механизма.

Возвратно-поступательное движение

При возвратно-поступательном движении поршни занимают различные положения, при которых изменяется объем цилиндра. Верхняя мертвая точка (в. м. т.) — такое положение поршня в цилиндре, при котором расстояние от дна поршня до оси коленчатого вала наибольшее. Нижняя мертвая точка (н. м. т.) — положение поршня в цилиндре, при котором расстояние от дна поршня до оси коленчатого вала наименьшее. Ход поршня S равен перемещению его между мертвыми точками. Рабочий объем цилиндра Vh — равен объему, освобожденному поршнем, при движении от верхней мёртвой точки к нижней мёртвой точке. где D — диаметр цилиндра; S — ход поршня, S = 2r (r — радиус кривошипа коленчатого вала). Объем камеры сжатия Vc — объем, образующийся над поршнем, когда он находится в верхней мёртвой точке. Полный объем цилиндра Va — сумма объемов рабочего и камеры сжатия: Vа = Vh + 14. Литраж двигателя Vл — сумма рабочих объемов всех цилиндров, выраженная в литрах: Vл = W':iVhi, где Vi, — рабочий объем одного цилиндра; i — число цилиндров. Степень сжатия — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия: Vc Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшатся полный объем цилиндра при перемещении поршни от нижней мертвой точки до верхней мертвой точки.

Системы двигателя

Системы питания и регулирования служат для очистки воздуха и топлива от механических примесей и воды и подачи их в камеру сгорания, а также для обеспечения равномерного вращения коленчатого вала двигателя во время его работы с переменными нагрузками. Смазочная система обеспечивает очистку и подачу чистого масла к рабочим поверхностям деталей двигателя для уменьшения трения и отвода излишней теплоты от них. Система охлаждения отводит избыточную теплоту от деталей двигателя и поддерживает необходимый тепловой режим во время его работы. Система пуска используется для вращения коленчатого вала при пуске двигателя. Система зажигания применяется у двигателей, работающих на бензине, для воспламенения рабочей смеси. У тракторных двигателей, работающих на дизельном топливе, такая система отсутствует, а топливо самовоспламеняется от высокой температу

Вентиляция картера двигателя

Во время работы двигателя, через неплотности между поршневыми кольцами и цилиндрами, из камер сгорания в картер поступают продукты сгорания, воздух, пары топлива и поды. Эти вещества, попадая в картер и перемещаясь с распыленным маслом, вызывают его ускоренное старение, коррозию деталей двигателя, создают в камере повышенное давление и утечку масла через различные уплотнения двигателя. Для того чтобы избежать повышения чрезмерного тления, на двигателе устанавливают устройство под названием сапун, при помощи которого картер сообщается с атмосферой, окружающей двигатель; через него и выходят наружу все прорвавшиеся газы из камеры сгорания. Если в картере двигателя после прекращения его работы давление остывшего в нем воздуха окажется ниже атмосферного, то воздух из атмосферы войдет через сапун в картер и устранит вакуум. Сапуны у разных двигателей делают по-разному: у одних, например, сапун представляет собой трубку, у основания которой установлена фильтрующая набивка из стальной проволоки, предназначенной для защиты картера от попадания в него пыли, песка и предотвращения выброса из картера масла в атмосферу. У других двигателей сапун соединен с крышкой сливного патрубка для заправки маслом. На тракторных дизелях устанавливают только по одному сапуну той или иной конструкции.

ры, образующейся в камере сгорания на такте сжатия.

Для того чтобы топливо смогло сгореть внутри двигателя, его нужно хорошо перемешать с воздухом, а затем нагреть до такой температуры, чтобы оно само загорелось, или зажечь его от постороннего источника, например электрической искры. Топливо с воздухом может смешиваться непосредственно в камере сгорания двигателя или вне двигателя. Двигатели, у которых смесеобразование и нагрев до температуры самовоспламенения осуществляются в камере сгорания, называются двигателями внутреннего сгорания с внутренним смесеобразованием, или дизелями (в честь изобретателя — инженера Рудольфа Дизеля). Двигатели же второго типа называют двигателями внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием, или карбюраторными (по названию прибора — карбюратора, в котором воздух смешивается с топливом). Топливо у таких двигателей воспламеняется электрической искрой. Превращение химической энергии топлива в тепловую, а затем в механическую происходит за ряд последовательно и периодически повторяющихся процессов — тактов, образующих так называемый рабочий цикл. Такт — часть рабочего цикла, протекающего за время прохождения поршнем пути от одной мертвой точки до другой. Если рабочий цикл у двигателя происходит за два оборота коленчатого вала, в течение которых поршень совершает четыре хода (такта), то такой двигатель называется четырехтактным.

Разделы:

Чередование тактов у четырехтактного дизеля

Чередование тактов у четырехтактного дизеля

Разделы:

Такт сжатия Такт впуска

При помощи постороннего источника энергии, например электрического двигателя (электростартера), вращают коленчатый вал дизеля и поршень его начинает двигаться от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. Объем над поршнем увеличивается, вследствие чего давление падает до 75...90 кПа. Одновременно с началом движения поршня клапан открывает впускной канал, по которому воздух, пройдя через воздухоочиститель, поступает в цилиндр с температурой в конце впуска 30...50°С. Когда поршень доходит до нижней мертвой точки, впускной клапан закрывает канал и подача воздуха прекращается. В действительности, открытие и закрытие клапанов происходит не в мертвых точках, а с некоторым опережением или запаздыванием

Такт расширения
Такт выпуска

Такт сжатия

При дальнейшем вращении коленчатого вала поршень начинает двигаться вверх и сжимать воздух. Оба канала при этом закрыты клапанами. Давление воздуха в конце хода достигает 3,5... 4,0 МПа, а температура — 600...700°С.

Такт расширения

Такт расширения ещё называют рабочим ходом. В конце такта сжатия при положении поршня, близком к верхней мертвой точке, в цилиндр через форсунку впрыскивается мелкораспыленное топливо, которое, смешиваясь с сильно нагретым воздухом и газами, частично оставшимися в цилиндре после предыдущего процесса, воспламеняется и сгорает. Давление газов в цилиндре при этом повышается до 6,0...8,0 МПа, а температура — до 1800...2000°С. Так как при этом оба канала остаются закрытыми, расширяющиеся газы давят на поршень, а он, перемещаясь вниз, через шатун поворачивает коленчатый вал.

Такт выпуска

Когда поршень подходит к нижней мёртвой точке, второй клапан открывает выпускной канал и газы из цилиндра выходят в атмосферу. При этом поршень под действием энергии, накопленной за рабочий ход маховиком, перемещается вверх и внутренняя полость цилиндра очищается от отработавших газов. Давление газов в конце такта выпуска составляет 105... 120 кПа, а температура — 600...700°С.

На тракторах в качестве пускового устройства дизеля применяют карбюраторные двигатели — небольшие по размерам и мощности двигатели внутреннего сгорания, работающие на бензине. Устройство этих двигателей несколько отличается от устройства четырехтактных. У двухтактного двигателя отсутствуют клапаны, закрывающие каналы, по которым в цилиндр поступает свежий заряд и происходит выпуск отработавших газов. Роль клапанов выполняет поршень, который в нужные моменты открывает и закрывает окна, соединенные с каналами, продувочное окно, выпускное окно и впускное окно. Кроме того, картер двигателя сделан герметичным и образует кривошипную камеру, где располагается коленчатый вал. Все процессы в таких двигателях происходят за один оборот коленчатого вала, т. е. за два такта, поэтому они и носят название двухтактных.

Разделы:

Сжатие
Рабочий ход впуск и выпуск

Сжатие

Сжатие — первый такт. При движении поршня вверх он перекрывает продувочное и выпускное окна и сжимает ранее поступившую в цилиндр топливовоздушную смесь. Одновременно с этим в кривошипной камере создается разрежение, и в нее через открывшееся впускное окно поступает свежий заряд топливовоздушной смеси, приготовленной в карбюраторе

Рабочий ход впуск и выпуск

Рабочий ход, выпуск и впуск — второй такт. Когда поршень, идущий вверх, не доходит до верхней мёртвой точки на 25... 27° (по углу поворота коленчатого вала), в свече проскакивает искра, которая воспламеняет топливо. Горение топлива продолжается до прихода поршня в верхнюю мёртвую точку. После этого нагретые газы, расширяясь, толкают поршень вниз и тем самым совершают рабочий ход. Топливовоздушная смесь, находящаяся в это время в кривошипной камере, сжимается. В конце рабочего хода поршень вначале открывает выпускное окно, через которое выходят отработавшие газы, затем продувочное окно, через которое из кривошипной камеры в цилиндр поступает свежий заряд топливовоздушной смеси. В дальнейшем все эти процессы повторяются в такой же последовательности.

Работа многоцилиндрового двигателя

Из описания работы четырехтактного двигателя вытекает, что коленчатый вал в двигателе с одним цилиндром равномерно вращаться не может, так как только при одном такте из четырех — рабочем ходе — он вращается с ускорением, а при остальных трех — с замедлением. Чтобы выровнять работу двигателя, на конце коленчатого вала установлен маховик. Кроме того, для получения большей мощности двигателя повышают частоту вращения коленчатого вала, отчего он вращается равномернее. Увеличение количества цилиндров в двигателе также способствует более равномерному вращению коленчатого вала и повышению мощности двигателя.

Разделы:

Индикаторная и эффективная мощность
Зависимость мощности двигателя
Топливная экономичность

stud24.ru