Средства в сельском хозяйстве 2 страница

а — зависимый; б — независимый привод ВОМ с многодисковой муфтой сцепления; в - независимый привод ВОМ с пла­нетарным механизмом; г — приводной шкив; 1 — вал коробки передач; 2 — передвижная шестерня; 3,8 — рукоятка управ­ления; 4 — вал отбора мощности; 5 - промежуточный вал; 6 — передвижная зубчатая муфта; 7 — многодисковая муфта сцепления; 9 — водило; 10 — сателлиты; 11 — коренная шестерня; 12— солнечная шестерня; 13 — тормоз солнечной шес­терни; 14 — тормоз ВОМ; 15, 18 — валы приводного шкива; 16, 17 — подшипники валов; 19 — корпус приводного шкива; 20, 21 — конические шестерни

Полунезависимый привод ВОМ, в отличие от независимого, не допускает включения и выключения на ходу тракторов, но может работать при остановленном тракторе. Чтобы выключить полунезависимый привод ВОМ, необходимо предвари­тельно выключить главную муфту сцепления.

У синхронного привода ВОМ частота вращения зависит от поступательной скорости трактора.

Несинхронный привод ВОМ обеспечивает постоянную частоту вращения, не зависящего от скоростного режима трактора.

Приводной шкив предназначен для привода от тракторного двигателя через ремен­ную передачу различных стационарных сельскохозяйственных машин. Он может ус­танавливаться только на колесных универсально-пропашных тракторах. Шкив обычно размещается сбоку или сзади трактора, но в любом случае он включается в трансмиссию после муфт сцепления.

Приводной шкив состоит из двух валов 75и 18 (рис. 2.6, г) с коническими шестер­нями 20 и 21. Валы установлены в подшипниках 16 и 17 ъ корпусе 19. Для регулиро­вания зацепления конических шестерен служат регулировочные прокладки.

Шкив тракторов типа МТЗ, например, может быть установлен на крышке редук­тора заднего вала отбора мощности и от него приводится во вращение. Включают и выключают шкив рычагом управления заднего ВОМ.

Прицепное устройство предназначено для буксировки различных сельскохозяй­ственных машин и орудий. Оно состоит из прицепной скобы, закрепленной в крон­штейнах остова трактора, и прицепной серьги, присоединенной к скобе штырем. Изменять положение прицепной серьги трактора позволяют отверстия на скобе. Обыч­но на тракторах, снабженных навесным устройством, прицепную скобу с серьгой ук­репляют на концах продольных тяг навесного устройства, а высоту точки прицепа ре­гулируют с помощью гидравлической навесной системы трактора.

У тракторов типа МТЗ жесткое прицепное устройство собрано с механизмом зад­ней навески гидравлической системы.

При работе трактора с одноосными тележками применяют гидрофицированные прицепные крюк и скобу-защелку, работающие от механизма навески.

Гидрофицированный крюк позволяет трактористу, не выходя из кабины, зацеп­лять полуприцеп и другие агрегатируемые машины. Для этого он опускает крюк в нижнее положение и, подъехав к полуприцепу, заводит крюк под петлю дышла полу­прицепа. Затем, включив механизм навески на подъем, заводит крюк в петлю, при этомскоба-защелка под действием пружины запирает зев крюка.

Вспомогательное оборудование. Квспомогательному оборудованию тракторов от­носят кабины, сиденья, устройства для обогрева, вентиляции и увлажнения воздуха вкабине и облицовку.

Так как трактор эксплуатируется круглый год и в тяжелых условиях, то на боль­шинстве современных тракторов устанавливают закрытые, хорошо вентилируемые и герметизированные кабины.

Кабину устанавливают в виде самостоятельной сборочной единицы. Для умень­шения вибрации от остова трактора ее устанавливают чаше всего на четырех опорах-амортизаторах. Переднюю панель, пол и крышку кабины покрывают шумоизоляционной мастикой слоем в 2-3 мм. Поверх мастики приклеен шумоизоляционный кар­тон, а на передней стенке - два слоя асботкани. С внутренней стороны крышки уст­роен экран из водонепроницаемого картона.

В кабине размешают мягкое сиденье тракториста, регулируемое, с подвеской параллелограммного типа, снабженное гидравлическим амортизатором. Кроме того, сиденье подрессорено пружиной, жесткость которой можно изменять в зависи­мости от массы тракториста. Сиденье можно также регулировать по высоте в преде­лах + 40 мм. Для обогрева воздуха кабины используют атмосферный воздух, нагре­тый при прохождении его через специальный радиатор. В кабинах тракторов уста­навливается комбинированная вентиляция: естественная — через передние (боко­вые) окна и опускающиеся стекла дверей и принудительная - от специального вентилятора-пылеотделителя. Вентилятор обычно устанавливают в верхней части каби­ны или чаще всего на его крыше.

На некоторых тракторах устанавливают воздухоохладители испарительного типа. Воздухоохладитель состоит из вентилятора, установленного на крыше кабины трак­тора, фильтра тонкой очистки и каплеуловителя, установленного внутри воздухоотвода.

Под сиденьем тракториста устанавливается бак для воды и насос для подачи воды к соплу-распылителю.

На пульте управления перед сиденьем тракториста располагают все органы управ­ления трактором и контрольные приборы для проверки работы его механизмов.

Для защиты механизмов от загрязнений, безопасности работы и придания обте­каемой внешней формы на тракторе, кроме кабины, крепят облицовку, закрываю­щую двигатель и ходовые органы.

3.1.5. Механизмы управления и работа на тракторе

Устройство и принцип действия рулевого управления колесных тракторов. Рулевое управление колесного трактора состоит из переднего моста, трапеции уп­равления, рулевого механизма и привода.

Рулевая трапеция представляет собой шарнирный четырехзвенник и предназна­чена для установки направляющих колес при повороте трактора так, чтобы внутрен­нее колесо поворачивалось под большим углом по сравнению с наружным при непо­движном положении передней оси. Различные углы поворота направляющих колес необходимы для того, чтобы при движении трактора на повороте колеса катились без бокового скольжения. Рулевой механизм управления (рис. 2.6, б) обычно выполняет­ся в виде червячной пары - червяка 12 и ролика. Червяк жестко посажен на рулевой вал 13, а ролик в подшипниках на оси запрессованной в выступы вала 10 нулевой сошки 9.

Привод к направляющим колесам состоит из продольной рулевой тяги 8, рулево­го рычага 4, двух поперечных рулевых тяг 3 и 5 и рычагов 2, жестко укрепленных на шкворнях поворотных цапф 7. Рулевая сошка 9, и рычаги 2 к 4 соединяются с руле­выми тягами с помощью шаровых пальцев, зажатых полусферическими сухарями, образуя шарнир 6, позволяющий передавать усилие под переменными углами. Вра­щение от рулевого колеса 1 к направляющим колесам передается червяку 12, который через ролик 11 поворачивает вал 10. Нижний конец сошки 9, отходя при этом назад или вперед, тянет за собой продольную рулевую тягу 8, которая через рычаг 4, тяги 3 и 5 и рычаги 2 отклоняет цапфы 7, а вместе с ними и направляющие колеса трактора вправо или влево.

У большинства современных колесных тракторов для снижения усилия вращения рулевого колеса введены специальные гидроусилители поворота направляющих ко­лес.

В систему гидроусилителя (рис. 2.6, б) входят шестеренчатый масляный насос 8, распределитель с золотником 5 и силовой цилиндр с поршнем 4 двухстороннего дей­ствия. Золотник 5 распределителя посажен на ось червяка 6 рулевого механизма. Шток поршня 4 через рейку 2, сектор 9, поворотный вал 12 и сошку 11 соединяется с поперечной тягой 10 рулевой трапеции механизма поворота.

Рис. 2.6. Рулевое управление колесного трактора:

а — рулевое управление без гидроуселителя: 1 - рулевое колесо; 2 и 4 — рычаги; 3 и 5 — тяги; 6 — шарнир; 7 — цапфа; 8 — продольная рулевая тяга; 9 - сошка; 10 - вал сошки; 11 - ролик; 12 — червяк; 13 - рулевой вал. Б — рулевое управление с гидроусилителем: а - устройство; б - схема действия гидроусилителя при движении трактора по прямой и в — при повороте трактора; 1 - колонка; 2 — рейка; 3 - внутренняя полость (масляный бак); 4 - поршень; 5 — золотник; 6 — червяк; 7 — рулевое ко­лесо; 8 - масляный насос; 9 — сектор; 10 — поперечные рулевые тяги; 11 - сошки; 12 - вал; 13 — предохранительный кла­пан

При прямолинейном движении трактора (рис. 2.6, б) рулевое колесо неподвижно, золотник 5 под действием пружин занимает нейтральное положение. При этом мас­ло, нагнетаемое насосом, подается в обе полости силового цилиндра 4 и, не переме­щая его, сливается обратно в бак.

При повороте рулевого колеса 7 (рис. 2.6, в) червяк б стремится повернуть сектор 9 поворотного вала 12 и одновременно перемещает золотник 5, который перекроет доступ нагнетаемого насосом масла в верхнюю полость силового цилиндра. В этом случае масло от насоса по кольцевой выточке золотника проходит в подпоршневую полость и перемешает поршень вверх. Рейка 2 штока поршня поворачивает сектор 9 по часовой стрелке, а вместе с ним и поворотный вал 12 с рулевой сошкой 11. Руле­вая сошка, воздействуя на поперечные рулевые тяги 10, повернет направляющие ко­леса трактора. Поворот будет длиться до тех пор, пока тракторист вращает рулевое колесо. Как только вращение прекратится, и усилие с руля будет снято, золотник под действием пружин займет исходное положение (рис. 2.6, б).

Таким образом, практически тракторист прикладывает к рулевому колесу усилие, необходимое только для включения гидравлического усилителя, что облегчает управ­ление трактором.

Устройство и принцип управления гусеничных тракторов. Чтобы обеспечить плавный поворот гусеничному трактору, нужно придать раз­личную скорость гусеницам.

В числе механизмов и устройств, с помощью которых воздействуют на изменение скорости движения правой и левой гусеницы трактора, находят применение рулевые муфты, планетарные механизмы, а также коробки передач с гидравлическим выклю­чением и двумя ведомыми валами.

Рассмотрим устройство и принцип управления гусеничным трактором с помо­щью муфт поворота. Муфты поворота представляют собой многодисковые сухие по­стоянно замкнутые сцепления.

Для плавного поворота трактора выключают правую или левую муфту с помощью рычага 4 (рис. 2.7) воздействующего через нажимной диск 14 на пружины И. При сжатии пружины диски муфты разъединяются, отключая вал конечной передачи. Та гусеница, на которую не передается крутящий момент, будет отставать; трактор по­ворачивает в сторону отключенной муфты.

Для крутого поворота, кроме выключения муфты, требуется нажать ногой на пе­даль тормоза. В этом случае тормозная лента 9 затягивает ведомый барабан, предуп­реждая его вращение, а следовательно, и движение заторможенной гусеницы.

Усилие на рычагах выключения рулевых муфт достигает порядка 120...150 Н. По­этому для снижения усилия выключения на некоторых тракторах в цепь управления между тягой 13 и рычагом 4 вводят гидроусилитель 12. Применение гидроусилителя позволяет уменьшить потребное усилие на рычагах управления до 20...40 Н.

Рычаги управления и контрольные приборы. Рычаги служат для управления трактором и двигателем, а контрольные приборы следят за работой отдельных механизмов. Для управления работой дизеля служит рычаг механизма подачи топлива.

К органам управления трактором относятся рычаг или педаль главной муфты сцепления 6, рычаг переключения передач 5, рычаг включения реверса и редуктора, рулевое колесо или рычаги поворота 10, 11 педали тормозов 2, 3 (рис. 2.8).

Рис. 2.7. Устройство и схема управления поворотом гусеничного трактора с помощью рулевых муфт:

а - общая схема передач движения; б — устройство; 1 — вал; 2 — ведущий диск; 3 — ведомый диск; 4 — рычаг выключения; 5 - подшипник; 6 - ведущая шестерня главной передачи; 7 - вал заднего моста; 8 - ведущий барабан; 9 - тормозная лента; 10 - ведомый барабан; 11 - пружины; 12 - гидроусилитель; 13 - тяга; 14 — нажимной диск; Д — двигатель; КП — коробкапередач.

Рис. 2.8. Рычаги управления и контрольно—измерительные приборы гусеничных тракторов:

1 — рычаг усилителя крутящего момента; 2. 3 — педали тормоза; 4 — рычаг включения вала отбора мощности; 5 - рычаг переключения передач; б — рычаг главной муфты сцепления; 7 — цепь с шаровой головкой управления шторкой радиато­ра; 8 — рукоятка включения обогрева кабины и обдува ветровых стекол; 9 — рычаги управления золотниками распредели­теля гидросистемы; 10, 11 — рычаги управления тормозами планетарных механизмов заднего моста; 12 - рычаг управле­ния подачей топлива; 13 - щиток контрольных приборов; 14 — рычаг включения насоса гидравлической системы

В кабине также размещены органы управления дополнительными системами: рыч­аги включения валов отбора мощности 4, включения приводного шкива, управления навесной системой 9, гидравлического погружателя колес, рычаг или педаль механизма блокировки дифференциала.

Контроль за работой двигателя осуществляют с помощью манометра и термомет­ра системы смазки, термометра системы охлаждения и манометра топливоподающей системы двигателя.

На щитке приборов установлены переключатели освещения трактора, амперметр или контрольная лампа, кнопка включения сигнала, переключатель поворота и т. д.

При пуске двигателя используют следующие рабочие органы: рычаг декомпрессионного механизма дизеля, поводки управления дроссельной и воздушной заслонка­ми карбюратора пускового двигателя, кнопку обогащения топлива в карбюраторе, выключения магнето, рычаг муфты сцепления пускового двигателя, рычаг включе­ния шестерни пускового устройства, рычаг редуктора пускового устройства, рукоят­ку или кнопку включения стартера и др.

Расположение органов управления трактором пуска и контрольных приборов на тракторах показано на рисунках 2.8 и 2.9.

Рис. 2.9. Рычаги управления и контрольно—измерительные приборы колесных тракторов типа МТЗ:

1 — пусковой ключ; 2 — головка тяги управления жалюзи радиатора; 3 — шиток контрольных приборов; 4 — включатель светового сигнала поворота трактора; 5 — кнопка звукового сигнала; 6 — рулевое колесо; 7 — рычаги управления силовыми - цилиндрами гидросистемы; 8 — рычаг гидродогружателя; 9 — маховичок; 11 — тормозные педали; 12 — защелка педа­лей: 13 — педаль подачи топлива; 14 — рычаг коробки передач; 15 - тяга остановочного тормоза; 16 - рычаг управления ВОМ; 17 — рычаг управления тормозами прицепа; 18 — педаль блокировки дифференциала; 19 — рычаг; 20 — тяга вклю­чения компрессора; 21 — педаль сцепления; 22 - рычаг включения насоса гидросистемы

Запуск двигателя и управление трактором. Пуск двигателя. Перед пуском двигателя необходимо: проверить уровень мас­ла в картере двигателя и уровень охлаждающей жидкости в радиаторе; проверить на­личие топлива в баках основного и пускового двигателей, выключить подачу топлива, включить декомпрессионный механизм и провернуть коленчатый вал двигателя; удалить при необходимости попавший в систему питания воздух, прокачав топливо тучным насосом; установить рычаг переключения передач и рычаг управления зо­лотниками распределителя трактора в нейтральное положение.

В зависимости от марки трактора пуск основного двигателя осуществляется с по­мощью пускового двигателя или с помощью электростартера.

При пуске основного двигателя пусковым двигателем выключить муфту сцепле­ния редуктора пускового двигателя и ввести в зацепление шестерню механизма выключения с венцом маховика, прикрыть дроссельную заслонку, приоткрыть воздушную заслонку карбюратора и открыть крышку воздушного патрубка. Включить кноп­ку «массы» и стартером запустить пусковой двигатель. Прогреть пусковой двига­тель и плавно включить муфту сцепления редуктора пускового двигателя. В течение 1 -2 мин прокрутить основной двигатель с включенным декомпрессионным механиз­мом. Затем установить рычаг подачи топлива в положение максимальной подачи и выключить декомпрессионный механизм. После запуска основного двигателя вы­ключить муфту сцепления редуктора и заглушить пусковой двигатель.

При пуске двигателя электростартером необходимо включить «массу» и свечи с помощью включателей и через 15-20 с, когда контрольный элемент свечей накалит­ся до ярко-красного цвета, включить муфту сцепления и дополнительным поворотом ключа до упора включить стартер. Как только двигатель начнет работать, отключить стартер и выключить муфту сцепления.

Трогание с места и остановка трактора. При трогании трактора с места на­до убедиться в безопасности движения, выключить муфту сцепления, включить ры­чагом требуемую передачу, увеличить подачу топлива и плавно включить муфту сцеп­ления. Во время работы двигателем управляют при помощи механизма подачи топ­лива, изменяя его положение в соответствии с условиями работы трактора.

Для остановки трактора необходимо выжать педаль муфты сцепления до отказа и поставить рычаг переключения передач в нейтральное положение. Одновременно отпустить педаль муфты сцепления и уменьшить подачу топлива. Если это необходи­мо, нажать на педаль тормоза.

2.1.5. Основные направления дальнейшего совершенствования конструкций сельскохозяйственных тракторов и автомобилей

В животноводстве используют тракторы и автомобили общего и специального назначения. Специальные тракторы и автомобили оборудуют особыми средствами, кузовами для перевозки специ­альных грузов, животноводческой продукции и животных. Для приема кормов из кормоцехов и хранилищ, доставки их на жи­вотноводческие фермы, загрузки в бункера-накопители или до­зированной раздачи животным используют специальные автомо­били — кормовозы с торцевой выгрузкой (КТВ-Ф-15) и пневмовыгрузкой (АСП-Ф-25А), которые оборудованы цистернами, ком­прессорными установками и механизмами подъема, смонтиро­ванными на шасси автомобилей КамАЗ; загрузчики сухих кормов ЗСК-Ф-10А (на шасси автомобиля ЗИЛ) и ЗСК-Ф-15А (на шасси автомобиля КамАЗ); загрузчики влажных кормов ЗВК-Ф-4,0 (на шасси автомобиля ГАЗ); раздатчики-смесители кормов АРС-10 (на шасси автомобиля ЗИЛ).

Санитарно-ветеринарную обработку животных и дезинфекцию животноводческих помещений проводят с помощью специального оборудования, смонтированного на шасси автомобилей ГАЗ, УАЗ и др. Для этих целей применяют дезинфекционные машины ВДМ-2 и МДВ-Ф-1, дезинфекционные агрегаты АД-Ф-1 и АДА-Ф-1, а также другие машины.

Промышленностью выпускаются специальные автомобили для перевозки скота и птицы, животноводческой продукции и т.д.

Развитие тракторо- и автомобилестроения планируется с учетом полного удовлетворения потребности животноводства в высокопроизводительной технике. В качестве главного направления работ по развитию техники для животноводства выбрано внедрение высокопроизводительных промышленных технологий, обеспечи­вающих снижение трудовых затрат. При разработке и выпуске трак­торов и других самоходных машин значительное внимание уделя­ется применению форсированных и экономичных дизелей, транс­миссий, совершенствованию гидропривода, средств электроники и автоматизации, значительному улучшению условий труда меха­низаторов.

При создании сельскохозяйственных тракторов будущего не­обходимо исходить из того, что их конструкции должны отвечать: особенностям производства сельскохозяйственных работ; требованиям агротехники и агроэкологии; тенденциям развития тракторной техники и агрегатируемых сельскохозяйственных машин; технико-экономическим предпосылкам.

2.2. Двигатели внутреннего сгорания

2.2.1. Классификация двигателей внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — основная часть трак­тора, автомобиля и самоходной машины. Это тепловой двигатель, в котором химическая энергия сгорания топлива преобразуется в механическую. На сельскохозяйственных тракторах и автомобилях устанавливают поршневые ДВС. Их классифицируют, принимая во внимание следующие основные признаки:

• род применяемого топлива — двигатели, работающие на жид­ком (бензин, керосин, спирт, дизельное топливо и др.) и газооб­разном (природный, генераторный газ и др.) топливе, а также многотопливные, работающие на топливе разного фракционного состава;

• способ смесеобразования — с внешним (карбюраторные) и внутренним (дизели) смесеобразованием;

• способ воспламенения рабочей смеси — с самовоспламене­нием от сжатия (дизели) и принудительным воспламенением ра­бочей смеси от электрической искры (карбюраторные, инжек­торные, газовые);

• способ наполнения рабочего цилиндра — без принудитель­ного нагнетателя (без наддува) и с применением специального механического нагнетателя (с наддувом);

• число тактов рабочего цикла — четырехтактные и двухтакт­ные;

• число цилиндров — одно- и многоцилиндровые;

• расположение цилиндров — рядные, V-образные, оппозит-ные;

• тип охлаждения — с жидкостным и воздушным охлаждением.

Двигатель, рабочий цикл которого совершается за четыре хода (такта) поршня (за два оборота коленчатого вала), называется четырехтактным. Если рабочий цикл совершается за два хода пор­шня (один оборот коленчатого вала), то двигатель называется двух­тактным.

Двигатель, у которого смесь топлива с воздухом образуется не в цилиндре, а в специальном приборе — карбюраторе, затем по­ступает в цилиндр и здесь воспламеняется электрической искрой, называется карбюраторным. Такие двигатели устанавливают, как правило, на автомобилях малой и средней грузоподъемности, а также тракторах (для пуска основных двигателей).

Двигатель, у которого горючая смесь образуется внутри ци­линдра и самовоспламеняется при высокой температуре сжатого воздуха, называется дизелем (по имени его создателя Р. Дизеля). Дизели применяют в качестве основных двигателей на тракторах, автомобилях большой грузоподъемности и стационарных энерге­тических установках.

2.2.2. Принцип действия и общее устройство двигателя

Рассмотрим принцип действия двигателя на примере одноци­линдрового дизеля (рис. 2.10). В цилиндр 6, закрытый головкой 1, вставлен поршень 7. С помощью пальца 8 и шатуна 9 поршень соединен с коленчатым валом 12, на одном конце которого наса­жено тяжелое колесо — маховик 10. Детали 6—10и 12составляют кривошипно-шатунный механизм.

Во время работы двигателя поршень перемещается в цилиндре, приближаясь к оси коленчатого вала или удаляясь от нее. При наи­большем удалении от этой оси поршень занимает положение, называемое верхней мертвой точкой (ВМТ), а при наименьшем — положение, называемое нижней мертвой точкой (НМТ). В этих точках поршень, останавливаясь на мгновение, изменяет направ­ление своего движения на противоположное.

Расстояние между мертвыми точками называется ходом поршня. За один ход поршня (например, от ВМТ к НМТ) коленчатый вал поворачивается на пол-оборота.

Полость над поршнем, находящимся в ВМТ, называется объе­мом камеры сгорания, а полость, расположенная над поршнем, когда он находится в НМТ, — полным объемом цилиндра. Объем цилиндра, освобождаемый поршнем при перемещении от ВМТ до НМТ, называется рабочим объемом цилиндра. Рабочий объем всех цилиндров, выраженный в литрах, называется литражом дви­гателя.

В головке цилиндра имеются впускные и выпускные отверстия с клапанами. В точно определенные моменты они открываются и закрываются с помощью газораспределительного механизма, в который входят клапаны 4 и 5, передаточные детали 16, распре­делительный вал 14 и распределительные шестерни (зубчатые колеса).

Рис. 2.10. Схема работы дизеля (а) и положение поршня в верхней (б) и нижней (в) мертвых точках:

1 – головка цилиндра; 2 – коромысло; 3 – форсунка; 4, 5 – впускной и выпускной клапаны; 6 – цилиндр; 7 – поршень; 8 – поршневой палец; 9 – шатун; 10 – маховик; 11 – картер; 12, 14 – коленчатый и распределительный валы; 13 – шестерня привода распределительного вала; 15 – топливный насос; 16 – передаточные детали; 17 – воздухоочиститель; 18 – камера сгорания (сжатия); 19, 20 – верхняя и нижняя мертвые точки; 21 – рабочий объем цилиндра; I – воздух; II – отработавшие газы

Когда при вращении коленчатого вала соединенный с шату­ном поршень отходит от ВМТ, над ним в цилиндре создается разрежение (вакуум). В это время впускной клапан открывается, и цилиндр начинает заполняться атмосферным воздухом. После про­хода поршнем НМТ впускное отверстие закрывается. При даль­нейшем повороте вала поршень, перемещаемый шатуном, дви­жется вверх и сжимает воздух, заполнивший цилиндр. Когда пор­шень приходит в ВМТ, весь воздух, занимавший полный объем цилиндра, сжат в камере сгорания. Число, показывающее, во сколько раз уменьшается объем воздуха (или смеси воздуха с топ­ливом — для карбюраторного ДВС) в цилиндре двигателя, назы­вается степенью сжатия.

При сжатии воздух в камере сгорания нагревается до высокой температуры. В эту камеру впрыскивается мелкораспыленное топ­ливо. Соприкасаясь с горячим воздухом и нагретым поршнем, частицы топлива испаряются, воспламеняются и сгорают, выде­ляя теплоту. В результате температура и давление газов резко воз­растают, и под действием этого давления поршень перемещается вниз — происходит расширение газов. Сила давления газов на поршень через палец и шатун передается коленчатому валу и вра­щает его. Так тепловая энергия преобразуется в механическую ра­боту. При этом по мере перемещения поршня давление и темпе­ратура газов снижаются. В конце хода поршня вниз открывается выпускной клапан. Движущийся маховик выводит механизм из НМТ. Поршень при движении вверх выталкивает из цилиндра от­работавшие газы, освобождая его для следующей порции (дозы) свежего воздуха. При вращении коленчатого вала все процессы в цилиндре повторяются.

Работа двигателя основана на свойстве нагретых газов расши­ряться. Рабочий цикл двигателя включает в себя четыре хода пор­шня, при которых в цилиндре протекают процессы впуска свеже­го воздуха, его сжатия, подачи и сгорания топлива с расширени­ем горячих газов, выпуска отработавших газов. Часть рабочего цик­ла, соответствующая движению поршня от одной мертвой точки до другой, называется тактом.

Из четырех тактов только при одном — расширении газов — совершается полезная работа. Этот такт называется рабочим хо­дом. Остальные такты вспомогательные, совершаемые за счет ча­сти энергии, накопленной маховиком. Рассмотрим рабочий цикл дизеля (рис. 2.11).

Рис. 2.11. Схема рабочего цикла одноцилиндрового четырехтактного дизеля:

а – впуск; б – сжатие; в – расширение (рабочий ход); г – выпуск; 1 – воздух; 2 – топливо; 3 – отработавшие газы

Первый такт — впуск. Цилиндр заполняется воздухом, кисло­род которого обеспечивает сгорание топлива. Чем больше воздуха поступает в цилиндр, тем большее количество топлива можно сжечь в нем и тем выше будет давление газов на поршень при рабочем ходе (увеличивается мощность двигателя). Во время впуска пор­шень движется вниз, впускной клапан открыт, а выпускной за­крыт. Воздух, поступающий в цилиндр, нагревается при смеши­вании с горячими остаточными газами и от нагретых деталей ра­ботающего дизеля.

Второй такт — сжатие. При этом поршень перемещается вверх, оба клапана закрыты. Под действием поршня воздух сжимается в 15—17 раз, нагреваясь до температуры, значительно превышаю­щей температуру самовоспламенения топлива.

Третий такт — расширение. Перед самым окончанием такта сжатия, когда поршень почти достигает ВМТ, в цилиндр, через форсунку, впрыскивается порция топлива. Большая часть его сразу же воспламеняется и сгорает. Температура и давление газов рез­ко повышаются. Расширяющиеся газы перемещают поршень вниз, и он с помощью пальца и шатуна поворачивает коленчатый вал. В процессе расширения сгорает остальная часть впрыснутого топ­лива. По мере перемещения поршня давление газов в цилиндре падает, а температура снижается.

Четвертый такт — выпуск — происходит при закрытом впуск­ном и открытом выпускном клапанах. Из цилиндра выталкивают­ся отработавшие газы. Давление в цилиндре продолжает снижать­ся, а температура выходящих из него газов еще достаточно высо­ка. Далее рабочий цикл дизеля повторяется.

В отличие от дизеля у карбюраторного двигателя воздух и топ­ливо поступают в цилиндр одновременно в виде готовой горючей смеси, приготовленной в карбюраторе. Горючая смесь воспламе­няется от искровой свечи зажигания, установленной в головке цилиндра. Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двига­теля осуществляется по следующей схеме.

Первый такт — впуск. Выпускной клапан закрыт, а впускной открыт. При движении поршня от ВМТ вниз цилиндр заполняет­ся смесью топлива с воздухом. Поступая в цилиндр, она переме­шивается с остаточными газами, в результате чего образуется ра­бочая смесь. Давление рабочей смеси в цилиндре при такте впуска несколько ниже, чем в дизеле, а температура рабочей смеси, на­гретой оставшимися отработавшими газами, выше.