Как работает тракторный двигатель

Как работает тракторный двигатель

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.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

В число механизмов и систем двигателя, а также их основных показателей входят следующие.

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 1 в подшипниках.

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 в. м. т. к н. м. т.

Объем камеры сжатия Ус — объем, образующийся над поршнем, когда он находится в в. м. т.

Рис. 1. Основные части двигателя внутреннего сгорания:
1 — кривошипно-шатунный механизм; 2 — газораспределительный механизм; 3— система питания; 4 — система охлаждения; 5 — вентиляция картера; 6 — уравновешивающий механизм; 7 — смазочная система; 8 — система пуска; 9 — поддон; 10 — блок цилиндров; 11 — головка цилиндров.

Газораспределительный механизм (см. рис. 3) 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 криво-шипно-шатунного механизма.

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 температуры, образующейся в камере сгорания на такте сжатия.

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 воды. 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.

Рис. 2. Схема двигателя:
а — поршень в верхней мертвой точке; б — поршень в нижней мертвой точке; 1 — коленчатый вал; 2 — поршень; 3 — шатун; 4 — цилиндр.

Для того чтобы избежать повышения чрезмерного давления, 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.

Читайте также:  Для повышения эффективности работы тепловых двигателей необходимо

Сапуны у разных двигателей делают по-разному: у одних, например, сапун представляет собой трубку А, 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 Б соединен с крышкой заливного патрубка для заправки маслом.

На отечественных тракторах установлены поршневые двигатели внутреннего сгорания. Принцип их работы основан на свойстве нагреваемых газов расширяться.

Ниже приведено назначение механизмов и систем двигателей.

Кривошипно-шатунный механизм воспринимает силу давления газов, нагревшихся при сгорании топливовоздушной смеси, и преобразует возвратно-поступательное движение поршйя во вращательное движение коленчатого вала. Этот механиз двигателя состоит из цилиндра с головкой, поршня с кольцами поршневого пальца, шатуна, коленчатого вала, маховика картера (с поддоном).

Распределительный механизм своевременно впускает в цилиндр топливовоздушную смесь (у карбюраторных двигателей) или воздух (у дизелей) и выпускает из цилиндра отработавшие газы. Механизм образуют распределительный вал, шестерни, клапаны и их пружины, коромысла, штанги и толкатели.

Система питания и регулирования обеспечивает двигатель нужным количеством топливовоздушной смеси определенного состава.

Система охлаждения поддерживает нормальный тепловой режим работающего двигателя.

Система смазки подает масло к трущимся деталям двигателя, которое уменьшает трение и износ.

Система зажигания обеспечивает у карбюраторных двигателей воспламенение в цилиндре рабочей смеси.

Система пуска обеспечивает пуск двигателя.

Если перемещать поршень в цилиндре, коленчатый вал начнет вращаться, и наоборот, если вращать коленчатый вал, поршень будет двигаться вверх и вниз, т. е. возвратно-поступательно.

Крайние положения поршня называют мертвыми точками: в верхней мертвой точке ( ВМТ ) поршень наиболее удален от оси коленчатого вала, а в нижней ( НМТ ) максимально приближен к оси коленчатого вала. В мертвых точках скорость поршня равна нулю.

Расстояние, проходимое поршнем от одной мертвой точки до другой, называют ходом S поршня. Ход поршня равен удвоенному радиусу кривошипа коленчатого вала.

Пространство цилиндра над поршнем, находящимся в ВМТ , называют камерой сгорания (Vc), а пространство над поршнем, когда он находится в НМТ , — полным объемом цилиндра (Уд).

Пространство, освобожденное поршнем при перемещении из ВМТ к НМТ , называется рабочим объемом цилиндра (Vh). Это разность между полным объемом цилиндра и объемом камеры сгорания.

Рис. 3. Одноцилиндровый поршневой двигатель:
а — схема устройства; б — основные обозначения;
1 — коленчатый вал; 2 — маховик; 3—картер; цилиндр; 5 — шатун; 6 — поршень; 7 — поршневой палец; 8 — головка цилиндра; 9 — канал для впуска воздуха или горючей смеси; 10 и 15 — клапаны; 11 и 14 — пружины клапанов; 12 и 13 — коромысла; 16 — канал для выпуска отработавших газов; 11 — штанга толкателя; 18 — толкатель; 19 — кулачок; 20 — распределительный вал; 21 и 22 — шестерни привода распределительного вала.

Источник

Как работает трактор

Трактор является инженерным транспортным средством предназначенный для обеспечения большого тягового усилия на низких скоростях. Используется для буксировки прицепа или оборудования, а также в сельском и лесном хозяйстве, строительстве. Чаще всего этот термин используется для описания мощного транспортного средства предназначенного для выполнения различных сельскохозяйственных задач (обработка почвы).

Читайте также:  На горячем двигателе горит лампа давления масла 406

Первой, подобной трактору, машиной был локомобиль, который появился в начале 19 века. Это был паровой двигатель, установленный на колесную базу. Вся эта система применялась для управления механической сельскохозяйственной техникой (плугом), которая соединялась с машиной через гибкий ремень.

В 1892 году был изобретен и запатентован первый трактор, работающий на двигателе внутреннего сгорания. Это был бензиновый одноцилиндровый двигатель, установленный на колесное шасси Робинсона.

Первый, коммерчески успешный, легкий бензиновый трактор общего назначения был построен британским изобретателем Дэном Элбаном в 1901 году. Этот трактор имел одно переднее колесо с твердой резиновой шиной и два больших задних колеса. В двигателе использовалось водяное охлаждение. Колесо шкива на левой стороне трактора позволяло использовать его в качестве стационарного двигателя для различных сельскохозяйственных задач. Было выпущено около 500 машин, многие из которых были экспортированы в разные страны мира. Оригинальный двигатель трактора был сделан Payne & Co (Ковентри), а с 1906 года использовались французские двигатели Aster.

В 1917 году Генри Форд представил трактор Фордсон с четырехцилиндровым бензиновым двигателем и бескаркасной блочной конструкцией. Эта модель стала очень популярной во всем мире и к 1923 году использовалась в сельском хозяйстве США, Ирландии, Англии и России, а количество выпущенных экземпляров достигло 100 000.

В России первый паровой трактор был построен Федором Блиновым в 1888 году. Это была гусеничная машина малых габаритов, собранная из металлических листов и остатков парохода. Этот трактор так и остался прототипом, не найдя применения ни в сельском хозяйстве, ни в промышленности.

В период с 1930 по 1933 год в Советском союзе были построены три крупных тракторных завода: Сталинский тракторный завод, Харьковский тракторный завод и Челябинский тракторный завод. Строительство осуществлялось при участии американских и европейских инженеров. Выпуск производился на зарубежном оборудовании, поэтому советские трактора тех лет были аналогами зарубежных образцов. Так Харьковский и Сталинградский заводы выпускали аналог McCormick Deering, а Челябинский С-60 был аналогом Caterpillar 60.

Основными элементами трактора, как и большинства наземных транспортных средств, являются: двигатель, трансмиссия, ходовая часть, рабочее и вспомогательное оборудование.

Особенности конструкции трактора обусловлены необходимостью развития большого тягового усилия. Именно поэтому на тракторах используются преимущественно дизельные двигатели, которые помимо большой силы тяги рассчитаны на длительную работу при высокой нагрузке.

Использование дизельных двигателей началось с 1960 годов. Мощность таких двигателей в современных тракторах варьируется от 18 до 600 лошадиных сил. Размер и мощность дизельного агрегата зависит от области применения. От маленьких тракторов, используемых для озеленения, садовых работ, огородов до крупных тракторов для масштабных сельскохозяйственных работ.

На большинстве современных моделей устанавливаются 8 или 12 цилиндровые, V-образные двигатели, а также 8 цилиндровые рядные силовые агрегаты. На более мелких, специализированных тракторах также используются 3, 4 или 6 цилиндровые двигатели. Практически все тракторные двигатели турбированные, с промежуточным охлаждением и регулируемым впрыском топлива.

Коробка переключения передач трактора обычно механическая многоступенчатая. Но используются также гидротрансформаторы и электрические передачи. Большинство современных тракторов имеют полный привод. На некоторых моделях, в зависимости от выполняемых работ (например, фронтальный погрузчик), применяется балласт.

Ходовая часть может быть гусеничная или колесная. В большинстве случаев не рассчитаны на движение по дорогам общего пользования. Колеса трактора имеют большую площадь контакта с поверхностью и грунтозацепы.

Читайте также:  Какой двигатель хороший на уаз буханка

Рулевое управление современных тракторов оснащено гидравлическими или электроусилителями. Полностью гидравлические системы рулевого управления позволяют использовать автоматическую систему контроля. Используя электронные сенсоры, контроль над движением вдоль колеи (ряда растений и т.д.) осуществляется без участия водителя.

Для соединения и управления рабочим оборудованием, трактор оборудован навесной гидравлической системой, которая состоит из гидравлической системы привода и навесного устройства. Для привода гидросистемы используются гидронасосы. Для некоторых навесных агрегатов, требующих подвода энергии, применяют вал отбора мощности.

Использование трактора в сельском хозяйстве имеет ряд эксплуатационных особенностей, которые устанавливают определенные требования к конструкции:

  • Быстрая смена рабочего оборудования, как прицепного, так и навесного.
  • Унификация рабочего оборудования для различных моделей.
  • Возможность технического обслуживания и ремонта в полевых условиях.
  • Возможность работы на малых скоростях, сохраняя возможность быстрого передвижения.

В связи с этими конструкционными требованиями в сельскохозяйственных тракторах используются следующие узлы и агрегаты:

  • Двигатель с повышенным числом оборотов.
  • Многоступенчатая КПП с делителем.
  • Устройство для получения особо низких рабочих скоростей – ходоуменьшитель.
  • Подрессоренная подвеска.
  • Унифицированная навесная система.

Сельскохозяйственные тракторы могут выполнять самые различные виды работ. В связи с этим тракторы подразделяют на пропашные и общего назначения.

Пропашные тракторы используются для обработки почвы после пахоты. Они предназначены в основном для уборки урожая и сенокоса. Главной особенностью таких машин является проходимость в междурядьях. Могут использоваться для вспашки легких почв.

Гусеничные тракторы общего назначения используются для проведения пахотных работ на полях и транспортировки. Конструктивной особенностью пахотного трактора является смещенный вперед центр тяжести. Такая особенность позволяет равномерно распределить вес на всю длину ходовой части трактора при работе с плугом. Вспашка, в зависимости от модели, осуществляется со скоростью 6-20 км/ч и энергоемкостью примерно 30 лошадиных сил на единицу тонна-силы.

Транспортный трактор – исключительно колесное транспортное средство, предназначенное для транспортировки прицепов. Характерной особенностью является высокие, для трактора, рабочие скорости (до 70 км/ч).

Колесные тракторы общего назначения могут выполнять функции пахотных и транспортных. От пропашных их отличает меньший дорожный просвет.

Среди современных моделей тракторов широкое распространение получили универсальные пахотно-пропашные модели. Их ходовая часть допускает установку колес различного вида. Узкие колеса – для пропашных работ, широкие для транспортировки и спаренные для пахоты.

В промышленности трактор используется для землеройных, строительных и других работ. В зависимости от сферы применения и навесного оборудования различают бульдозеры, скреперы, трубоукладчики и др. На таких тракторах тип навесного оборудования не меняется в течение всего срока эксплуатации. Как правило, на них используется гидромеханическая трансмиссия и смещенный центр тяжести. Это позволяет равномерно распределить нагрузку и максимально использовать мощность двигателя на малых скоростях.

В лесной промышленности используются трелевочные тракторы. В их задачи входит транспортировка стволов деревьев от места вырубки до пункта промежуточного складирования. Эти тракторы сделаны на базе сельскохозяйственных, за исключением навесного оборудования и ходовой части. Навесное оборудование имеет гидравлический захват и лебедку для трелевки леса, а ходовая часть имеет большую опорную площадь.

В армии трактор используется для транспортировки и инженерных работ. Основные характеристики армейских тракторов – высокая скорость, проходимость и климатическая адаптивность. Армейские тракторы – усовершенствованные сельскохозяйственные и трелевочные аналоги.

Источник