С чего состоит двигатель трактора
На тракторах МТЗ-80, МТЗ-82 (МТЗ-80Л, МТЗ-82Л) установлен четырехцилиндровый четырехтактный дизель номинальной мощностью 59 кВт (80 л.с.) Д-240 с электростартером (Д-240Л с пусковым двигателем). На рисунке 1 показан общий вид дизеля Д-240.
Рис. 1. Дизель Д-240:
а — вид справа; б — вид слева; 1 — картер; 2 — задний лист; 3 — маховик; 4 — маслозаливнавная горловина; 5 — фильтр грубой очистки топлива; 6 — воздухоочиститель; 7 — выпускной коллектор; 8 — головка цилиндров; 9 -сапун; 10 — бачок электрофакелъного подогревателя; 11 — электрофакельнын подогреватель; 12 — генератор; 13 — термостат; 14 — водяной насос; 15 — вентилятор; 16 — ремень вентилятора; 17 — передняя опора; 18 — центробежный масляный фильтр; 19 — масломерная линейка; 20- топливный насос; 21 — форсунка; 22 — механизм аварийного останова; 23 — впускной коллектор; 24 — фильтр тонкой очистки топлива; 25 — стартер.
В дизеле применена неразделенная камера сгорания с объемнопленочным смесеобразованием (рис. 2). Одна часть впрыснутого топлива распыляется в объеме камеры сгорания, а другая — растекается по ее поверхности, образуя тонкую пленку. Первая часть топлива интенсивно перемешивается с потоком сжатого нагревшегося воздуха, активно испаряется и сгорает — происходит процесс так называемого предварительного воспламенения топлива. Камере сгорания придана шатровая форма, которая способствует созданию завихрений воздушного потока и лучшему перемешиванию топлива и воздуха. Вторая часть топлива (в виде пленки) испаряется, нагреваясь от стенки камеры сгорания и потока сжатого нагревшегося воздуха (последующее воспламенение топлива). Постепенно развивающийся процесс сгорания топлива создает условия для экономичной и, как говорят, мягкой работы дизеля, которая характеризуется плавно нарастающими нагрузками на кривошипно-шатунный механизм.
Рис. 2. Схема камеры сгорания:
1-форсунка; 2 — головка блока; 3 — гильза; 4 — поршень; 5 — камера сгорания.
Как и всякий дизель, двигатель Д-240 (Д-240Л) состоит из кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов и систем: смазочной, охлаждения, питания и пуска.
Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Механизм газораспределения предназначен для впуска в цилиндр порции воздуха и выпуска из него отработавших газов в строго определенные моменты и промежутки времени.
Смазочная система служит для подвода смазочных материалов к трущимся деталям с целью уменьшения трения между ними, а также частичного отбора тепла.
Система охлаждения необходима для поддержания нормального теплового режима дизеля. В дизелях применяется жидкостная, обычно водяная, система охлаждения.
Система питания предназначена для точно дозированной и своевременной подачи топлива, а также воздуха в цилиндры дизеля и их тщательной фильтрации.
Система пуска служит для пуска дизеля.
На рисунке 3, а, б (см. форзац) показаны разрезы дизеля Д-240 (Д-240Л), которые позволяют ознакомиться с его общим устройством.
Рис. 3. Дизель. Д-240 (Д-240Л):
а продольный разрез; б- поперечный разрез, 1 коленчатый вал; 2 — масляный картер;.3 — приемник масляного насоса; 4 — масляный насос; 5 — амортизатор, 6 — вентилятор; 7 — водяной насос; 8 — поршневой палец; 9 — Поршень; 10 — клапан; 11 — ось коромысел; 12 — воздухоочиститель; 13 — штанга; 14- маховик; 15 — распределительный вал; 16 — шатун; 17- гильза, 18 масляный фильтр, 19 фильтр грубой очистки топлива; 20 — выпускной коллектор; 21 — головка цилиндров; 22 — крышка головки; 23 — колпак крышки; 24 электрофакельный подогреватель с топливным бачком; 25 — впускной коллектор; 26 — форсунка; 27 — фильтр тонкой очистки топлива. 28 — топливный насос
С чего состоит двигатель трактора
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.
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.
Двигатели тракторов. Устройство и топливная система
На тракторы и минитракторы современных моделей сегодня в основном устанавливаются четырехтактные моторы. Эти двигатели хорошо зарекомендовали себя как очень экономичные благодаря высокому крутящему моменту на малой частоте вращения. Тракторы прошлого оснащались паровыми двигателями, бензиновыми или карбюраторными моторами, можно было встретить тракторы, на которых устанавливался керосиновый калоризаторный движок.
Сверхлегкие тракторы (минитракторы или маленькие тракторы), предназначенные для газонных или садовых работ, в своем оснащении имеют двигатели, работающие на бензине; мощные тракторы работают при помощи газовых турбин. Некоторые модели тракторов, предназначенные для работы в закрытом пространстве, имеют электродвигатель, питание на который подается при помощи кабеля или троллейных проводов.
Минитракторы и легкие тракторы, тяговый класс которых не превышает 1 тс, снабжаются дизельными моторами с воздушным охлаждением мощностью не более 50 лошадиных сил. Эти двигатели просты по своей конструкции, они недорогие по стоимости и могут работать на топливе не самого высокого качества. К недостаткам этих моторов относятся повышенный шум, существенная энергозатратность для осуществления работы вентилятора и проблематичность регулировки теплового режима.
Тракторы отечественного производства, например, пропашной трактор Т25 или Т40, самоходное шасси Т16, в своем оснащении имеют моторы с воздушным охлаждением. Тяжелые тракторы промышленного назначения комплектуются дизельными двигателями с жидкостным охлаждением. Но существуют модели, к примеру, промышленный трактор Т330, конструкцией которого предусмотрен мотор мощностью 330 лошадиных сил с воздушным охлаждением.
Блок-картер – основа двигателя трактора
Основной деталью остова тракторного мотора является блок-картер. Это деталь сложной формы, изготовленная путем литья из чугуна или алюминия. В блок-картере объединены опоры коленвала и газораспределительного устройства, гильзы цилиндров. К нижней части блок-картера присоединены нижние опоры коленвала и она закрыта навесным или несущим масляным поддоном. Спереди блока-картера располагается привод газораспределительного устройства и вспомогательные системы. Задняя часть служит для соединения блока-картера и деталей трансмиссии.
В двигателях воздушного охлаждения, как правило, единый блок-картер отсутствует. Цилиндры этих моторов съемные, а для более эффективного отвода тепла снаружи они имеют форму радиаторных ребер.
Головка блока цилиндров тракторных двигателей изготавливается путем литья из алюминиевых сплавов или из чугуна, в ней размещены каналы газообмена, клапаны, части газораспределяющего устройства и места посадки топливных форсунок. Иногда в блоке головки цилиндров двигателя размещается камера сгорания, которая может быть неразделенного или разделенного типа.
Головки блоков цилиндров моторов, которые охлаждаются с помощью воздуха, снаружи имеют радиатор, а конструкцией головки блока цилиндров двигателей с жидкостным охлаждением внутри предусмотрены каналы для перемещения охлаждающей жидкости.
Двигатель трактора имеет практически такой же по конструкции кривошипно-шатунный механизм, как и мотор автомобиля. Но, в отличие от автомобильного, на поршень двигателя трактора передается больше силы от давления газов и меньше от инерционных сил. По этой причине поршни тракторных моторов чаще всего изготавливают из чугуна, однако, прослеживается тенденция внедрения в современные двигатели поршней из алюминия. В мощных тракторных двигателях используется принудительное охлаждение маслом.
Коленчатый вал тракторного мотора обычно представляет собой цельную, кованую из стали конструкцию. Модели тракторов прошлых лет укомплектовывались сборными коленчатыми валами. Опоры коленвала тракторного двигателя представляют собой подшипники скольжения, смазка которых осуществляется под давлением. Каждая коренная шейка коленчатого вала тракторного мотора имеет собственную опору.
Виды конструкций тракторных двигателей
На тракторах обычно устанавливаются V-образные или рядные двигатели. Моторы с рядным расположением цилиндров распространены на моделях тракторов для пропашных работ. Тракторы для других видов работ в своем оснащении имеют моторы с V-образным расположением цилиндров. Эти двигатели более компактны, имеют короткий жесткий коленвал.
При одинаковом объеме двигатель автомобиля и двигатель трактора отличаются количеством цилиндров – у тракторного мотора оно меньше, как и соотношение диаметра к ходу поршня. Такая разница объясняется необходимостью достижения более высоких значений крутящего момента и меньшей частотой вращения. Двигатели современных моделей тракторов по своим значениям частоты вращения и другим характеристикам становятся все более похожими на автомобильные моторы.
Устройство газораспределения на тракторных моторах от автомобильных отличается немногим. На двигателях трактора клапаны расположены в головке блока цилиндров, а распредвал находится в блок-картере и передает движение при помощи тяг и коромысел. Эта конструкция характеризуется основным, но не существенным для трактора недостатком, – высокой инерционностью. Механизм газораспределения на тракторах устаревших моделей имел декомпрессионное устройство, с помощью которого можно было раскрутить коленвал при запуске мотора без сжатия воздуха в его цилиндрах. Механизм для декомпрессии состоял из кулачкового вала, который путем воздействия на впускные клапаны оставлял их открытыми. Современные системы пуска постоянно усовершенствуются, поэтому на современных моделях тракторов декомпрессионные механизмы отсутствуют.
Система смазки двигателей тракторов
Двигатели тракторов обычно имеют комбинированную систему смазки. Смазка подшипников коленвала и распредвала осуществляется под давлением, остальные трущиеся узлы – при помощи разбрызгивания. Система смазки двигателя трактора обычно состоит из насоса и емкости с маслом в блок-картере. Тракторы большой мощности оснащаются двигателями с так называемым сухим картером, то есть, при помощи насоса масло из блок-картера подается в масляный бак, где отстаивается и перестает быть пенистым. Конструкционно такая система более сложна, однако, она значительно продлевает срок эксплуатации масла, так как оно в этом случае не подвергается длительному воздействию высоких температур и картерных газов.
Для очищения масла на тракторах старых моделей использовался центробежный способ. Современные модели тракторов укомплектованы комбинированными системами очистки, кроме того, на них используются бумажные фильтры по типу автомобильных.
Масло, используемое в двигателях тракторов, подвергается гораздо более серьезным тепловым нагрузкам, нежели в автомобильных. Именно по этой причине требуется его охлаждение. Для охлаждения масла в системе смазки двигателей тракторов установлены масляные радиаторы или ребристые поверхности масляного поддона или бака охлаждаются при помощи воздушного потока. В двигателях современных тракторов используются высококачественные масла, более устойчивые к воздействию высоких температур, поэтому на таких моделях масляные радиаторы могут и не устанавливаться.
Воздух, который подается на двигатель трактора, обязательно должен быть очищенным. Учитывая тот факт, что работа трактора практически всегда ведется в условиях повышенной загрязненности воздуха (пыль, остатки травы, листвы, насекомые), машины оснащаются многоступенчатыми фильтрами очистки воздуха. Первая ступень воздухоочистителя состоит из быстро вращающегося цилиндра с металлической сеткой и задерживает крупные частицы, загрязняющие воздух. Благодаря центробежной силе, возникающей в цилиндре при вращении, крупный мусор не попадает на сетку. Вторая ступень представляет собой циклонный очиститель и предназначена для удаления из воздуха пыли. Циклонные уловители удерживают большое количество пыли, и поэтому крайне важна их автоматическая очистка без остановки мотора трактора. При помощи эжекционной системы пыль, попавшая на поддон уловителя, попадает в выхлопную систему, посредством которой и выводится. На третьей стадии фильтрации происходит полная и окончательная очистка воздуха. Старые модели тракторов для завершающего этапа очистки воздуха комплектовались волокнистыми маслонаполненными фильтрами. Современные модели тракторов имеют бумажные фильтры типа автомобильных. В тех случаях, когда работа трактора ведется на угольных разработках, для улавливания угольной пыли используется фильтр увлажнитель.
Двигатели тракторов, как правило, имеют турбонаддув, эта конструкция позволяет добиться повышения мощности мотора при малых оборотах. За счет работы регулируемого турбонагнетателя возможно обеспечить постоянную мощность двигателя трактора независимо от диапазона частоты вращения. Моторы такой конструкции принято называть двигателями постоянной мощности. Установка таких двигателей на тракторах позволяет использовать трансмиссию с минимальным количеством передач и значительно облегчить труд тракториста. Двигатели постоянной мощности широко используются на тракторах различного назначения.
Топливная система двигателя трактора
Топливная система тракторного мотора состоит из ТНВД, топливных фильтров, форсунок, регулятора, подкачивающей помпы. Использование в старых моделях тракторов блочного топливного насоса высокого давления и механического центробежного регулятора приводило к повышенному расходу горючего, задымлению при переключении с одного режима на другой и нестабильной частоте вращения. Современные требования к экологичности и экономичности машин привели к необходимости разработки сложных видов топливных систем с электронным управлением. Современные тракторы имеют электронную систему управления топливной системой – топливо подается дозированно с учетом множества факторов (количество воздуха в цилиндрах, нагрузка двигателя, скорость трактора и др.). Электронное управление позволило существенно снизить расход топлива и практически исключить загрязнение атмосферы продуктами неполного сгорания.
Запуск двигателя трактора, работающего на дизельном топливе, может осуществляться при помощи электрического или инерционного стартера с ручным управлением, пускового бензинового мотора, сжатого воздуха. В зависимости от применяемого на тракторе пускового устройства двигатели могут иметь несколько модификаций: трактор Т40 – двигатель Д37 может запускаться при помощи электростартера или бензинового мотора; трактор Т25 – запуск двигателя Д21 может производиться инерционным или электростартером; трактор МТЗ-100 – усовершенствованный двигатель Д245 имеет повышенные пусковые качества и модификация с бензиновым мотором ему не требуется. Производство тракторных моторов с пусковым бензиновым двигателем постепенно уходит в прошлое.
