Кшм назначение устройство и принцип работы: Назначение, устройство, принцип работы кривошипно-шатунного механизма


0
Categories : Разное

Содержание

назначение и устройство, обслуживание и ремонт

Двигатель – пожалуй, самый ответственный агрегат в автомобиле. Именно он вырабатывает крутящий момент для дальнейшего движения машины. В основе конструкции ДВС лежит кривошипно-шатунный механизм. Назначение и устройство его будет рассмотрено в нашей сегодняшней статье.

Конструкция

Итак, что это за элемент в двигателе?

Данный механизм воспринимает энергию давления газов и преобразует его в механическую работу. КШМ двигателя внутреннего сгорания объединяет в себе несколько составляющих, а именно:

  • поршень;
  • шатун;
  • коленчатый вал со вкладышами;
  • кольца и втулки.

В совокупности они образуют цилиндро-поршневую группу. Каждая деталь кривошипно-шатунного механизма делает свою работу. При этом элементы взаимосвязаны между собой. Каждая деталь имеет свое устройство и назначение. Кривошипно-шатунный механизм должен выдерживать повышенные ударные и температурные нагрузки. Это обуславливает надежность силового агрегата в целом. Далее мы подробно расскажем о каждой из перечисленных выше составляющей.

Поршень

Данная деталь кривошипно-шатунного механизма воспринимает давление расширяющихся газов после воспламенения горючей смеси в камере. Поршень изготавливается из сплавов алюминия и осуществляет возвратно-поступательные движения в гильзе блока. Конструкция поршня объединяет в себя головку и юбку. Первая может иметь разную форму: вогнутую, плоскую или выпуклую.

На 16-клапанных двигателях ВАЗ зачастую используются поршни с выемками. Они служат для предотвращения столкновения головки поршня с клапанами в случае обрыва ремня ГРМ.

Кольца

Также в конструкции есть кольца:

  • маслосъемное;
  • компрессионные (две штуки).

Последние препятствуют утечкам газов в картер двигателя. А первые служат для удаления излишков масла, что остается на стенках цилиндра при осуществлении хода поршня. Чтобы поршень соединился с шатуном (о нем мы расскажем ниже), в его конструкции также предусмотрены бобышки.

Шатун

Работа кривошипно-шатунного механизма не обходится без этого элемента. Шатун передает толкательные усилия от поршня на коленвал. Данные детали машин и механизмов имеют шарнирное соединения. Обычно шатуны изготавливаются путем ковки или штамповки. Но на спортивных двигателях используются титановые литые элементы. Они более устойчивы к нагрузкам и не деформируются в случае большого толчка. Каково устройство и назначение кривошипно-шатунного механизма? Конструктивно шатун состоит из трех частей:

  • верхней головки;
  • стрежня;
  • нижней головки.

Вверху данный элемент соединяется с поршнем при помощи пальца. Вращение детали осуществляется в тех самых бобышках. Такой тип пальца называется плавающим. Стержень у шатуна имеет двутавровое сечение. Нижняя часть является разборной. Это нужно для того, чтобы производить его демонтаж с коленчатого вала в случае неисправностей. Нижняя головка соединяется с шейкой коленчатого вала. Устройство последнего мы рассмотрим прямо сейчас.

Коленчатый вал

Данный элемент является основной составляющей в устройстве кривошипно-шатунного механизма. Назначение его в следующем. Коленчатый вал воспринимает нагрузки от шатуна. Далее он преобразует их в крутящий момент, который впоследствии передается на коробку через механизм сцепления. На конце вала закреплен маховик. Именно он является заключительной частью в конструкции двигателя. Может быть одно- и двухмассовым. На конце имеет зубчатый венец. Он нужен для зацепления с шестерней стартера в случае запуска двигателя. Что касается самого вала, он изготавливается из высокопрочных сортов стали и чугуна. Элемент состоит из шатунных и коренных шеек, что соединяются «щеками». Последние вращаются во вкладышах (подшипники скольжения) и могут быть разъемными. Внутри щек и шеек есть отверстия для подачи масла. Смазка проникает под давлением от 1 до 5 Бар, в зависимости от нагруженности ДВС.

Во время работы двигателя может возникать дисбаланс вала. Чтобы его предотвратить, в конструкции предусмотрен гаситель крутильных колебаний. Он являет собой два металлических кольца, что соединяются через упругую среду (моторное масло). На внешнем кольце гасителя имеется ременной шкив.

Типы ЦПГ

На данный момент существует несколько разновидностей цилиндропоршневой группы. Наиболее популярная – рядная конструкция. Она применяется на всех 4-цилиндровых двигателях. Также есть рядные «шестерки» и даже «восьмерки». Данная конструкция предполагает размещение оси цилиндров в одной плоскости. Рядные двигатели отличаются высокой сбалансированностью и малой вибрацией.

Существует также и V–образная конструкция, которая пошла от американцев. Схема кривошипно-шатунного механизма V-8 представлена ниже на фото.

Как видите, здесь цилиндры располагаются в двух плоскостях. Обычно они находятся под углом от 75 до 90 градусов относительно друг друга. Благодаря такой конструкции, можно существенно сэкономить место в подкапотном пространстве. Примером могут послужить 6-цилиндровые моторы от «Опель» С25ХЕ. Этот V-образный двигатель без проблем размещается под капотом поперечно. Если взять рядную «шестерку» от переднеприводного «Вольво», она будет заметно скрадывать место под капотом.

Но за компактность приходится платить меньшей виброустойчивостью. Еще одна схема размещения цилиндров – оппозитная. Практикуется на японских автомобилях «Субару». Оси цилиндров размещены тоже в двух плоскостях. Но в отличие от V-образной конструкции, здесь они находятся под углом 180 градусов. Основные плюсы – низкий центр тяжести и отличная балансировка. Но такие двигатели очень дорогие в производстве.

Ремонт и обслуживание кривошипно-шатунного механизма

Обслуживание любого КШП предполагает лишь регулярную замену масла в двигателе. В случае ремонта уделяется внимание следующим элементам:

  • Кольцам поршней. При залегании они меняются на новые.
  • Вкладышам коленчатого вала. При существенной выработке или проворачивании подшипника скольжения – замена на новый.
  • Поршневым пальцам. Они тоже имеют выработку.
  • Самим поршням. При детонации возможен прогар головки, что влечет за собой снижение компрессии, троение, жор масла и прочие неполадки с двигателем.

Зачастую подобные неисправности возникают при несвоевременной замене масла и фильтра, а также при использовании низкооктанового бензина. Также ремонт КШМ может понадобится при постоянных нагрузках и при высоком пробеге. Детали машин и механизмов обычно имеют высокий запас прочности. Но есть случаи, когда вкладыши проворачивало уже на 120 тысячах километров, прогорали клапаны и поршни. Все это является следствием несвоевременного обслуживания силового агрегата.

Итак, мы выяснили, что являет собой кривошипно-шатунный механизм, из каких элементов он состоит.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) — назначение и принцип работы, конструкция, основные детали КШМ

Назначение и характеристика

Кривошипно-шатунным называется механизм, осуществляющий рабочий процесс двигателя.

Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала.

Кривошипно-шатунный механизм определяет тип двигателя по расположению цилиндров.

В двигателях автомобилей применяются различные кривошипно-шатунные механизмы (рисунок 1): однорядные кривошипно-шатунные механизмы с вертикальным перемещением поршней и с перемещением поршней под углом применяются в рядных двигателях; двухрядные кривошипно-шатунные механизмы с перемещением поршней под углом применяются в V-образных двигателях; одно- и двухрядные кривошипно-шатунные механизмы с горизонтальным перемещением поршней находят применение в тех случаях, когда ограничены габаритные размеры двигателя по высоте.

Рисунок 1 – Типы кривошипно-шатунных механизмов, классифицированных по различным признакам.

Конструкция кривошипно-шатунного механизма.

В кривошипно-шатунный механизм входят блок цилиндров с картером и головкой цилиндров, шатунно-поршневая группа и коленчатый вал с маховиком.

Блок цилиндров 11 (рисунок 2) с картером 10 и головка 8 цилиндров являются неподвижными частями кривошипно-шатунного механизма.

К подвижным частям механизма относятся коленчатый вал 34 с маховиком 43 и детали шатунно-поршневой группы – поршни 24, поршневые кольца 18 и 19, поршневые пальцы 26 и шатуны 27.

Рисунок 2 – Кривошипно-шатунный механизм двигателей легковых автомобилей

1, 6 – крышки; 2 – опора; 3, 9 – полости; 4, 5 – прокладки; 7 – горловина; 8, 22, 28, 30 – головки; 10 – картер; 11 – блок цилиндров; 12 – 16, 20 – приливы; 17, 33 – отверстия; 18, 19 – кольца; 21 – канавки; 23 – днище; 24 – поршень; 25 – юбка; 26 – палец; 27 – шатун; 29 – стержень; 31, 42 – болты; 32, 44 – вкладыши; 34 – коленчатый вал; 35, 40 – концы коленчатого вала; 36, 38 – шейки; 37 – щека; 39 – противовес; 41 – шайба; 43 – маховик; 45 – полукольцо

Блок цилиндров вместе с картером является остовом двигателя. На нем и внутри него размещаются механизмы и устройства двигателя. В блоке 11, выполненном заодно с картером 10 из специального низколегированного чугуна, изготовлены цилиндры двигателя. Внутренние поверхности цилиндров отшлифованы и называются зеркалом цилиндров. Внутри блока между стенками цилиндров и его наружными стенками имеется специальная полость 9, называемая рубашкой охлаждения. В ней циркулирует охлаждающая жидкость системы охлаждения двигателя.

Внутри блока также имеются каналы и масляная магистраль смазочной системы, по которой подводится масло к трущимся деталям двигателя. В нижней части блока цилиндров (в картере) находятся опоры 2 для коренных подшипников коленчатого вала, которые имеют съемные крышки 1, прикрепляемые к блоку самоконтрящимися болтами. В передней части блока расположена полость 3 для цепного привода газораспределительного механизма. Эта полость закрывается крышкой, отлитой из алюминиевого сплава. В левой части блока цилиндров находятся отверстия 17 для подшипников вала привода масляного насоса, в которые запрессованы свертные сталеалюминиевые втулки. С правой стороны блока в передней его части имеются фланец для установки насоса охлаждающей жидкости и кронштейн для крепления генератора. На блоке цилиндров имеются специальные приливы для: 12 – крепления кронштейнов подвески двигателя; 13 – маслоотделителя системы вентиляции картера двигателя; 14 – топливного насоса; 15 – масляного фильтра; 16 – распределителя зажигания. Снизу блок цилиндров закрывается масляным поддоном, а к заднему его торцу прикрепляется картер сцепления. Для повышения жесткости нижняя плоскость блока цилиндров несколько опущена относительно оси коленчатого вала.

В отличие от блока, отлитого совместно с цилиндрами, на рисунке 3 представлен блок 4 цилиндров с картером 5, отлитые из алюминиевого сплава отдельно от цилиндров. Цилиндрами являются легкосъемные чугунные гильзы 2, устанавливаемые в гнезда 6 блока с уплотнительными кольцами 1 и закрытые сверху головкой блока с уплотнительной прокладкой.

Рисунок 3 – Блок двигателя со съемными гильзами цилиндров

1 – кольцо; 2 – гильза; 3 – полость; 4 – блок; 5 – картер; 6 – гнездо

Внутренняя поверхность гильз обработана шлифованием. Для уменьшения изнашивания в верхней части гильз установлены вставки из специального чугуна.

Съемные гильзы цилиндров повышают долговечность двигателя, упрощают его сборку, эксплуатацию и ремонт.

Между наружной поверхностью гильз цилиндров и внутренними стенками блока находится полость 3, которая является рубашкой охлаждения двигателя. В ней циркулирует охлаждающая жидкость, омывающая гильзы цилиндров, которые называются мокрыми из-за соприкосновения с жидкостью.

Головка блока цилиндров закрывает цилиндры сверху и служит для размещения в ней камер сгорания, клапанного механизма и каналов для подвода горючей смеси и отвода отработавших газов. Головка 8 блока цилиндров (см. рисунок 2) выполнена общей для всех цилиндров, отлита из алюминиевого сплава и имеет камеры сгорания клиновидной формы. В ней имеются рубашка охлаждения и резьбовые отверстия для свечей зажигания. В головку запрессованы седла и направляющие втулки клапанов, изготовленные из чугуна. Головка крепится к блоку цилиндров болтами. Между головкой и блоком цилиндров установлена металлоасбестовая прокладка 4, обеспечивающая герметичность их соединения. Сверху к головке блока цилиндров шпильками крепится корпус подшипников с распределительным валом, и она закрывается стальной штампованной крышкой 6 с горловиной 7 для заливки масла в двигатель. Для устранения течи масла между крышкой и головкой блока цилиндров установлена уплотняющая прокладка 5. С правой стороны к головке блока цилиндров крепятся шпильками через металлоасбестовую прокладку впускной и выпускной трубопроводы, отлитые соответственно из алюминиевого сплава и чугуна.

Поршень служит для восприятия давления газов при рабочем ходе и осуществления вспомогательных тактов (впуска, сжатия, выпуска). Поршень 24 представляет собой полый цилиндр, отлитый из алюминиевого сплава. Он имеет днище 23, головку 22 и юбку 25. Снизу днище поршня усилено ребрами. В головке поршня выполнены канавки 21 для поршневых колец.

В юбке поршня находятся приливы 20 (бобышки) с отверстиями для поршневого пальца. В бобышках поршня залиты стальные термокомпенсационные пластины, уменьшающие расширение поршня от нагрева и исключающие его заклинивание в цилиндре двигателя. Юбка сделана овальной в поперечном сечении, конусной по высоте и с вырезами в нижней части. Овальность и конусность юбки так же, как и термокомпенсационные пластины, исключают заклинивание поршня, а вырезы – касание поршня с противовесами коленчатого вала. Кроме того, вырезы в юбке уменьшают массу поршня. Для лучшей приработки к цилиндру наружная поверхность юбки поршня покрыта тонким слоем олова. Отверстие в бобышках под поршневой палец смещено относительно диаметральной плоскости поршня. Посредством этого уменьшаются перекашивание и удары при переходе его через верхнюю мертвую точку (

ВМТ).

Поршни двигателей легковых автомобилей могут иметь днища различной конфигурации с целью образования вместе с внутренней поверхностью головки цилиндров камер сгорания необходимой формы. Днища поршней могут быть плоскими, выпуклыми, вогнутыми и с фигурными выемками.

Поршневые кольца уплотняют полость цилиндра, исключают прорыв газов в картер двигателя (компрессионные 19) и попадание масла в камеру сгорания (маслосъемное 18). Кроме того, они отводят теплоту от головки поршня к стенкам цилиндра. Компрессионные и маслосъемные кольца – разрезные. Они изготовлены из специального чугуна. Вследствие упругости кольца плотно прилегают к стенкам цилиндра. При этом между разрезанными концами колец (в замках) сохраняется небольшой зазор (0,2…0,35 мм).

Верхнее компрессионное кольцо, работающее в наиболее тяжелых условиях, имеет бочкообразное сечение для улучшения его приработки. Наружная поверхность его хромирована для повышения износостойкости.

Нижнее компрессионное кольцо имеет сечение скребкового типа (на его наружной поверхности выполнена проточка) и фосфатировано. Кроме основной функции, оно выполняет также дополнительную – маслосбрасывающего кольца.

Маслосъемное кольцо на наружной поверхности имеет проточку и щелевые прорези для отвода во внутреннюю полость поршня масла, снимаемого со стенок цилиндра. На внутренней поверхности оно имеет канавку, в которой устанавливается разжимная витая пружина, обеспечивающая дополнительное прижатие кольца к стенкам цилиндра двигателя.

Поршневой палец служит для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна. Палец 26 – трубчатый, стальной. Для повышения твердости и износостойкости его наружная поверхность подвергается цементации и закаливается токами высокой частоты. Палец запрессовывается в верхнюю головку шатуна с натягом, что исключает его осевое перемещение в поршне, в результате которого могут быть повреждены стенки цилиндра. Поршневой палец свободно вращается в бобышках поршня.

Шатун служит для соединения поршня с коленчатым валом и передачи усилий между ними. Шатун 27 – стальной, кованый, состоит из неразъемной верхней головки 28, стержня 29 двутаврового сечения и разъемной нижней головки 30. Нижней головкой шатун соединяется с коленчатым валом. Съемная половина нижней головки является крышкой шатуна и прикреплена к нему двумя болтами 31. В нижнюю головку шатуна вставляют тонкостенные биметаллические, сталеалюминиевые вкладыши 32 шатунного подшипника. В нижней головке шатуна имеется специальное отверстие 33 для смазывания стенок цилиндра.

Коленчатый вал воспринимает усилия от шатунов и передает создаваемый на нем крутящий момент трансмиссии автомобиля. От него также приводятся в действие различные механизмы двигателя (газораспределительный механизм, масляный насос, распределитель зажигания, насос охлаждающей жидкости и др.).

Коленчатый вал 34 – пятиопорный, отлит из специального высокопрочного чугуна. Он состоит из коренных 35 и шатунных 38 шеек, щек 37, противовесов 39, переднего 35 и заднего 40 концов. Коренными шейками коленчатый вал установлен в подшипниках (коренных опорах) картера двигателя, вкладыши 44 которых тонкостенные, биметаллические, сталеалюминиевые.

К шатунным шейкам коленчатого вала присоединяют нижние головки шатунов. Шатунные подшипники смазываются по каналам, соединяющим коренные шейки с шатунными. Щеки соединяют коренные и шатунные шейки коленчатого вала, а противовесы разгружают коренные подшипники от центробежных сил неуравновешенных масс.

На переднем конце коленчатого вала крепятся: ведущая звездочка цепного привода газораспределительного механизма; шкив ременной передачи для привода вентилятора, насоса охлаждающей жидкости, генератора; храповик для поворачивания вала вручную пусковой рукояткой. В заднем конце коленчатого вала имеется специальное гнездо для установки подшипника первичного (ведущего) вала коробки передач. К торцу заднего конца вала с помощью специальной шайбы 41 болтами 42 крепится маховик 43.

От осевых перемещений коленчатый вал фиксируется двумя опорными полукольцами 45, которые установлены в блоке цилиндров двигателя по обе стороны заднего коренного подшипника. Причем с передней стороны подшипника ставится сталеалюминиевое кольцо, а с задней – из спеченных материалов (металлокерамическое).

Маховик обеспечивает равномерное вращение коленчатого вала, накапливает энергию при рабочем ходе для вращения вала при подготовительных тактах и выводит детали кривошипно-шатунного механизма из мертвых точек. Энергия, накопленная маховиком, облегчает пуск двигателя и обеспечивает трогание автомобиля с места. Маховик 43 представляет собой массивный диск, отлитый из чугуна. На обод маховика напрессован стальной зубчатый венец, предназначенный для пуска двигателя электрическим стартером. К маховику крепятся детали сцепления. Маховик, будучи деталью кривошипно-шатунного механизма, является также одной из ведущих частей сцепления.

Другие статьи по системам двигателя

Кривошипно-шатунный механизм

Учащийся должен знать:

· назначение, устройство и принцип действия КШМ, особенности устройства КШМ двухтактного и четырехтактного двигателей.

· неисправности КШМ и способы их устранения.

· требования по охране труда, описывает безопасные методы и приемы работы по устранению неисправностей КШМ.

Методические указания.

 

При изучении темы необходимо ознакомиться c назначением, общем устройстве и принципе действия КШМ, об особенностях устройства КШМ двухтактных и четырехтактных двигателей, о возможных неисправностях КШМ и способах их устранения, требованиях по охране труда, безопасных методах и приемах работы по устранению неисправностей КШМ

 

Литература:

1; 4.

                       Вопросы для самоконтроля:

1.Назовите что является кривошипно-шатунным механизмом(КШМ)?

2.Опишите составные подвижных и неподвижных ?

3.Охарактеризуйте работу кривошипно-шатунного механизма?

 

 

Газораспределительный механизм

Учащийся должен знать:

· назначение, устройство и принцип действия ГРМ и ДКМ.

· отдельные детали ГРМ и ДКМ, неисправности, их причины и способы устранения. требования по охране труда, безопасные методы и приемы работы по устранению неисправностей ГРМ и ДКМ.

Методические указания.

 

При изучении темы необходимо ознакомиться с назначением, устройстве, принципе действия ГРМ и ДКМ, об устройстве их отдельных деталей, о неисправностях ГРМ и ДКМ, об их причинах и способах устранения, о требованиях по охране труда, безопасных методах и приемах работы по устранению неисправностей ГРМ и ДКМ.

 

Литература:

1; 4.

                       Вопросы для самоконтроля:

1.Назовите составные части газораспределительного механизма?

2.Опишите для чего служит газораспределительный механизм?

3.Охарактеризуйте работу газораспределительного механизма?

 

Система питания автотракторных двигателей

Учащийся должен знать:

 

· виды топлива для автотракторных двигателей.

· назначение, устройство и принцип действия сборочных единиц системы питания карбюраторного и дизельного двигателей

· неисправности сборочных единиц системы питания двигателей, их причины и способы устранения.

· требования по охране труда, описывает безопасные методы и приемы работы по устранению неисправностей карбюраторного и дизельного двигателей.

Методические указания.

 

При изучении темы необходимо ознакомиться с видами топлива для автотракторных двигателей, назначении, устройстве и принципе действия системы питания карбюраторного и дизельного двигателей,неисправностях сборочных единиц системы питания двигателей, об их причинах и способах устранения, о требованиях по охране труда, безопасных методах и приемах работы по устранению неисправностей карбюраторного и дизельного двигателей.

 

Литература:

1; 4.

                       Вопросы для самоконтроля:

1.Назовите что является двигателем внутреннего сгорания?

2.Опишите способы питания?

3.Сравните системы питания двигателей?

 

Система смазки

Учащийся должен знать:

· виды моторных масел. Объясняет назначение, устройство и принцип действия системы смазки ДВС, особенности устройства системы смазки двух- и четырехтактных двигателей.

· основные неисправности сборочных единиц системы смазки, их причины и способы устранения.

· требования по охране труда, описывает безопасные методы и приемы работы по устранению неисправностей системы смазки ДВС

Методические указания.

При изучении темы необходимо ознакомиться c видами моторных масел, назначении, устройстве и принципе действия системы смазки ДВС, об особенностях устройства системы смазки двух- и четырехтактные двигателей, о возможных неисправностях сборочных единиц системы смазки, об их причинах и способах устранения, о требованиях по охране труда, безопасных методах и приемах работы по устранению неисправностей системы смазки ДВС.

 

Литература:

1; 4.

                       Вопросы для самоконтроля:

1.Назовите причины из-за которых необходима система смазки?

 2.Опишите устройство системы смазки?

 3.Классифицируйте виды систем смазок?

 

Система охлаждения

Учащийся должен знать:

· назначение, устройство и принцип действия воздушной и жидкостной систем охлаждения, обосновывает их достоинства и недостатки.

· особенности устройства системы охлаждения бензопил и мотокусторезов, основные неисправности системы охлаждения, их причины и способы устранения.

· требования по охране труда, описывает безопасные методы и приемы работы по устранению неисправностей системы охлаждения

Методические указания.

При изучении темы необходимо ознакомиться c назначением, устройстве и принципе действия воздушной и жидкостной систем охлаждения, об их достоинствах и недостатках, особенностях устройства системы охлаждения бензопил и мотокусторезов, о неисправностяхни_+по охране труда, безопасных методах и приемах работы по устранению неисправностей системы охлаждения.

 

Литература:

1; 4.

                       Вопросы для самоконтроля:

1.Назовите назначение системы охлаждения?

2.Опишите систему охлаждения?

3.Классифицируйте системы смазки?

 

 

Электрооборудование

Учащийся должен знать:

· источники электрического тока.

· устройство и принцип действия систем зажигания, освещения и сигнализации

· основные неисправности электрооборудования, их причины и способы их устранения.

· требования по охране труда, описывает безопасные методы и приемы работы по устранению неисправностей электрооборудования

Методические указания.

 

При изучении темы необходимо ознакомиться c источниками электрического тока, устройстве и принципе действия систем зажигания, освещения и сигнализации, основных неисправностях электрооборудования, их причинах и способах устранения, о требованиях по охране труда, безопасных методах и приемах работы по устранению неисправностей электрооборудования.

Литература:

1; 4.

                       Вопросы для самоконтроля:

1.Выскажите что собой представляет электрооборудование электрических машин?

2.Изложите для чего нужна электрическая система питания?

3.Охарактеризуйте основные моменты при работе с электрической системой питания?

Система пуска двигателей

Учащийся должен знать:

 

· способы пуска двигателей.

· устройство и принцип действия пускового двигателя, электростартера, подогревательных устройств.

· основные неисправности системы пуска двигателей, их причины и способы устранения.

· требования по охране труда, описывает безопасные методы и приемы работы при осуществлении пуска двигателей.

Методические указания.

При изучении темы необходимо ознакомиться cо способами пуска двигателей, об устройстве и принципе действия пускового двигателя, электростартера, подогревательных устройств, основных неисправностях системы пуска двигателей, о причинах и способах их устранения, требованиях по охране труда, безопасных методах и приемах работы при осуществлении пуска двигателей.

Литература:

1; 4.

                       Вопросы для самоконтроля:

1.Назовите виды стартеров?

2.Опишите как происходит пуск двигателя?

3.Охарактеризуйте как происходит пуск двигателя при помощи пускового двигателя?

Устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания

 

 

Для того, чтобы понять принцип работы ГРМ, нужно иметь некоторые представления о самом двигателе и его строении. Давайте разберемся со всем более подробно:

 

 

 

В устройстве двигателя поршень является ключевым элементом рабочего процесса. Поршень выполнен в виде металлического пустотелого стакана, расположенного сферическим дном (головка поршня) вверх. Направляющая часть поршня, иначе называемая юбкой, имеет неглубокие канавки, предназначенные для фиксации в них поршневых колец. Назначение поршневых колец – обеспечивать, во-первых, герметичность надпоршневого пространства, где при работе двигателя происходит мгновенное сгорание бензиново-воздушной смеси и образующийся расширяющийся газ не мог, обогнув юбку, устремиться под поршень. Во-вторых, кольца предотвращают попадание масла, находящегося под поршнем, в надпоршневое пространство. Таким образом, кольца в поршне выполняют функцию уплотнителей. Нижнее (нижние) поршневое кольцо называется маслосъемным, а верхнее (верхние) – компрессионным, то есть обеспечивающим высокую степень сжатия смеси.

Когда из карбюратора или инжектора внутрь цилиндра попадает топливно-воздушная или топливная смесь, она сжимается поршнем при его движении вверх и поджигается электрическим разрядом от свечи системы зажигания (в дизеле происходит самовоспламенение смеси за счет резкого сжатия). Образующиеся газы сгорания имеют значительно больший объем, чем исходная топливная смесь, и, расширяясь, резко толкают поршень вниз. Таким образом тепловая энергия топлива преобразуется в возвратно-поступательное (вверх-вниз) движение поршня в цилиндре.

Далее необходимо преобразовать это движение во вращение вала. Происходит это следующим образом: внутри юбки поршня расположен палец, на котором закрепляется верхняя часть шатуна, последний шарнирно зафиксирован на кривошипе коленчатого вала. Коленвал свободно вращается на опорных подшипниках, что расположены в картере двигателя внутреннего сгорания. При движении поршня шатун начинает вращать коленвал, с которого крутящий момент передается на трансмиссию и – далее через систему шестерен – на ведущие колеса.

Технические характеристики двигателя.Характеристики двигателя При движении вверх-вниз у поршня есть два положения, которые называются мертвыми точками. Верхняя мертвая точка (ВМТ) – это момент максимального подъема головки и всего поршня вверх, после чего он начинает движение вниз; нижняя мертвая точка (НМТ) – самое нижнее положение поршня, после которого вектор направления меняется и поршень устремляется вверх. Расстояние между ВМТ и НМТ названо ходом поршня, объем верхней части цилиндра при положении поршня в ВМТ образует камеру сгорания, а максимальный объем цилиндра при положении поршня в НМТ принято называть полным объемом цилиндра. Разница между полным объемом и объемом камеры сгорания получила наименование рабочего объема цилиндра.


Суммарный рабочий объем всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания указывается в технических характеристиках двигателя, выражается в литрах, поэтому в обиходе именуется литражом двигателя. Второй важнейшей характеристикой любого ДВС является степень сжатия (СС), определяемая как частное от деления полного объема на объем камеры сгорания. У карбюраторных двигателей СС варьирует в интервале от 6 до 14, у дизелей – от 16 до 30. Именно этот показатель, наряду с объемом двигателя, определяет его мощность, экономичность и полноту сгорания топливо-воздушной смеси, что влияет на токсичность выбросов при работе ДВС.
Мощность двигателя имеет бинарное обозначение – в лошадиных силах (л.с.) и в киловаттах (кВт). Для перевода единиц одна в другую применяется коэффициент 0,735, то есть 1 л.с. = 0,735 кВт.
Рабочий цикл четырехтактного ДВС определяется двумя оборотами коленчатого вала – по пол-оборота на такт, соответствующий одному ходу поршня. Если двигатель одноцилиндровый, то в его работе наблюдается неравномерность: резкое ускорение хода поршня при взрывном сгорании смеси и замедление его по мере приближения к НМТ и далее. Для того, чтобы эту неравномерность купировать, на валу за пределами корпуса мотора устанавливается массивный диск-маховик с большой инерционностью, благодаря чему момент вращения вала во времени становится более стабильным.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания


Современный автомобиль, чаше всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Таких двигателей существует огромное множество. Различаются они объемом, количеством цилиндров, мощностью, скоростью вращения, используемым топливом (дизельные, бензиновые и газовые ДВС). Но, принципиально, устройство двигателя внутреннего сгорания, похоже.
Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание понятно. Внутри двигателя сгорает топливо. А почему 4 такта двигателя, что это такое? Действительно, бывают и двухтактные двигатели. Но на автомобилях они используются крайне редко.
Четырехтактным двигатель называется из-за того, что его работу можно разделить на четыре, равные по времени, части. Поршень четыре раза пройдет по цилиндру – два раза вверх и два раза вниз. Такт начинается при нахождении поршня в крайней нижней или верхней точке. У автомобилистов-механиков это называется верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ).

Первый такт — такт впуска

 

Первый такт, он же впускной, начинается с ВМТ (верхней мертвой точки). Двигаясь вниз, поршень, всасывает в цилиндр топливовоздушную смесь. Работа этого такта происходит при открытом клапане впуска. Кстати, существует много двигателей с несколькими впускными клапанами. Их количество, размер, время нахождения в открытом состоянии может существенно повлиять на мощность двигателя. Есть двигатели, в которых, в зависимости от нажатия на педаль газа, происходит принудительное увеличение времени нахождения впускных клапанов в открытом состоянии. Это сделано для увеличения количества всасываемого топлива, которое, после возгорания, увеличивает мощность двигателя. Автомобиль, в этом случае, может гораздо быстрее ускориться.

Второй такт — такт сжатия

 

Следующий такт работы двигателя – такт сжатия. После того как поршень достиг нижней точки, он начинает подниматься вверх, тем самым, сжимая смесь, которая попала в цилиндр в такт впуска. Топливная смесь сжимается до объемов камеры сгорания. Что это за такая камера? Свободное пространство между верхней частью поршня и верхней частью цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке называется камерой сгорания. Клапаны, в этот такт работы двигателя закрыты полностью. Чем плотнее они закрыты, тем сжатие происходит качественнее. Большое значение имеет, в данном случае, состояние поршня, цилиндра, поршневых колец. Если имеются большие зазоры, то хорошего сжатия не получится, а соответственно, мощность такого двигателя будет гораздо ниже. Компрессию можно проверить специальным прибором. По величине компрессии можно сделать вывод о степени износа двигателя.

Третий такт — рабочий ход

 

Третий такт – рабочий, начинается с ВМТ. Рабочим он называется неслучайно. Ведь именно в этом такте происходит действие, заставляющее автомобиль двигаться. В этом такте в работу вступает система зажигания. Почему эта система так называется? Да потому, что она отвечает за поджигание топливной смеси, сжатой в цилиндре, в камере сгорания. Работает это очень просто – свеча системы дает искру. Справедливости ради, стоит заметить, что искра выдается на свече зажигания за несколько градусов до достижения поршнем верхней точки. Эти градусы, в современном двигателе, регулируются автоматически «мозгами» автомобиля.
После того как топливо загорится, происходит взрыв – оно резко увеличивается в объеме, заставляя поршень двигаться вниз. Клапаны в этом такте работы двигателя, как и в предыдущем, находятся в закрытом состоянии.

Четвертый такт — такт выпуска

 

Четвертый такт работы двигателя, последний – выпускной. Достигнув нижней точки, после рабочего такта, в двигателе начинает открываться выпускной клапан. Таких клапанов, как и впускных, может быть несколько. Двигаясь вверх, поршень через этот клапан удаляет отработавшие газы из цилиндра – вентилирует его. От четкой работы клапанов зависит степень сжатия в цилиндрах, полное удаление отработанных газов и необходимое количество всасываемой топливно-воздушной смеси.

После четвертого такта наступает черед первого. Процесс повторяется циклически. А за счет чего происходит вращение – работа двигателя внутреннего сгорания все 4 такта, что заставляет поршень подниматься и опускаться в тактах сжатия, выпуска и впуска? Дело в том, что не вся энергия, получаемая в рабочем такте, направляется на движение автомобиля. Часть энергии идет на раскручивание маховика. А он, под действием инерции, крутит коленчатый вал двигателя, перемещая поршень в период «нерабочих» тактов.
 

Газораспределительный механизм

 

Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для впрыска топлива и выпуска отработанных газов в двигателях внутреннего сгорания. Сам механизм газораспределения делится на нижнеклапанный, когда распределительный вал находится в блоке цилиндров, и верхнеклапанный. Верхнеклапанный механизм подразумевает нахождение распредвала в головке блока цилиндров (ГБЦ). Существуют и альтернативные механизмы газораспределения, такие как гильзовая система ГРМ, десмодромная система и механизм с изменяемыми фазами.
Для двухтактных двигателей механизм газораспределения осуществляется при помощи впускных и выпускных окон в цилиндре. Для четырехтактных двигателей самая распространенная система верхнеклапанная, о ней и пойдет речь ниже.

Устройство ГРМ
В верхней части блока цилиндров находится ГБЦ (головка блока цилиндров) с расположенными на ней распределительным валом, клапанами, толкателями или коромыслами. Шкив привода распредвала вынесен за пределы головки блока цилиндров. Для исключения протекания моторного масла из-под клапанной крышки, на шейку распредвала устанавливается сальник. Сама клапанная крышка устанавливается на масло- бензо- стойкую прокладку. Ремень ГРМ или цепь одевается на шкив распредвала и приводится в действие шестерней коленчатого вала. Для натяжения ремня используются натяжные ролики, для цепи натяжные «башмаки». Обычно ремнем ГРМ приводится в действие помпа водяной системы охлаждения, промежуточный вал для системы зажигания и привод насоса высокого давления ТНВД (для дизельных вариантов).
С противоположной стороны распределительного вала посредством прямой передачи или при помощи ремня, могут приводиться в действие вакуумный усилитель, гидроусилитель руля или автомобильный генератор.

Распредвал представляет собой ось с проточенными на ней кулачками. Кулачки расположены по валу так, что в процессе вращения, соприкасаясь с толкателями клапанов, нажимают на них точно в соответствии с рабочими тактами двигателя.


Существуют двигатели и с двумя распредвалами (DOHC) и большим числом клапанов. Как и в первом случае, шкивы приводятся в действие одним ремнем ГРМ и цепью. Каждый распредвал закрывает один тип клапанов впускных или выпускных.
Клапан нажимается коромыслом (ранние версии двигателей) или толкателем. Различают два вида толкателей. Первый – толкатели, где зазор регулируется калибровочными шайбами, второй – гидротолкатели. Гидротолкатель смягчает удар по клапану благодаря маслу, которое находится в нем. Регулировка зазора между кулачком и верхней частью толкателя не требуется.


Принцип работы ГРМ

Весь процесс газораспределения сводится к синхронному вращению коленчатого вала и распределительного вала. А так же открыванию впускных и выпускных клапанов в определенном месте положения поршней.
Для точного расположения распредвала относительно коленвала используются установочные метки. Перед одеванием ремня газораспределительного механизма совмещаются и фиксируются метки. Затем одевается ремень, «освобождаются» шкивы, после чего ремень натягивается натяжным(и) роликами.
При открывании клапана коромыслом происходит следующее: распредвал кулачком «наезжает» на коромысло, которое нажимает на клапан, после прохождения кулачка, клапан под действием пружины закрывается. Клапаны в этом случае располагаются v-образно.
Если в двигателе применены толкатели, то распредвал находится непосредственно над толкателями, при вращении, нажимая своими кулачками на них. Преимущество такого ГРМ малые шумы, небольшая цена, ремонтопригодность.
В цепном двигателе весь процесс газораспределения тот же, только при сборке механизма, цепь одевается на вал совместно со шкивом.
 

Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм (далее сокращенно – КШМ) – механизм двигателя. Основным назначением КШМ является преобразование возвратно-поступательных движений поршня цилиндрической формы во вращательные движения коленчатого вала в двигателе внутреннего сгорания и, наоборот.

Устройство КШМ


Поршень

Поршень имеет вид цилиндра, изготовленного из сплавов алюминия. Основная функция этой детали заключается в превращении в механическую работу изменение давления газа, или наоборот, – нагнетание давления за счет возвратно-поступательного движения.
Поршень представляет собой сложенные воедино днище, головку и юбку, которые выполняют совершенно разные функции. Днище поршня плоской, вогнутой или выпуклой формы содержит в себе камеру сгорания. Головка имеет нарезанные канавки, где размещаются поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные). Компрессионные кольца исключают прорыв газов в картер двигателя, а поршневые маслосъемные кольца способствуют удалению излишков масла на внутренних стенках цилиндра. В юбке расположены две бобышки, обеспечивающие размещение соединяющего поршень с шатуном поршневого пальца.

Шатун

Изготовленный штамповкой или кованый стальной (реже – титановый) шатун имеет шарнирные соединения. Основная роль шатуна состоит в передаче поршневого усилия к коленчатому валу. Конструкция шатуна предполагает наличие верхней и нижней головки, а также стержня с двутавровым сечением. В верхней головке и бобышках находится вращающийся («плавающий») поршневой палец, а нижняя головка – разборная, позволяя, тем самым, обеспечить тесное соединение с шейкой вала. Современная технология контролируемого раскалывания нижней головки позволяет обеспечить высокую точность соединения ее частей.

Коленчатый вал

Изготовленный из стали или чугуна высокой прочности коленчатый вал состоит из шатунных и коренных шеек, соединенных щеками и вращающихся в подшипниках скольжения. Щеки создают противовес шатунным шейкам. Основная функция коленчатого вала состоит в восприятии усилия от шатуна для преобразования его в крутящий момент. Внутри щек и шеек вала предусмотрены отверстия для подачи под давлением масла системой смазки двигателя.

Маховик

Маховик устанавливается на конце коленчатого вала. На сегодняшний день находят широкое применение двухмассовые маховики, имеющие вид двух, упруго соединенных между собой, дисков. Зубчатый венец маховика принимает непосредственное участие в запуске двигателя через стартер.

Блок и головка цилиндров

Блок цилиндров и головка блока цилиндров отливаются из чугуна (реже – сплавов алюминия). В блоке цилиндров предусмотрены рубашки охлаждения, постели для подшипников коленчатого и распределительного валов, а также точки крепления приборов и узлов. Сам цилиндр выполняет функцию направляющей для поршней. Головка блока цилиндра располагает в себе камеру сгорания, впускные-выпускные каналы, специальные резьбовые отверстия для свечей системы зажигания, втулки и запрессованные седла. Герметичность соединения блока цилиндров с головкой обеспечены прокладкой. Кроме того, головка цилиндра закрыта штампованной крышкой, а между ними, как правило, устанавливается прокладка из маслостойкой резины.

В целом, поршень, гильза цилиндров и шатун формируют цилиндр или цилиндропоршневую группу кривошипно-шатунного механизма. Современные двигатели могут иметь до 16 и более цилиндров.

Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) воспринимает давление газов при рабочем ходе и преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленвала. КШМ состоит из блока цилиндров с головкой, поршней с кольцами, поршневых пальцев, шатунов, коленчатого вала, маховика и поддона картера.

Содержание статьи

Устройство КШМ

Блок цилиндров является основной деталью двигателя, к которой крепятся все механизмы и детали. Блоки цилиндров отливают из чугуна или алюминиевого сплава. В той же отливке выполнены картер и стенки рубашки охлаждения, окружающие цилиндры двигателя. В блок цилиндров устанавливают вставные гильзы. Гильзы бывают «мокрые» (охлаждаемые жидкостью) и «сухие». На многих современных двигателях применяются безгильзовые блоки. Внутренняя поверхность гильзы (цилиндра) служит направляющей для поршней.

Блок цилиндров сверху закрывается одной или двумя (в V-образных двигателях) головками цилиндров из алюминиевого сплава. В головке блока цилиндров (ГБЦ) размещены камеры сгорания, в которых имеются резьбовые отверстия для свечей зажигания (в дизелях – для свечей накала). В головках ДВС с непосредственным впрыском также имеется отверстие для форсунок. Для охлаждения камер сгорания вокруг них выполнена специальная рубашка. На головке цилиндров закреплены детали газораспределительного механизма. В ГБЦ выполнены впускные и выпускные каналы и установлены вставные седла и направляющие втулки клапанов. Для создания герметичности между блоком и ГБЦ устанавливается прокладка, а крепление головки к блоку цилиндров осуществлено шпильками с гайками. Головка цилиндров сверху закрывается крышкой. Между ними устанавливается маслоустойчивая прокладка.

Блок цилиндровБлок цилиндров в разрезеГоловка блока цилиндровДетали КШМ

Поршень воспринимает давление газов при рабочем такте и передает его через поршневой палец и шатун на коленчатый вал. Поршень представляет собой перевернутый цилиндрический стакан, отлитый из алюминиевого сплава. В верхней части поршня расположена головка с канавками, в которые вставляются поршневые кольца. Ниже головки выполнена юбка, направляющая движение поршня. В юбке поршня имеются приливы-бобышки с отверстиями для поршневого пальца.

При работе двигателя поршень, нагреваясь, расширится и, если между ним и стенкой цилиндра не будет необходимого зазора, заклинится в цилиндре. Если же зазор будет слишком большим, то часть отработанных газов будет прорываться в картер. Это приведет к падению давления в цилиндре и уменьшению мощности двигателя. Поэтому головку поршня выполняют меньшего диаметра, чем юбку, а саму юбку в поперечном сечении изготавливают не цилиндрической формы, а в виде эллипса с большей осью в плоскости, перпендикулярной поршневому пальцу. На юбке поршня имеется разрез. Из-за овальной формы и разреза юбки предотвращается заклинивание поршня при работе прогретого двигателя. Общее устройство поршней принципиально одинаково, но их конструкции могут отличаться в зависимости от особенностей конкретного двигателя.

Поршневые кольца подразделяются на компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца уплотняют поршень в цилиндре и служат для уменьшения прорыва газов из цилиндров в картер, а маслосъемные снимают излишки масла со стенок цилиндров и предотвращают проникновение масла в камеру сгорания. Кольца, изготовленные из чугуна или стали, имеют разрез (замок). Количество колец в разных двигателях может быть разным.

Поршневой палец шарнирно соединяет поршень с верхней головкой шатуна. Палец изготовлен в виде пустотелого цилиндрического стержня, наружная поверхность которого закалена токами высокой частоты. Осевое перемещение пальца в бобышках поршня ограничивается разрезными стальными кольцами.

Шатун служит для соединения коленчатого вала с поршнем. Шатун состоит из стального стержня двутаврового сечения, верхней неразъемной и нижней разъемной головок. В верхней головке установлен поршневой палец, а нижняя головка крепится на шатунной шейке коленчатого вала. Для уменьшения трения в верхнюю головку шатуна запрессовывается втулка, а в нижнюю, состоящую из двух частей, устанавливаются тонкостенные вкладыши. Обе части нижней головки скрепляются двумя болтами с гайками. К головкам шатуна при работе двигателя подводится масло. В V-образных двигателях на одной шатунной шейке коленвала крепится два шатуна.

Коленчатый вал изготавливается из стали или из высокопрочного чугуна. Он состоит из шатунных и коренных шлифованных шеек, щек и противовесов. Задняя часть вала выполнена в виде фланца, к которому болтами крепится маховик. На переднем конце коленчатого вала закрепляется ременной шкив и звездочка привода распредвала. В шкив может быть интегрирован гаситель крутильных колебаний. Наиболее распространенная конструкция представляет собой два металлических кольца, соединенных через упругую среду (резина-эластомер, вязкое масло).

Количество и расположение шатунных шеек зависят от числа цилиндров и их расположения. Шатунные шейки коленвала многоцилиндрового двигателя выполнены в разных плоскостях, что необходимо для равномерного чередования рабочих тактов в разных цилиндрах. Коренные и шатунные шейки соединяются между собой щеками. Для уменьшения центробежных сил, создаваемых кривошипами, на коленчатом валу выполнены противовесы, а шатунные шейки сделаны полыми. Поверхность коренных и шатунных шеек закаливают токами высокой частоты. В шейках и щеках имеются каналы, предназначенные для подвода масла. В каждой шатунной шейке имеется полость, которая выполняет функцию грязеуловителя. В грязеуловители масло поступает от коренных шеек и при вращении вала частицы грязи, находящиеся в масле, под действием центробежных сил отделяются от масла и оседают на стенках. Очистка грязеуловителей осуществляется через завернутые в их торцы резьбовые пробки только при разборке двигателя. Перемещение вала в продольном направлении ограничивается упорными шайбами. В местах выхода коленчатого вала из картера двигателя имеются сальники и уплотнители, предотвращающие утечку масла.

В работающем двигателе нагрузки на шатунные и коренные шейки коленчатого вала очень велики. Для уменьшения трения шейки вала расположены в подшипниках скольжения, которые выполнены в виде металлических вкладышей, покрытых антифрикционным слоем. Вкладыши состоят из двух половинок. Шатунные подшипники устанавливаются в нижней разъемной головке шатуна, а коренные – в блоке и крышке подшипника. Крышки коренных подшипников прикручиваются болтами к блоку цилиндров и стопорятся во избежание самоотвертывания. Чтобы вкладыши не провертывались, в них делают выступы, а в крышках, седлах и головках шатунов – соответствующие им уступы.

Маховик уменьшает неравномерность работы двигателя, облегчает его пуск и способствует плавному троганию автомобиля с места. Маховик изготовлен в виде массивного чугунного диска и прикреплен к фланцу коленвала болтами с гайками. При изготовлении маховик балансируется вместе с коленчатым валом. Для того чтобы при разборке двигателя балансировка не нарушилась, маховик устанавливается на несимметрично расположенные штифты или болты. Таким образом исключается его неправильная установка. В некоторых двигателях для снижения крутильных колебаний, передаваемых на КПП, применяются двухмассовые маховики, представляющие собой два диска, упруго соединенные между собой. Диски могут смещаться относительно друг друга в радиальном направлении. На ободе маховика наносятся метки, по которым устанавливают поршень первого цилиндра в в.м.т. при установке зажигания или момента начала подачи топлива (для дизелей). Также на обод крепится зубчатый венец, предназначенный для зацепления с бендиксом стартера.

Для уменьшения вибрации в рядных двигателях применяются балансирные валы, расположенные под коленчатым валом в масляном поддоне.

МаховикДвухмассовый маховикБалансирные валыПоддон картера

Картер двигателя отливается заодно с блоком цилиндров. К нему крепятся детали кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов. Для повышения жесткости внутри картера выполнены ребра, в которых расточены гнезда коренных подшипников коленчатого вала. Снизу картер закрывается поддоном, выштампованным из тонкого стального листа. Поддон используется как резервуар для масла и защищает детали двигателя от загрязнения. В нижней части поддона имеется пробка для слива моторного масла. Поддон крепится к картеру болтами. Для предотвращения утечки масла между ними устанавливается прокладка.

Неисправности КШМ

К признакам неисправности КШМ относятся: появление посторонних стуков и шумов, падение мощности двигателя, повышенный расход масла, перерасход топлива, появление дыма в отработанных газах.

Стуки и шумы в двигателе возникают в результате износа его основных деталей и появления между сопряженными деталями увеличенных зазоров. При износе поршня и цилиндра, а также при увеличении зазора между ними возникает звонкий металлический стук, хорошо прослушиваемый при работе холодного двигателя. Резкий металлический стук на всех режимах работы двигателя свидетельствует об увеличении зазора между поршневым пальцем и втулкой верхней головки шатуна. Усиление стука при резком увеличении числа оборотов коленчатого вала свидетельствует об износе вкладышей коренных или шатунных подшипников, причем стук более глухого тона указывает на износ вкладышей коренных подшипников. При большом износе вкладышей возможно резкое падение давление масла. В этом случае эксплуатировать двигатель нельзя.

Падение мощности двигателя возникает при износе или залегании в канавках поршневых колец, износе поршней и цилиндров, а также плохой затяжке головки цилиндров. Эти неисправности вызывают падение компрессии в цилиндре. Компрессию проверяют при помощи компрессометра на теплом двигателе. Для этого выкручивают все свечи, и на место одной из них устанавливают наконечник компрессометра. При полностью открытом дросселе прокручивают двигатель стартером в течение 2-3 секунд. Таким образом последовательно проверяют все цилиндры. Величина компрессии должна быть в пределах, указанных в технических данных двигателя. Разница в компрессии между отдельными цилиндрами не должна превышать 1 кГ/см2.

Повышенный расход масла, перерасход топлива, появление дыма в отработанных газах (при нормальном уровне масла в картере) обычно появляются при залегании поршневых колец или износе колец и цилиндров. Залегание кольца можно устранить без разборки двигателя, залив в цилиндр через отверстие для свечи зажигания специальную жидкость.

Отложение нагара на днищах поршней и камер сгорания снижает теплопроводность, что вызывает перегрев двигателя, падение мощности и повышение расхода топлива.

Трещины в стенках рубашки охлаждения блока и головки блока цилиндров могут появиться в результате замерзания охлаждающей жидкости, заполнения системы охлаждения горячего двигателя холодной охлаждающей жидкостью или в результате перегрева двигателя. Через трещины в блоке цилиндров охлаждающая жидкость может попадать в цилиндры. При этом цвет выхлопных газов становится белым.

8 Кинематика и динамика кшм двигателя » СтудИзба

Устройство КШМ

При рассмотрении устройства КШМ необходимо выделить основные элементы его конструкции: коленвал, коренная шейка, шатунная шейка, шатуны, вкладыши, поршневые кольца (маслосъемные и компрессионные), пальцы и поршни ( см. работа поршня ).

Сложная конструкция вала обеспечивает получение и передачу энергии от поршня с шатуном на последующие узлы и агрегаты. Сам вал собран из элементов, называемых коленами. Колена соединены цилиндрами, расположенными со смещением относительно основной центральной оси в определенном порядке. На техническом языке название этих цилиндров — шейки. Те шейки, что смещены, крепятся к шатунам, соответственно и название — шатунные. Шейки, расположенные вдоль основной оси — коренные. За счет расположения шатунных шеек со смещением относительно центральной оси образуется рычаг. Поршень, опускаясь вниз, через шатун заставляет проворачиваться коленчатый вал.

Варианты конструкций вала представлены на следующем рисунке.

В зависимости от числа цилиндров, а также конструктивных решений ДВС по рас­по­ло­же­нию цилиндров бывает однорядный или двухрядный.

В первом случае (1) цилиндры расположены в одной плоскости относительно коленчатого вала. Если конкретнее, то все они на двигателе расположены вертикально, по центральной оси, а сам вал находится внизу. В двухрядном двигателе (поз. 2 и 3), цилиндры размещены в два ряда под углом друг к другу 60, 90 или 180°, то есть противоположно друг к другу. Возникает вопрос: «А зачем?». Обратимся к физике. Энергия от сгорания рабочей смеси очень большая и значительная доля ее погашения приходится на коренные шейки коленчатого вала, которые хоть и железные, но имеют определенный запас прочности и ресурса. В четырехцилиндровом двигателе автомобиля этот вопрос решается просто: 4 цилиндра — 4 такта рабочего цикла по очереди. В итоге нагрузка на коленвал равномерно распределяется на всех участках. В тех ДВС, где цилиндров больше, или требуется большая мощность, их размещают в «V»-образном виде, дополнительно смягчая нагрузку на коленчатый вал. Таким образом, энергия гасится не вертикально, а под углом, что зна­чи­тель­но смягчает нагрузку на коленчатый вал.

После краткого рассмотрения устройства КШМ необходимо также уделить внимание коленчатому валу. Говоря о нагрузке на коленчатый вал, стоит остановиться на под­шип­ни­ках шеек коленвала. Рассмотрим соединение шатуна с коленчатым валом двигателя.

Те перегрузки, что испытывает вал, не под силу шариковым подшипникам. Здесь и огромное давление, высокая температура, труднодоступность смазки трущихся элементов и высокая скорость вращения. Поэтому именно для шеек применяются подшипники сколь­же­ния, которые обеспечивают работу всего двигателя. Вращение коленчатого вала происходит на вкладышах. Вкладыши делятся на коренные и шатунные. Из коренных вкладышей образуется кольцо вокруг коренных шеек вала. Из шатунных вкладышей по аналогии — вокруг шатунных шеек. Для уменьшения трения скользящие поверхности подшипников и шеек смазываются маслом, подаваемым через отверстия в коленвале под высоким дав­ле­ни­ем.

Значительную работу по обеспечению равномерности и плавности работы двигателя автомобиля выполняет маховик, о котором упоминалось ранее. Это зубчатое колесо на конце вала сглаживает перебои во вращении коленвала и обеспечивает совершение всех «холостых» тактов рабочего цикла каждого цилиндра ДВС.

Теперь обратимся к конструкции поршня двигателя.

Сам поршень представляет собой перевернутую вверх дном банку. Это самое дно имеет плавно вогнутую форму, что улучшает равномерность нагрузки на поршень при совершении рабочего хода и образование рабочей смеси. Поршень крепится к шатуну через палец с подшипником, обеспечивающим колебательные движения шатуна. Стенки поршня носят название «юбка». Она имеет, на первый взгляд, округлую форму, но есть едва заметные отличия.

Первое — это утолщение стенок юбки в направлениях движения шатуна. Поршень с шатуном через палец крепления давят поочередно друг на друга в одной плоскости. В той, которой собственно и двигается шатун относительно поршня. Следовательно, стенки поршня испытывают там большую нагрузку и давление, поэтому и сделаны толще.

Второе — это сужение диаметра юбки к низу. Сделано это для недопущения заклинивания поршня в цилиндре при нагреве и обеспечения смазки трущихся поверхностей юбки поршня и стенки цилиндра. Сами стенки цилиндра настолько гладко и ювелирно выполнены, что сравнимы с поверхностью зеркала. Но тогда остается зазор, который существенно влияет на герметичность цилиндра при такте сжатия и рабочего хода.

Для решения этих противоположных по смыслу проблем, на юбке поршня пре­дус­мот­ре­ны кольца. Именно через них сам поршень соприкасается со стенками цилиндра. На каждом поршне имеется два типа колец — компрессионные и маслосъемные. Комп­рес­си­он­ные кольца обеспечивают герметичность за счет давления сгораемых газов.

Маслосъемные кольца говорят сами за себя. Остатков масла, поступающего для смягчения трения в связке поршень-цилиндр, не должно оставаться при процессе горения топливно-воздушной смеси. Иначе возможна детонация, засорение свечей или форсунок остатками тяжелых фракций нефтяных продуктов, присутствующих в масле. А все это нарушает весь рабочий цикл. Поэтому масло, впрыскиваемое на стенки цилиндра при «холостых» тактах, снимается маслосъемными кольцами при рабочем ходе поршня.

Все цилиндры двигателя размещены в едином корпусе, который называется блоком цилиндров двигателя. Его конструкция довольно сложна. В нем многочисленное количество каналов для всех систем двигателя, а также он выполняет несущую основу для многих деталей и компонентов для силовой установки в целом.

Работа КШМ

Рассмотрим схему работы КШМ.

Поршень располагается на максимально удаленном расстоянии от коленчатого вала. Шатун и кривошип выстроены в одной линии. В тот момент, когда в цилиндр проникает горючее, происходит процесс возгорания. Продукты горения, в частности, расширяющие газы, способствуют перемещению поршня к коленчатому валу. Одновременно с этим перемещается также и шатун, нижняя головка которого проворачивает коленчатый вал на 180°. Затем шатун и его нижняя головка перемещаются и проворачиваются обратно, занимая исходную позицию. Поршень тоже возвращается в свое первоначальное положение. Такой процесс происходит в круговой последовательности.

По описанию работы КШМ видно, что кривошипно-шатунный механизм является главным механизмом мотора, от работы которого полностью зависит исправность транс­порт­но­го средства. Таким образом, этот узел необходимо постоянно контролировать, и при любом подозрении на неисправность, следует вмешиваться и устранять ее незамедлительно, так как результатом различных поломок кривошипно-шатунного механизма может ока­зать­ся полная поломка силового агрегата, ремонт которого очень дорогостоящий.

Назначение, устройство и работа КШМ двигателя.

Назначение. Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Устройство (табл 3). Детали кривошипно-шатунного механизма делятся на непод­вижные (рис. 5) и подвижные (рис. 6).

Кривошипно-шатунным называется такой механизм, который осуществляет рабочий процесс силового агрегата. Главное предназначение кривошипно-шатунного механизма – преобразование возвратно-поступательного перемещения всех поршней во вращательное движение коленвала.

Кривошипно-шатунный механизм определяет тип силового агрегата по рас­по­ло­же­нию цилиндров. В автомобильных двигателях ( см. устройство двигателя автомобиля ) ис­поль­зу­ют­ся различные варианты кривошипно-шатунных механизмов:

  • Однорядные кривошипно-шатунные механизмы. Перемещение поршней может быть вертикальным либо под углом. Используются в рядных двигателях;
  • Двухрядные кривошипно-шатунные механизмы. Перемещение поршней только под углом. Используются в V-образных двигателях;
  • Одно- и двухрядные кривошипно-шатунные механизмы. Перемещение поршней горизонтальное. Применяются в случае, если габаритные размеры мотора по высоте ограничены.

Составляющие кривошипно-шатунного механизма подразделяются на

  • Подвижные – поршни, пальцы и поршневые кольца, маховик и коленчатый вал, шатуны;
  • Неподвижные – цилиндры, головка блока цилиндров (ГБЦ), блок цилиндров, картер, прокладка ГБЦ и поддон.

Кроме этого к кривошипно-шатунному механизму относятся разнообразные кре­пеж­ные элементы, а также шатунные и крепежные подшипники.

Неподвижные детали КШМПодвижные детали КШМ
Блок цилиндров Головка блока Поддон картера Гильзы цилиндров Крышки блока Крепежные детали (гайки, болты, шпильки) Прокладки крышек блока Кронштейны Полукольца коленчатого валаПоршень Поршневые кольца а) компрессионные б) маслосъемные Поршневой палец Шатун Коленчатый вал Вкладыши Маховик Втулка верхней головки шатуна Стопорные кольца

Блок цилиндров 5 (рис. 5) является остовом двигателя, на который устанавливаются все механизмы и системы. Головка блока 1 (рис. 5) устанавливается на блок через металло- асбестовую прокладку. В блоке вытачиваются цилиндры, либо устанавливаются гильзы ци­линдров 2 (рис. 5). В цилиндр устанавливается поршень 1 (рис. 6) с маслосъемными и ком­прессионными кольцами 3 (рис. 7).

Поршень посредством поршневого пальца 21 (рис. 6) соединяется с шатуном 23. Па­лец устанавливается в верхнюю головку шатуна и бобышки поршня. От осевого перемеще­ния палец удерживается стопорными кольцами 20, устанавливаемыми в проточки бобышек поршня. Шатун нижней головкой соединяется с коленчатым валом. В разъем нижней голов­ки шатуна на шатунные шейки коленчатого вала устанавливаются подшипники скольжения — вкладыши 19, представляющие собой изогнутые металлические пластины со слоем анти­фрикционного сплава. Коленчатый вал устанавливается в пастели блока посредством корен­ных вкладышей 2 и притягивается к блоку с помощью крышек коренных подшипников 5, 9 и 11. На задний фланец коленчатого вала устанавливется маховик 3, а на передний — шкив привода 14 вентилятора и генератора, а также храповик 15 пусковой рукоятки.

Принцип действия КШМ. При сгорании рабочей смеси возникает давление газов на днище поршня. Под действием этого давления поршень перемещается вниз и передает воз­действие через поршневой палец и шатун на кривошип коленчатого вала. Коленчатый вал преобразует это воздействие во вращательное движение и передает вращение через маховик на трансмиссию. Кроме того, маховик выполняет роль аккумулятора энергии, который при такте рабочего хода накапливает энергию, а при остальных тактах отдает ее. Герметичность камер сгорания обеспечивают гильзы цилиндров, головка блока, днище поршня и компрес­сионные поршневые кольца.

Детали КШМ:

Неисправности КШМ

К основным признакам неисправности КШМ относятся следующие:

  • Падение мощностных показателей двигателя;
  • Появление посторонних шумов и стуков;
  • Увеличенный расход масла;
  • Возникновение дыма в отработанных газах;
  • Перерасход топлива.

Шумы и стуки в моторе возникают из-за износа его главных составляющих и возникновение между сопряженными составляющими увеличенного зазора. При износе цилиндра и поршня, а также при возникновении большего зазора между ними появляется металлический стук, который удается отчетливо услышать при работе холодного мотора. Резкий и звонкий металлический стук при любых режимах работы мотора говорит об увеличенном зазоре между втулкой, верхней головки шатуна и поршневым пальцем. Усиление стука и шума при быстром увеличении числа оборотов коленвала свидетельствует об износе вкладышей шатунных или коренных подшипников, причем более глухой стук говорит об износе вкладышей коренных подшипников. Если износ вкладышей достаточно большой, то, вероятнее всего, давление масла резко понизится. В таком случае экс­плу­а­ти­ро­вать мотор не рекомендуется.

Падение мощности мотора возникает при износе цилиндров и поршней, износе или залегании в канавах поршневых колец, некачественной затяжке головки цилиндров. Подобные неисправности способствуют падению компрессии в цилиндре. Чтобы проверить компрессию, существует специальный прибор – компрессометр, измерения необходимо выполнять на теплом моторе. Для этого необходимо выкрутить все свечи, после чего установить наконечник компрессометра на место одной из них. При абсолютно открытом дросселе проворачивают мотор стартером в течение трех секунд. Подобным методом последовательно выполняют проверку всех остальных цилиндров. Значение компрессии должно быть в рамках, указанных в технических характеристиках мотора. Разница компрессии между цилиндрами не должна быть не выше 1 кг/см2.

Увеличенное потребление масла, перерасход топлива, образование дыма в отработанных газах обычно происходит при износе цилиндров и колец или при залегании поршневых колец. Вопрос с залеганием кольца можно решить без разборки мотора, залив в цилиндр через специальные отверстия для свечи соответствующую жидкость.

Отложение нагара на камерах сгорания и днищах поршней уменьшает теп­ло­про­вод­ность, что способствует перегреву мотора, повышению топливного расхода и падению мощности.

Трещины на стенках рубашки охлаждения блока, а также головки блока цилиндров могут образоваться в связи с замерзанием охлаждающей жидкости, в результате перегрева мотора, в результате заполнения охлаждающей системы ( см. система охлаждения двигателя) горячего мотора холодной охлаждающей жидкостью. Трещины на блоке цилиндров могут пропускать охлаждающую жидкость в цилиндры. В связи с этим выхлопные газы приобретают белый цвет.

Выше рассмотрены основные неисправности КШМ.

Крепежные работы

Чтобы предотвратить пропуск охлаждающей жидкости и газов через прокладку головки цилиндров, следует периодически контролировать крепление головки ключом со специальной динамометрической рукояткой с определенной последовательностью и усилием. Положение затяжки и последовательность затягивания гаек обозначают ав­то­мо­биль­ные заводы.

Головку цилиндров из чугуна прикрепляют, когда мотор находится в нагретом положении, алюминиевую голову, наоборот, на холодный двигатель. Необходимость затягивания крепления алюминиевых головок в холодном состоянии объясняется разным коэффициентом линейного расширения материала шпилек и болтов и материала головки. В связи с этим подтягивание гаек на сильно разогретом моторе не обеспечивает после остывания мотора должной плотности прилегания к блоку головки цилиндров.

Затяжку болтов прикрепления поддона картера для предотвращения деформации картера, нарушения при герметичности также проверяют с соблюдением пос­ле­до­ва­тель­нос­ти, то есть поочередным затягиванием диаметрально противоположных болтов.

Проверка состояния кривошипно-шатунного механизма

Техническое состояние кривошипно-шатунных механизмов определяется:

  • По компрессии (изменению давления) в цилиндрах мотора в конце хода сжатия;
  • По расходу масла в процессе эксплуатации и уменьшению давления в системе смазки двигателя;
  • По разрежению в трубопроводе впуска;
  • По утечке газов из цилиндров;
  • По объему газов, проникающих в картер мотора;
  • По наличию стуков в моторе.

Расход масла в малоизношенном моторе незначителен и может равняться 0,1-0,25 литра на 100 км пути. При общем значительном износе мотора расход масла может составлять 1 литр на 100 км и больше, что, как правило, сопровождается обильным дымом.

Давление в масляной системе мотора должно соответствовать пределам, ус­та­нов­лен­ным для данного типа мотора и используемого сорта масла. Уменьшение давления масла на незначительных оборотах коленвала прогретого силового агрегата указывает на неисправность в смазочной системе или на присутствие недопустимых износов под­шип­ни­ков мотора. Падение масляного давления по манометру до 0 говорит о не­исп­рав­нос­ти редукционного клапана или манометра.

Компрессия является показателем герметичности цилиндров мотора и ха­рак­те­ри­зу­ет состояние клапанов, цилиндров и поршней. Герметичность цилиндров можно установить с помощью компрессометра. Изменение давления (компрессию) проверяют после пред­ва­ри­тель­но­го разогрева мотора до 80°C при выкрученных свечах. Установив наконечник компрессометра в отверстия для свечей, проворачивают стартером коленвал мотора на 10 – 14 оборотов и фиксируют показания компрессометра. Проверка выполняется по 3 раза для каждого цилиндра. Если показания компрессии на 30 – 40% ниже установленной нормы, это говорит о неисправностях (пригорание поршневых колец или их поломка, повреждение прокладки головки цилиндров или негерметичность клапанов).

Разрежение в трубопроводе впуска мотора измеряют вакуумметром. Значение разрежения у работающего на установившемся режиме моторов может меняться от изношенности цилиндро–поршневой группы, а также от состояния элементов га­зо­расп­ре­де­ле­ния ( см. газораспределительный механизм ), регулировки карбюратора ( см. устройство карбюратора ) и установки зажигания. Таким образом, такой метод проверки является об­щим и не дает возможности выделить конкретную неисправность по одному показателю.

Объем газов, проникающих в картер мотора, изменяется из–за неплотности сопряжений цилиндр + поршень + поршневое кольцо, увеличивающейся по степени изнашивания данных деталей. Количество проникающих газов измеряют при полной нагрузке мотора.

Основные неисправности кривошипно-шатунного механизма и блока цилиндров

К основным неисправностям кривошипно-шатунного механизма относятся стуки поршней и пальцев, стуки в подшипниках коленчатого вала, падение компрессии в цилиндрах и мощности двигателя, утечка охлаждающей жидкости в картер или, наоборот, попадание масла в охлаждающую жидкость. Все эти неисправности могут быть выявлены наблюдением за работой двигателя.
Стуки в двигателе возникают при износе деталей кривошипношатунного механизма. Их прослушивают и находят место стука с помощью стетоскопов. Простейший стетоскоп — это металлический стержень с наушником. Прикладывая наконечник стержня к различным точкам блока или головки цилиндров, определяют причину стука по характерным оттенкам звучания и по месту его возникновения. Существуют и электронные стетоскопы, состоящие из транзисторного усилителя низкой частоты и пьезокристаллического датчика.

Определение неисправностей двигателя по стукам требует большого навыка. Кроме того, для устранения неисправностей кривошипно-шатунного механизма требуется снимать с автомобиля двигатель и производить полную или частичную его разборку. Поэтому в случае появления стуков или каких-либо других неисправностей кривошипно-шатунного механизма рекомендуется обращаться на станции технического обслуживания, где опытные специалисты определят и устранят неисправность.

Компрессию (давление) в цилиндрах двигателя проверяют специальным прибором — компрессометром. Он представляет собой манометр с обратным клапаном. Для измерения компрессии устанавливают наконечник компрессометра на место вывернутой свечи зажигания и, прокручивая коленчатый вал стартером, по манометру фиксируют максимальное давление в цилиндре.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ): назначение, устройство, принцип работы


Что такое КШМ и для чего он нужен?

Двигатель в процессе работы должен давать какое-то постоянное движение, и удобней всего, чтобы это было равномерное вращение. Однако силовая часть (цилиндро-поршневая группа, ЦПГ) вырабатывает поступательное движение. Значит, нужно сделать так, чтобы один тип движения преобразовался в другой, причем с наименьшими потерями. Вот для этого и был создан кривошипно-шатунный механизм. По сути, КШМ – это устройство для получения и преобразования энергии и передачи ее дальше, другим узлам, которые уже эту энергию используют.

Поршневые пальцы

Осуществляют кинематическую связь поршня и шатуна. Изделие закреплено в поршневой юбке и служит осью подшипника скольжения. Детали выдерживают высокие динамические нагрузки во время рабочего хода, а также смены такта и обращения направления движения. Вытачивают их из высоколегированных термостойких сплавов.

Различают следующие типы конструкции пальцев:

Плавающая конструкция применяется в современных моторах, она снижает удельные нагрузки на компоненты кривошипно- шатунной группы и увеличивает их ресурс.

Устройство КШМ

Строго говоря, КШМ автомобиля состоит из самого кривошипа, шатунов и поршней. Однако говорить о части, не рассказав о целостной конструкции, было бы в корне неправильно. Поэтому схема и назначение КШП и смежных элементов будет рассматриваться в комплексе.


Устройство КШМ: (1 — коренной подшипник на коренной шейке; 2 — шатунный подшипник на шатунной шейке; 3 — шатун; 4 — поршневой палец; 5 — поршневые кольца; 6 — поршень; 7 — цилиндр; 8 — маховик; 9 — противовес; 10 — коленчатый вал.)

  1. Блок цилиндров – это начало всего движения в моторе. Его составляющие – поршни, цилиндры и гильзы цилиндров, в которых эти поршни движутся;
  2. Шатуны – это соединительные элементы между поршнями и коленвалом. По сути, шатун представляет собой прочную металлическую перемычку, которая одной стороной крепится к поршню с помощью шатунного пальца, а другой фиксируется на шейке коленвала. Благодаря пальцевому соединению поршень может двигаться относительно цилиндра в одной плоскости. Точно так же шатун охватывает посадочное место коленвала – шатунную шейку, и это крепление позволяет ему двигаться в той же плоскости, что и соединение с поршнем;
  3. Коленвал – коленчатый вал вращения, ось которого проходит через носок вала, коренные (опорные) шейки и фланец маховика. А вот шатунные шейки выходят за ось вала, и благодаря этому при его вращении описывают окружность;
  4. Маховик – обязательный элемент механизма, накапливающий инерцию вращения, благодаря которой двигатель работает ровней и не останавливается в “мертвой точке”.

Эти и другие элементы КШМ можно условно разделить на подвижные, те, что выполняют непосредственную работу, и неподвижные вспомогательные элементы.

Подвижная (рабочая) группа КШМ

Как понятно из названия, к подвижной группе относятся элементы, которые активно задействованы в работе двигателя.

  1. Поршень. При работе двигателя поршень перемещается в гильзе цилиндра под действием выталкивающей силы при сгорании топлива – с одной стороны, и поворотом коленвала – с другой. Для уплотнения зазора между ним и цилиндром на боковой поверхности поршня находятся поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные), которые герметизируют промежуток и препятствуют потере мощности во время сгорания топлива.


    Устройство поршневой группы: (1 — масляно-охлаждающий канал; 2 — камера сгорания в днище поршня; 3 — днище поршня; 4 — канавка первого компрессионного кольца; 5 — первое (верхнее) компрессионное кольцо; 6 — второе (нижнее) компрессионное кольцо; 7 — маслосъемное кольцо; 8 — масляная форсунка; 9 — отверстие в головке шатуна для подвода масла к поршневому пальцу; 10 — шатун; 11 — поршневой палец; 12 — стопорное кольцо поршневого пальца; 13 и 14 — перегородки поршневых колец; 15 — жаровой пояс.)

  2. Шатун. Это соединительный элемент между поршнем и коленвалом. Верхней головкой шатун крепится к поршню с помощью пальца. Нижняя головка имеет съемную часть, так что шатун можно надеть на шейку коленвала. Для уменьшения трения между шейкой коленвала и головкой шатуна ставятся шатунные вкладыши – подшипники скольжения в виде двух пластин, изогнутых полукругом.


    Устройство шатуна

  3. Коленвал. Это центральная часть двигателя, без которой сложно представить себе его принцип работы. Основной его частью является ось вращения, которая одновременно служит опорой для коленвала в блоке цилиндров. Выступающие за ось вращения элементы предназначены для присоединения к шатунам: когда шатун движется вниз, коленвал позволяет ему описать нижней частью окружность одновременно с движением поршня. Так же, как и в случае с шатунами, опорные шейки коленвала лежат на подшипниках скольжения – вкладышах.


    Устройство коленвала

  4. Маховик. Он крепится к фланцу на торцевой части коленвала. Маховик вращается вместе с валом двигателя и частично демпфирует неизбежные в любом ДВС рывковые нагрузки. Но основная задача маховика – раскручивать коленвал (а с ним и цилиндро-поршневую группу), чтобы поршни не замерли в “мертвой точке”. Таким образом, часть мощности двигателя расходуется на поддержку вращения маховика.


Устройство маховика

Неподвижная группа КШМ

Неподвижной группой можно назвать внешнюю часть двигателя, в которой находится КШП.

  1. Блок цилиндров. По сути, это корпус, в котором располагаются непосредственно цилиндры, каналы системы охлаждения, посадочные места распредвала, коленвала и т.д. Он может выполняться из чугуна или алюминиевого сплава, и сегодня производители всё чаще используют алюминий, чтобы облегчить конструкцию. Для этой же цели вместо сплошного литья используются ребра жесткости, которые облегчают конструкцию без потери прочности. На боковых сторонах блока цилиндров располагаются посадочные места для вспомогательных механизмов двигателя.


    Блок цилиндров

  2. Головка блока цилиндров (ГБЦ). Устанавливается на блок цилиндров и закрывает его сверху. В ГБЦ предусмотрены отверстия для клапанов, впускного и выпускного коллекторов, крепления распредвала (одного или больше), крепления для других элементов двигателя. К ГБЦ, снизу, крепится прокладка (1) — пластина, которая герметизирует стык между блоком цилиндров и ГБЦ. В ней предусмотрены отверстия для цилиндров и крепежных болтов. А сверху — клапанная крышка (5), — ею закрывается ГБЦ сверху, когда двигатель собран и готов к запуску. Прокладка клапанной крышки. Это тонкая пластина, которая укладывается по периметру ГБЦ и герметизирует стык.


Устройство ГБЦ: (1 — прокладка ГБЦ; 2 — ГБЦ; 3 — сальник; 4 — прокладка крышки ГБЦ; 5 — крышка клапанная; 6- прижимная пластина; 7 — пробка маслозаливной горловины; 8 — прокладка пробки; 9 — направляющая втулка клапана; 10 — установочная втулка; 11 — болт крепления головки блока.)

Коленчатый вал

Преобразование осуществляет с помощь.

Из деталей кривошипно-шатунной группы коленчатый вал имеет наиболее сложную пространственную форму. Несколько коленчатых сочленений выносят оси вращения его сегментов в сторону от основной продольной оси. К этим вынесенным осям крепятся нижние обоймы шатунов. Физический смысл конструкции точно такой же, как и при закреплении оси шатуна на краю маховика. В коленвала «лишняя», неиспользуемая часть маховика изымается и заменяется противовесом. Это позволяет существенно сократить массу и габариты изделия, повысить максимально доступные обороты.

Основные части, из которых состоит коленвал, следующие:

Тыльная часть щек, выступающая за ось вращения коленвала, служит противовесом для основной их части и шатунных шеек. Это позволяет динамически уравновесит вращающуюся с большой скоростью конструкцию, избежав разрушительных вибраций во время работы.

Для изготовления коленвалов используются отливки из легких высокопрочных чугунов либо горячие штамповки (поковки) из упрочненных сортов стали.

Принцип работы КШМ

Работа механизма двигателя основана на энергии расширения при сгорании топливно-воздушной смеси. Именно эти “микровзрывы” являются движущей силой, которую кривошипно-шатунный механизм переводит в удобную форму. На видео, ниже, подробно описанный принцип работы КШМ в 3Д анимайии.

Принцип работы КШМ:

  1. В цилиндрах двигателя сгорает распыленное и смешанное с воздухом топливо. Такая дисперсия предполагает не медленное горение, а мгновенное, благодаря чему воздух в цилиндре резко расширяется.
  2. Поршень, который в момент начала горения топлива находится в верхней точке, резко опускается вниз. Это прямолинейное движение поршня в цилиндре.
  3. Шатун соединен с поршнем и коленвалом так, что может двигаться (отклоняться) в одной плоскости. Поршень толкает шатун, который надет на шейку коленвала. Благодаря подвижному соединению, импульс от поршня через шатун передается на коленвал по касательной, то есть вал делает поворот.
  4. Поскольку все поршни по очереди толкают коленвал по тому же принципу, их возвратно-поступательное движение переходит во вращение коленвала.
  5. Маховик добавляет импульс вращения, когда поршень находится в «мертвых» точках.

Интересно, что для старта двигателя нужно сначала раскрутить маховик. Для этой цели нужен стартер, который сцепляется с зубчатым венцом маховика и раскручивает его, пока мотор не заведется. Закон сохранения энергии в действии.

Остальные элементы двигателя: клапаны, распредвалы, толкатели, система охлаждения, система смазки, ГРМ и прочие – необходимые детали и узлы для обеспечения работы КШМ.

Особенности работы двигателя. Такты

Выше описана упрощенная схема работы КШМ. В действительности чтобы создать необходимые условия для нормального сгорания топливной смеси, требуется выполнение подготовительных этапов – заполнение камеры сгорания компонентами смеси, их сжатие и отвод продуктов горения. Эти этапы получили название «такты мотора» и всего их четыре – впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Из них только рабочий ход выполняет полезную функцию (именно при нем энергия преобразуется в движение), а остальные такты – подготовительные. При этом выполнение каждого этапа сопровождается проворотом коленвала вокруг оси на 180 градусов.

Конструкторами разработано два типа двигателей – 2-х и 4-тактный. В первом варианте такты совмещены (рабочий ход с выпуском, а впуск – со сжатием), поэтому в таких моторах полный рабочий цикл выполняется за один полный оборот коленвала.

В 4-тактном двигателе каждый такт выполняется по отдельности, поэтому в таких моторах полный рабочий цикл выполняется за два оборота коленчатого вала, и только один полуоборот (на такте «рабочий ход») выполняется за счет выделенной при горении энергии, а остальные 1,5 оборота – благодаря энергии маховика.

Основные неисправности

Учитывая нагрузки, как механические, так и химические, и температурные, кривошипно-шатунный механизм подвержен различным проблемам. Избежать неприятностей с КШП (а значит, и с двигателем) помогает грамотное обслуживание, но всё равно от поломок никто не застрахован.

Стук в двигателе

Один из самых страшных звуков, когда в моторе вдруг появляется странный стук и прочие посторонние шумы. Это всегда признак проблем: если что-то начало стучать, значит, с ним проблема. Поскольку в двигателе элементы подогнаны с микронной точностью, стук свидетельствует об износе. Придется разбирать двигатель, смотреть, что стучало, и менять изношенную деталь.

Основной причиной износа чаще всего становится некачественное ТО двигателя. Моторное масло имеет свой ресурс, и его регулярная замена архиважна. То же относится и к фильтрам. Твердые частички, даже мельчайшие, постепенно изнашивают тонко пригнанные детали, образуют задиры и выработку.

Стук может говорить и об износе подшипников (вкладышей). Они также страдают от недостатка смазки, поскольку именно на вкладыши приходится огромная нагрузка.

Снижение мощности

Потеря мощности двигателя может говорить о залегании поршневых колец. В этом случае кольца не выполняют свою функцию, в камере сгорания остается моторное масло, а продукты сгорания прорываются в двигатель. Прорыв газов говорит и о пустой растрате энергии, и это чувствует автовладелец как снижение динамических характеристик. Продолжительная работа в такой ситуации может только ухудшить состояние двигателя и довести стандартную, в общем-то, проблему до капремонта двигателя.

Проверить состояние мотора можно самостоятельно, измерив компрессию в цилиндрах. Если она ниже нормативной для данной модификации двигателя, значит, предстоит ремонт двигателя.

Повышенный расход масла

Если двигатель начал “жрать” масло, это явный признак залегания поршневых колец или других проблем с цилиндро-поршневой группой. Масло сгорает вместе с топливом, из выхлопной трубы идет черный дым, температура в камере сгорания превышает расчетную, и это не добавляет двигателю здоровья. В некоторых случаях может помочь очистка без демонтажа двигателя, но в большинстве случаев предстоит разборка и дефектовка двигателя.

Нагар

Отложения на поршнях, клапанах и свечах зажигания говорят о том, что с двигателем есть проблема. Если топливо не сгорает полностью, нужно искать причину неисправности и устранять ее. В противном случае мотору грозит перегрев из-за ухудшения теплопроводности поверхностей со слоем нагара.

Белый дым из выхлопной трубы

Появляется, когда в камеру сгорания попадает антифриз. Причиной чаще всего бывает износ прокладки ГБЦ или микротрещины в рубашке охлаждения двигателя, и для устранения проблемы необходима ее замена.

Медлить в этой ситуации нежелательно: маленькая протечка может обернуться гидроударом. Камера сгорания наполняется жидкостью, поршень движется вверх, но жидкость, в отличие от воздуха, не сжимается, и получается эффект удара о твёрдую поверхность. Последствия такой катастрофы могут быть любые, вплоть до “кулака дружбы” и продажи машины на запчасти.

Понимание принципа работы однофазного трансформатора — Блог о пользовательских катушках

Трансформаторы

являются одним из широко используемых электрических устройств во всем мире. Эти устройства преобразуют более высокие напряжения в более низкие, что делает их идеальными для бытового использования. Трансформаторы передают электрическую энергию между цепями без изменения их частоты. Для электрических проектов используются различные типы трансформаторов. Хотя эти устройства различаются по своей конструкции, все они следуют основному принципу клетки Фарадея.В этом посте обсуждается одна такая важная разновидность трансформатора — однофазный трансформатор и его рабочий механизм.

Основные сведения об однофазном трансформаторе

Однофазный силовой трансформатор представляет собой устройство, использующее однофазный переменный ток. Это означает, что трансформатор зависит от цикла напряжения, который работает в интегрированной временной фазе. Эти трансформаторы используются для понижения электрических сигналов на большие расстояния до уровней мощности, которые используются в легкой коммерческой, а также в жилых помещениях.

Изменение тока определяется соотношением первичных обмоток (вход) и вторичных обмоток (выход). Многие однофазные трансформаторы позволяют регулировать коэффициент трансформации, однако другие имеют фиксированное соотношение 1:1, которое можно использовать для изоляции цепей.

Наибольшее напряжение в однофазных трансформаторах варьируется в соответствии с промышленными нормами и коммунальной инфраструктурой.

Введение в принцип работы однофазного трансформатора

Как работает однофазный трансформатор? Читайте ниже, чтобы узнать больше:

  • Однофазный трансформатор состоит из первичной и вторичной обмоток.Эти обмотки представляют собой изолированные провода, намотанные на один железный сердечник.
  • Первичная обмотка подключена к источнику переменного тока, а вторичная обмотка подключена к нагрузке. Железный сердечник связывает поток в обеих этих обмотках.
  • Первичная обмотка при включении создает электромагнитное поле, которое разрушается в железном сердечнике. Это электромагнитное поле индуцирует мощность на нагрузке, подключенной к вторичной обмотке.
  • Коллапс и нарастание мощности известен как магнитный поток.Этот поток возникает шесть раз в секунду (60 Гц) в цепи переменного тока.
  • Величина напряжения и силы тока между нагрузкой и источником может быть изменена путем замены обмоток на первичной и вторичной обмотках.
  • Если напряжение увеличить в n раз по сравнению с исходным значением трансформатора, ток во вторичной обмотке уменьшится до 1/n от значения тока в первичной обмотке.
  • Значения RMS
  • рассчитываются как:

Первичная ЭДС индукции E1 = 4,44 ф Н1 φм вольт

Вторичная ЭДС индукции E2 = 4.44 f N2 φм вольт.

Что следует учитывать при выборе однофазного трансформатора

При выборе однофазного трансформатора необходимо учитывать следующие факторы:

  • Диапазон рабочих частот
  • Первичное и вторичное номинальное напряжение
  • Номинальная мощность
  • Вторичный ток
  • Рабочая температура

Партнерские сети GAP

Созданные ЮНЕСКО партнерские сети способствуют реализации Глобальной программы действий (GAP) по образованию в интересах устойчивого развития (ОУР).Они служат глобальным сообществом практиков и разделены на пять групп, по одной для каждой приоритетной области действий GAP. Сети усиливают взаимодействие между членами, участвующими в деятельности GAP, ключевыми партнерами и катализируют дальнейшие действия других заинтересованных сторон в области ОУР.

Партнерские сети состоят из 90 основных заинтересованных сторон в области ОУР со всего мира, обладающих широкими возможностями по работе с общественностью и способностью внедрять инновации в области ОУР. ЮНЕСКО отбирает членов партнерских сетей на основе обязательств по запуску GAP, полученных от заинтересованных сторон.

Члены партнерских сетей GAP разделены на пять групп , по одной для каждой области приоритетных действий GAP.

  • Общество Бейдаара — Больше и эхо-изменение — Больше
  • Центр экологического образования, Индия — Подробнее
  • Федеральное министерство образования и исследований Германии – Подробнее
  • Глобальный альянс по снижению риска бедствий и обеспечению устойчивости в секторе образования (GADRRRES) – подробнее
  • Проект «Жесткий дождь» — больше
  • Институт глобальных экологических стратегий (IGES) — Подробнее
  • Международный союз охраны природы (МСОП) — Подробнее
  • Средиземноморская инициатива по окружающей среде и устойчивому развитию (MEdIES) – Подробнее
  • Министерство образования, Коста-Рика – Подробнее
  • Министерство образования, культуры, спорта, науки и технологий, Национальная комиссия Японии по делам ЮНЕСКО — Подробнее
  • Министерство образования, науки и технологий Кении — Подробнее
  • Министерство окружающей среды, экологического развития и туризма (MEGDT), Монголия —  
  • Министерство образования и профессиональной подготовки, Вьетнам — Подробнее
  • Национальный совет по изменению климата и механизму чистого развития, Доминиканская Республика —  Подробнее
  • Organización de Estados Iberoamericanos para la Educación, la Ciencia y la Cultura (OEI) — Подробнее
  • Альянс ООН по образованию, обучению и информированию общественности об изменении климата (Секретариат РКИК ООН)  —  Подробнее
  • UN CC:Learn, координируемый ЮНИТАР —  Подробнее
  • Европейская экономическая комиссия Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН) — Подробнее

 

  • Азиатско-Тихоокеанский культурный центр ЮНЕСКО (ACCU), Япония — Подробнее
  • Фонд экологического образования (FEE) –  Подробнее
  • Глобальное партнерство университетов по вопросам окружающей среды и устойчивого развития (GUPES) –  Подробнее
  • Иберо-американский альянс университетских сетей за экологическую устойчивость (ARIAUSA) – Подробнее
  • Международная ассоциация университетов (МАУ) — Портал МАС на ВШУР — Подробнее
  • Корейская национальная комиссия по делам ЮНЕСКО – Подробнее
  • Манитоба Образование и обучение, Канада — Подробнее
  • [email protected] УСТОЙЧИВОЕ ОБРАЗОВАНИЕ — Подробнее
  • rootAbility, Германия —   Дополнительно-
  • Начальная школа Зихленгени – Подробнее
  • Устойчивое развитие и экологическое образование (SEEd) – Подробнее
  • Инициатива по обеспечению устойчивого развития высшего образования (HESI) — Подробнее
  • Инициатива «Принципы ответственного управленческого образования» (PRME) Глобального договора Организации Объединенных Наций —  Подробнее
  • Сеть проектов ассоциированных школ ЮНЕСКО (сеть САШ) – подробнее
  • Аргентина
  • Кот-д’Ивуар
  • Греция
  • Индонезия
  • Оман
  • Кафедра ЮНЕСКО по высшему образованию в интересах устойчивого развития — Подробнее
  • Международный центр ЮНЕСКО-ЮНЕВОК для ТПО — Подробнее
  • Южно-Африканское общество дикой природы и окружающей среды (WESSA) –  Подробнее

 

  • Азиатско-Тихоокеанский образовательный центр международного взаимопонимания (APCEIU) Подробнее
  • Ассоциация развития образования в Африке (ADEA) —   Подробнее
  • Международное образование – Подробнее
  • Ассоциация экологического просвещения Южной Африки (EEASA) – Подробнее
  • Groen Gelinkt, Нидерланды –  Подробнее
  • Международная сеть педагогических учебных заведений, кафедра ЮНЕСКО, Йоркский университет, Канада —   Подробнее
  • Фонд Калабии — Еще
  • Сеть обучающихся учителей — Ещё
  • Устройства Microsoft — больше
  • Фонд защиты окружающей среды Мохаммеда VI, Марокко — Подробнее
  • Национальный институт подготовки учителей Доминиканской Республики (INAFOCAM) – Подробнее
  • Национальный рабочий комитет по ОУР, Китай — Подробнее
  • Международная организация франкоязычных стран (OIF) – Подробнее
  • Партнерство по обучению и исследованиям в области ответственного образа жизни (PERL) – Подробнее
  • Planeta Océano, Перу –  Подробнее
  • Преподавательская академия королевы Рании, Иордания – Еще
  • Региональный экологический центр Центральной и Восточной Европы (РЭЦ) – Подробнее
  • Сеть UNITWIN по ОУР – Кафедра ЮНЕСКО, Бордо, Франция – Подробнее
  • Шведский международный центр образования в интересах устойчивого развития (SWEDESD) – Подробнее
  • Всемирная организация дошкольного образования (OMEP) — ​​Подробнее

 

  • 3BL Associates   – Подробнее
  • Ассоциация SERES — Подробнее
  • Центр возрождения и развития сообщества (CCREAD-Камерун) — Подробнее
  • Международный центр Хартии Земли по образованию в интересах устойчивого развития — Подробнее
  • ECO UNESCO (Клубы), Ирландия — Подробнее
  • Engagement Global gGmbH – Service for Development Initiatives, Германия –  Подробнее
  • Фонд мира Гой – Еще
  • Международный фонд Программы молодых магистров по устойчивому развитию – Подробнее
  • Международный молодежный фонд (IYF) — Подробнее
  • Национальный союз студентов, Великобритания (NUS-UK) – Подробнее
  • Молодежные лидеры ОУР Окаяма — Подробнее
  • Organization De Développement Durable (ODDD), Ливан – Подробнее
  • Институт энергетики и ресурсов (TERI) — Подробнее
  • Сеть Молодежных форумов ЮНЕСКО — Подробнее
  • Нетронутый мир, Новая Зеландия – Еще
  • Всемирный фонд дикой природы (WWF) — Подробнее
  • Сеть YESPeace (Молодежь за образование, устойчивость и мир) Института ЮНЕСКО имени Махатмы Ганди по образованию в интересах мира и устойчивого развития – Подробнее

 

  • Программа более экологичных школ в Барселоне, Испания – подробнее
  • ENDA Energie, Сенегал — Больше
  • Gaia Education — Еще
  • Глобальная сеть обучающихся городов Института ЮНЕСКО по обучению на протяжении всей жизни —  Подробнее
  • Свободный и ганзейский город Гамбург, Германия — Подробнее
  • ICLEI — Местные органы власти за устойчивое развитие — Подробнее
  • Межправительственная океанографическая комиссия (МОК) — Подробнее и World Ocean Network — Подробнее
  • Центр развития детей младшего возраста, неформального и информального образования (Центр Джаягири), Индонезия — Подробнее
  • Тональный крем Let’s Do It — Подробнее
  • Мехико, Мексика — Больше
  • Фонд экологического образования пустыни Намиб, Намибия (NaDEET) – Подробнее
  • Город Окаяма, Япония – Подробнее
  • RCE Чубу, Япония — Подробнее
  • Дришти, Индия — Больше
  • RCE Tongyeong, Республика Корея – Подробнее
  • ЮНЕП – Подробнее
  • UN-HABITAT — Еще
  • Институт перспективных исследований в области устойчивого развития Университета Организации Объединенных Наций (УООН-ИПИ)/Региональные экспертные центры по образованию в интересах устойчивого развития –  Подробнее
  • Wahamba Development Org, Нигерия — Подробнее
  • Всемирная сеть биосферных заповедников программы ЮНЕСКО «Человек и биосфера» – Подробнее
  • Зикра для популярного обучения — Подробнее

 

однофазный трансформатор? Детали, типы и принципы работы

Однофазный трансформатор представляет собой электрический прибор, в котором используется однофазный ток А.Вход C и обеспечивает однофазный переменный ток. Он используется при распределении энергии в загородных регионах, поскольку общий спрос и соответствующие цены ниже, чем у трехфазных трансформаторов. Они используются в качестве понижающего устройства для снижения домашнего напряжения до соответствующей величины без изменения частоты. По этой причине он обычно используется для питания электронных инструментов в жилых помещениях. В этом посте обсуждается обзор однофазного трансформатора.

Что такое однофазный трансформатор?

Определение

Трансформатор — это прибор, преобразующий магнитную энергию в электрическую.Он имеет две электрические секции, представленные как первичная и вторичная обмотки. Первичная часть устройства получает питание, тогда как вторичная обмотка отдает энергию. Цепь из магнитного железа, введенная в качестве «сердечника», обычно используется для обертывания этих секций. Хотя эти две катушки электрически изолированы, они связаны магнитно.

Когда электрический ток проходит через первичную обмотку трансформатора, создается магнитное поле, которое индуцирует напряжение во вторичной части трансформатора.Однофазный трансформатор используется для понижения или повышения напряжения на выходе в зависимости от типа применения. Этот трансформатор обычно представляет собой силовой трансформатор с высокой эффективностью и низким уровнем отходов. Схема однофазного трансформатора представлена ​​ниже.

Что такое однофазный трансформатор (Ссылка: elprocus.com )

Однофазный трансформатор — это особая форма трансформатора, работающая на основе однофазной мощности. Этот прибор представляет собой пассивное электрическое устройство, передающее электрическую энергию от одной цепи к другой в процессе электромагнитной индукции.Чаще всего он используется для уменьшения («уменьшение») или увеличения («увеличение») уровней напряжения между цепями.

Однофазный трансформатор включает магнитный железный сердечник, служащий магнитным компонентом, и медную обмотку, служащую электрической частью.

Подробнее о Linquip

Типы трансформаторов: статья о том, чем трансформаторы отличаются по конструкции и дизайну

Принцип

Однофазный трансформатор работает на основе закона электромагнитной индукции Фарадея.Как правило, взаимная индукция между вторичной и первичной обмотками отвечает за работу трансформатора в электрическом трансформаторе.

Этот трансформатор является высокоэффективной частью электрооборудования, и его отходы очень малы, так как в его работе отсутствует механическое трение.

Трансформаторы используются практически во всех электрических сетях от низкого напряжения до самого высокого напряжения. Они работают только с переменным током (AC), поскольку постоянный ток (DC) не создает электромагнитной индукции.

Как работает однофазный трансформатор?

Трансформатор представляет собой статический прибор, который передает электрическую энергию от одной цепи к другой с аналогичной частотой. Он имеет первичную и вторичную обмотки. Трансформатор работает по принципу взаимной индуктивности.

Когда первичная часть трансформатора объединена с источником переменного тока, ток движется в катушке и создается магнитное поле. Это состояние вводится как взаимная индуктивность, а ток течет в соответствии с законом индукции Фарадея.По мере увеличения тока от нуля до максимального значения магнитное поле улучшается и получается как dɸ/dt.

Этот электромагнит создает магнитную среду силы и расширяется наружу от катушки, создавая путь магнитного потока. Витки обеих частей связываются этим магнитным полем. Сила магнитного поля, создаваемого в сердечнике, зависит от числа витков в обмотке и величины тока. Ток и магнитный поток напрямую связаны друг с другом.Щелкните здесь, чтобы полностью ознакомиться с принципом работы однофазного трансформатора.

Работа однофазного трансформатора (Ссылка: elprocus.com )

Когда магнитные линии потока движутся вокруг центральной части, они проходят через вторичную часть, индуцируя в ней напряжение. Закон Фарадея применяется для оценки напряжения, индуцируемого во вторичной обмотке, и оно получается: число витков вокруг катушки

Частота одинакова как в первичной, так и во вторичной обмотках.

Таким образом, мы можем сказать, что создаваемое напряжение одинаково в обеих секциях, так как один и тот же магнитный поток связывает оба компонента вместе. Кроме того, все индуцированное напряжение напрямую связано с количеством витков в катушке.

Предположим, что первичная и вторичная части трансформатора включают по одному витку на каждой. Предполагая, что потерь нет, ток проходит через катушку, создавая магнитный поток и индуцируя напряжение в один вольт через вторичную секцию.

Из-за источника переменного тока магнитный поток изменяется синусоидально, и он получается: , E в витках катушки из N витков можно получить по формуле

 

E= N \frac{d\Phi }{dt}

 

E = N\omega {\Phi }_{max} cos (\ omega t)

 

{E}_{max} = N\omega {\Phi }_{max}

 

{E}_{rms} = N\omega\sqrt{2} {\Phi } _{max}=2\pi \sqrt{2} f N {\Phi}_{max}

 

{E}_{rms} = 4.44 f N {\Phi }_{max}

 

Где

  • ‘f’ — частота в герцах, полученная как ω/2π.
  • «N» — число витков катушки
  • «ɸ» — значение потока в веберах

Приведенная выше формула представлена ​​как уравнение ЭДС трансформатора. «N» будет числом витков первичной обмотки (N P ) для ЭДС первичной части трансформатора E, тогда как для ЭДС E вторичной части устройства число витков N будет равно ( N S ).

Детали однофазного трансформатора

Детали однофазного трансформатора включают обмотки, сердечник и изоляцию. Обмотки должны иметь низкое сопротивление и обычно изготавливаются из меди (редко из алюминия). Они наслоены вокруг ядра и должны быть изолированы от него.

Также витки обмотки должны быть изолированы друг от друга. Центр трансформатора изготовлен из очень тонких стальных кожухов, обладающих большой проницаемостью.Эти покрытия должны быть тонкими (от 0,25 мм до 0,5 мм) из-за уменьшения потерь мощности (вносимых в виде потерь на вихревые токи).

Они должны быть изолированы друг от друга, и обычно для этой цели применяется изолирующий лак. Изоляция трансформатора может поставляться как заполненная жидкостью, так и сухая. Изоляция сухого типа обеспечивается воздухом, синтетическими смолами, газом или вакуумом. Применяется только для малогабаритных трансформаторов (до 500 кВА). Жидкая форма изоляции обычно подразумевает применение минеральных масел.

Масло имеет длительный срок службы, устойчивость к перегрузкам, соответствующие характеристики изоляции, а также обеспечивает охлаждение трансформатора. Масляная изоляция часто используется для больших трансформаторов.

Однофазный трансформатор включает две обмотки, одну на первичной части, а другую на вторичной части. В основном они используются в однофазных электрических сетях.

Применение трехфазной системы означает применение трех однофазных комплектов, расположенных в трехфазной сети.Это более дорогой метод, и он применяется в высоковольтной сети.

Конструкция однофазного трансформатора

Простой однофазный трансформатор включает в себя каждую обмотку, расположенную цилиндрически на детали из мягкого железа отдельно для обеспечения необходимого магнитного контура, который обычно представляет собой «сердечник трансформатора». Он обеспечивает путь для перемещения магнитного поля, чтобы индуцировать напряжение между двумя секциями.

Две секции расположены недостаточно близко друг к другу, чтобы обеспечить достаточную магнитную связь.Следовательно, увеличение и сближение магнитной цепи вблизи катушек может улучшить магнитную связь между первичной и вторичной частями. Тонкие стальные кожухи должны использоваться, чтобы избежать потери энергии от активной зоны.

Конструкция трансформатора подразделяется на два типа в зависимости от того, как обмотки намотаны на основной стальной многослойный сердечник.

С сердечником

В этой форме производства только половина обмоток накладывается цилиндрически вокруг каждой части трансформатора для улучшения магнитной связи, как показано на рисунке ниже.Эта форма конструкции гарантирует, что магнитный путь силы проходит через обе обмотки одновременно. Заметным недостатком трансформатора с сердечником является поток рассеяния, который возникает из-за потока малой доли магнитных силовых линий вне устройства.

Трансформатор с сердечником (Артикул: elprocus.com )

Кожуховой

В этой форме конструкции первичная и вторичная секции установлены цилиндрически на центральном сердечнике, в результате площадь поперечного сечения в два раза больше, чем у внешней части.В такой конструкции есть два почти магнитных пути, а на внешнем плече движется магнитный поток «ɸ/2». Устройство оболочкового типа преодолевает поток рассеяния, уменьшает потери активной зоны и повышает эффективность.

Тип корпуса однофазного трансформатора (Ссылка: elprocus.com )

Типы однофазных трансформаторов

Следующие типы трансформаторов обычно сконструированы для приема и вывода однофазного переменного тока.

Аудиотрансформатор

Этот тип устраняет фоновые шумы из аудиосигналов, снабжая устройство магнитным экранированием.

Автотрансформатор

Они обычно используются в системах малой мощности для соединения цепей с различными классами напряжения. Он состоит только из одной обмотки, не может изолировать сети и обычно легче, меньше и дешевле, чем другие типы. Источник напряжения и электрическая нагрузка подключаются к двум отводам, а напряжения задаются отводами обмотки в нескольких точках. Автотрансформатор с регулируемым отводом вводится как переменный трансформатор или вариак.

Buck-Boost

В этом типе трансформатор регулирует номинальное напряжение в соответствии со спецификациями устройства. Они обычно используются в качестве изоляторов цепей.

Трансформатор постоянного напряжения (CVT)

Этот тип создает относительно постоянное выходное напряжение, несмотря на практически большие колебания входного напряжения.

Трансформатор постоянного тока (CCT)

Их также называют регулятором; он включает в себя саморегулирующуюся вторичную секцию, которая обеспечивает стабильный выходной ток для любой нагрузки посредством своего динамического уровня.Это обычное дело для уличных фонарей.

Распределительный трансформатор

Это часто встречающееся устройство, устанавливаемое на мачту и понижающее ток для легких электрических шкафов.

Трансформатор обратного хода

Этот тип можно использовать для создания высоковольтного выхода, а трансформатор кратковременно сохраняет энергию в своих магнитных секциях.

Повышающий трансформатор генератора

Он может повышать номинальное напряжение до соответствующего уровня напряжения передачи на большие расстояния.

Трансформатор подавления гармоник

В этой форме используется подавление электромагнитного потока, фазовый сдвиг и импеданс источника для снижения гармонических токов в распределительных сетях, что в конечном итоге снижает рабочую температуру трансформатора.

Трансформатор согласования импеданса

Они применяются для уменьшения отражения сигнала от электроэнергии и всегда имеют коэффициент трансформации 1:1. Типичным примером согласующего импеданса типа может быть балун, который используется для объединения двух цепей с несогласованным импедансом, например регулируемая линия из двух проводников, несущих одинаковые токи в противоположных направлениях, которые присоединены к несимметричному пути одного проводника, несущего нагрузка.

Промышленный трансформатор управления

Они обеспечивают питанием приборы постоянного напряжения или постоянного тока, которые могут быть чувствительны к изменениям в источнике электропитания, такие как реле, соленоиды или другие электромеханические приборы.

Интерфейсный преобразователь

Могут изолировать коммуникационные сигналы.

Изолирующий трансформатор

Используется не для понижения или повышения напряжения, а для буферизации сетей друг от друга.

Трансформатор рассеяния (трансформатор рассеяния)

Он может поддерживать большую индуктивность рассеяния за счет слабой связи магнитных потоков вторичной и первичной частей. Это делает устройство устойчивым к коротким замыканиям, что является важной особенностью трансформаторов для сварочных функций.

Трансформатор освещения

Он может подавать низкое напряжение для освещения и других легких задач.

Медицинский трансформатор

Требования к высокому потенциалу, току утечки, температурному режиму, току и термопредохранителям являются основными принципами медицинских трансформаторов, основанными на чувствительной среде, в которой они используются.Они тщательно отрегулированы промышленными и законодательными стандартами.

Трансформатор с несколькими коэффициентами

Это однофазный трансформатор с разными выходами, где каждый выходной отвод соответствует разным номиналам.

Трансформатор заземления нейтрали

Этот тип защищает генераторы и силовые трансформаторы от вредных токов короткого замыкания. При возникновении неисправности в разомкнутом треугольнике возникает напряжение, и на подключенном резисторе происходит снижение напряжения.

Силовой трансформатор

Он может преобразовывать напряжения одного номинала или фазы в другие для широкого распределения энергии.

Выпрямительный трансформатор

Используется для преобразования переменного тока в постоянный.

Резонансный трансформатор

Конденсатор расположен внутри одной или обеих обмоток для настройки сети.

Трансформатор солнечной энергии

Трансформатор может использоваться как компонент однофазного инвертора или как повышающее устройство для подключения фотоэлектрических установок к сети.

Трансформатор подстанции

Это понижающее устройство, которое преобразует напряжение на уровне передачи в выходное напряжение на уровне распределения.

Монтаж однофазного трансформатора

Общий вес и размер трансформатора окончательно определяют способ его установки. Тем не менее, некоторые характеристики помогают нам установить однофазный трансформатор, в том числе:

  • Шасси: встроенные компоненты позволяют устанавливать устройство с помощью крепежных деталей.
  • Чип: обычно изготавливаются с использованием тонкопленочной технологии, эти устройства включаются в интегрированные сети и всегда используются в качестве изоляторов.
  • Тарелка/диск: типы с тороидальным сердечником могут монтироваться с помощью крепежных деталей, состоящих из болта в середине тора.
  • Н-образная рама: монтажная форма, смягчающая воздействие ударов и вибрации.
  • Модульная розетка: как правило, модульная развязка со встроенным трансформатором.
  • Площадка: трансформатор располагается на конструктивной основе, например, трансформаторы подстанции устанавливаются на бетонную подушку.
  • PC/PCB: также представленные как модели для монтажа на плате, эти трансформаторы передают напряжение между двумя сетями для корпусов печатных плат. К ним относятся сердечник, обмотки, корпус, способ монтажа (поверхностный или сквозной) и соединительные клеммы. Некоторые типы печатных плат представляют собой ИС, созданные с помощью полупроводниковой обработки.
  • Опора: эти вездесущие трансформаторы, установленные на придорожных опорах, понижают входное напряжение от локальной передачи до напряжения, подходящего для жилых и коммерческих помещений.
  • Полозья/трейлер: массивные трансформаторы можно легко перемещать в соответствии с изменяющимися требованиями к электропитанию. Они включают непостоянное увеличение местных потребностей в электроэнергии.

Технические характеристики однофазного трансформатора

Сопутствующие характеристики важны при обсуждении однофазного трансформатора.

  • Номинальная рабочая частота: трансформаторы с высокой рабочей частотой имеют меньшие размеры, поскольку для согласования импедансов требуется меньше секций.
  • Первичный уровень напряжения: это означает номинальное входное напряжение; различные номинальные напряжения представляют более чем одну первичную часть.
  • Номинальное вторичное напряжение: диапазон выходного напряжения.
  • Уровень вторичного тока: определяет номинальный выходной ток.
  • Номинальная мощность (ВА): максимальное желаемое напряжение для системы, выраженное в вольт-амперах (ВА).
  • Рабочая температура: безопасный уровень температуры системы при ее функционировании; температура трансформатора повышается во время эксплуатации.

Характеристики однофазного трансформатора

Ниже приведены некоторые важные характеристики однофазного трансформатора:

  • Защита с ограничением тока: процесс защиты от перегрузки по току.
  • Огнестойкость: очень важна огнестойкость трансформатора, что выгодно в потенциально реактивных средах, таких как шахты.
  • Корпус NEMA: корпус устройства или контейнер соответствует уровню NEMA, что является нормой в отношении защиты от проникновения различных промышленных и экологических загрязнителей.
  • Номинал для использования внутри/вне помещения: устройство предназначено для определенных условий работы. Маслонаполненные типы почти часто устанавливаются снаружи.
  • Водонепроницаемый: трансформатор имеет герметичную сторону для предотвращения проникновения воды.
  • Погружной: устройство можно погружать в воду.

Применение однофазного трансформатора

Основными преимуществами однофазного блока являются техническое обслуживание, транспортировка и доступность запасных частей. Однофазные трансформаторы широко используются в коммерческих низковольтных устройствах, таких как электронные устройства.

Однофазный трансформатор (Ссылка: suenn.com )

Они работают как устройство понижения напряжения и снижают величину домашнего напряжения до значения, необходимого для питания электроники. Выпрямитель обычно подключается для преобразования переменного напряжения в постоянное, которое используется в корпусах электроники на вторичной стороне.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован.

2019 © Все права защищены.