Тема 10. Механизм газораспределения



Назначение механизма газораспределения. Золотниковые и клапанные механизмы газораспределения (МГ). Область применения. Преимущества клапанного механизма. Основные элементы МГ. Число и расположение клапанов. Расположение каналов впуска и выпуска. Преимущество 4-клапанных МГ.

Условия работы клапанов: нагрузки механические и тепловые. Температура выпускного клапана, отвод тепла. Радиальные и осевые перепады. Напряжения на фаске клапана. Назначение наплавок на фаски. Материал наплавок. Влияние охлаждения опорной фаски крышки цилиндра на температуру тарелки клапана. Влияние на температуру тарелки «плавающих» сёдел. Условие работы впускного клапана.

Определение температуры клапана. Мероприятия по уменьшению температуры клапанов. Фаска тарелки клапана: угол наклона, формы тарелки клапана. Стержень клапана. Крепление тарелки пружины со стержнем клапана. Диаметр стержня клапана. Нагрузки на стержень клапана.

Угол конической поверхности, сопрягающей фаску клапана с галтелью перехода к стержню.

Торец стержня: закалка, наплавление твёрдого сплава. Защита стержня клапана от задиров с направляющей втулкой. Направляющие втулки: материал, смазка, зазоры.

Диаметр клапанной тарелки и ход клапана. Материал клапанов. Требования к материалу. Коррозия клапанов бензиновых двигателей и высокотемпературная коррозия клапанов дизелей.

Уплотнение и смазка стержня клапана. Механизмы поворота клапана. Зазор между клапаном и деталью, передающей ему движение. Гидротолкатель. Сёдла клапанов. Установка сёдел. Покрытие фаски седла. Материал седла. Конструкция плавающего седла. Высокие сёдла. Причины износа сёдел.

Механизм привода клапанов. Назначение. Схемы механизмов привода клапанов.

Расположение распределительного вала: нижнее, промежуточное, верхнее. Конструкции распределительных валов (РВ) ВОД, СОД и МОД. Установка кулачков. Фиксация. Разъёмные и неразъёмные кулачки.

Распределительные валы реверсивных двигателей. Фиксация РВ в осевом направлении. Подшипники РВ. Материал РВ и кулачков.

Привод РВ. Мероприятия по снижению шума передачи.

Толкатель. Нагрузки. Головка толкателя. Роликовый толкатель. Проворачивание толкателя. Штанги: конструкции, установка в толкателе дополнительной пружины. Допускаемый угол наклона.

Рычаг (коромысло). Конфигурация. Требования. Отношение плеч рычагов. Методы изготовления. Материал.

Клапанные пружины. Назначение. Условия работы. Тип пружины. Количество. Число витков. Материал. Метод изготовления. Поверхностная обработка. Покрытия от коррозии. Направление навивки. Расчёт пружины.

Гидравлический привод с пневмопружиной выпускного клапана МОД. Клапан выпускной МОД.

Гидравлический привод клапанов СОД.

Непосредственный привод клапанов.

Профилирование кулачков распредвала. Требования к профилю кулачка. Определение основных параметров кулачков (угол действия и максимальная высота кулачка – ход толкателя) 4-тактного и 2-тактного двигателей. Передаточное отношение привода. Характерные периоды движения клапана. Построение профиля кулачков. Исходные данные.

Допускаемые скорости клапана в начале движения и материал седла.

 Размещение кулачков на распределительном валу для рядного и V-образного двигателя.

Приведение масс деталей клапанного привода к оси клапана и к оси толкателя.

Расчет деталей привода механизма газораспределения.

Конструирование органов газораспределения 2-тактных двигателей.

[1,c.244-284; 2,c. 284-329; 3,c484- 514; 4,c. 279-310; 5,c. 271-278; 6,c. 283-315; 8,c. 72-79; 11,c. 243-252;]

 

Вопросы для самопроверки

1. Каково назначение механизма газораспределения (МГ).

2. Перечислите типы МГ, преимущества и недостатки, а укажите также в каких двигателях применяются.

3. Укажите основные элементы клапанного МГ.

4. В каком двигателе применяется один клапан в крышке цилиндра?

5. Нарисуйте схему расположения 2-клапанов в КЦ.

6. Нарисуйте схему расположения 3-клапанов и каналов выпуска и впуска.

7. Нарисуйте схему расположения 4- клапанов и каналов выпуска и впуска. Каковы преимущества этой схемы?

8. Каково максимальное количество клапанов в КЦ созданных двигателей? Укажите преимущества и недостатки этой схемы.

9. Какие нагрузки действуют на клапан?

10. В каких условиях работают выпускные клапаны?

11. Как осуществляется отвод тепла от выпускного клапана?

12. Укажите температуру тарелки выпускного клапана и его стержня.

13. Какие напряжения возникают на посадочной фаске выпускного клапана?

14. С какой целью на фаски клапана наплавляют жаростойкие сплавы на никелевой или кобальтовой основе?

15. У наплавляемых сплавов коэффициент линейного расширения меньше, чем у жаропрочной стали самого клапана. Как это влияет на напряжения на фаске клапана?

16. От чего зависит характер распределения температур в тарелке клапана?

17. Как отражается на напряженное состоянии фаски применение «плавающих» седел?

18. Какие напряжения возникают на фаске клапана при действии сил давления газов на тарелку клапана?

19. В каких условиях работают впускные клапаны?

20. Как определить температуру клапана?

21. Как влияет уменьшение зазора между стержнем клапана и направляющей втулкой на температуру стержня клапана?

22. Как конструктивно решается вопрос с охлаждением выпускного клапана?

23. Какое влияние оказывает форма тарелки клапана на температурное поле?

24. Как осуществляется охлаждение клапана натрием?

25. Как влияет давление наддува на температуру выпускного клапана?

26. Каково влияние охлаждаемого высокого седла на температуру фаски?

27. Каково влияние на температуру клапана оказывает увеличение расхода воздуха?

28. Чем достигается увеличенный расход воздуха через выпускной клапан?

29. Какие углы фасок тарелки клапанов применяются?

30. При каком угле фасок увеличивается площадь проходного сечения клапана при том же значении хода клапана?

31. При каком угле фаски улучшается центровка клапана, облегчается размещение клапана в КЦ и увеличивается жесткость тарелки клапана?

32. Зачем на торце тарелки клапана выполняются глухие отверстия?

33. Для предотвращения появления ступенек и неплотностей при износе фасок, какую фаску следует делать более узкой?

34. Укажите и нарисуйте формы головки (тарелки) клапана, определите в каких клапанах их применяют.

35. Какие клапаны наиболее технологичны?

36. Каково значение угла конической поверхности, сопрягающей фаску клапана с галтелью перехода к стержню.

37. От чего зависит диаметр стержня клапана?

38. Укажите способ соединения тарелки пружины со стержнем.

39. С какой целью стержень азотируют или хромируют, а иногда азотируют и хромируют?

40. Как повысить износостойкость торца стержня клапана?

41. Какое отношение диаметров тарелок впускных и выпускных клапанов?

42. Как определить ход клапана?

43. Зависит ли ход клапана от угла фаски клапана?

44. Какие материалы применяются для впускных и выпускных клапанов?

45. Укажите причины возникновения высокотемпературной коррозии на клапане.

46. Каково назначение манжет, устанавливаемых на стержень клапана?

47. С какой целью применяют индивидуальные корпуса для выпускных клапанов и на каких двигателях?

48. Каково назначение механизмов поворота клапанов?

49. Каково назначение зазоров между клапаном и деталью, передающей ему движение?

50. Как влияет тепловой зазор на надежность работы клапана?

51. Объясните принцип работы гидротолкателя.

52. Каково назначение седла клапана.

53. Укажите способ установки седла клапана.

54. Когда устанавливаются седла под впускные и выпускные клапаны?

55. С какой целью на фаску седла клапана наплавляется материал с высокой твердостью?

56. Какие материалы применяются для седел?

57. Какова конструкция «плавающего» седла?

58. Каковы преимущества высоких седел?

59. Укажите причины износа седел.

60. Каково назначение привода клапана?

61. Укажите детали передачи к клапанам.

62. Какие варианты расположения распределительного вала (РВ)?

63. Каковы конструкции РВ в высокооборотных, СОД и МОД?

64. Существуют ли двигатели без РВ?

65. От чего зависит расположение кулачков на РВ?

66. Укажите особенности конструкции РВ реверсивного двигателя.

67. Как фиксируются РВ от осевых перемещений?

68. Из какого условия выбирается диаметр РВ?

69. Какие материалы применяются для РВ и кулачков?

70. Где целесообразно располагать привод РВ и почему?

71. Как снизить шум передач?

72. Что необходимо в приводе для точной регулировки фаз газораспределения?

73. Какие конструкции толкателей применяются?

74. Как обеспечить проворачивание толкателя?

75. Перечислите конструкции штанг. С какой целью на штанге или толкателе устанавливают дополнительную пружину? Каков допустимый угол наклона штанги?

76. Перечислите виды конструкций рычагов. Каково отношение плеч рычага?

77. Каковы условия работы клапанных пружин?

78. Каковы материалы пружин и методы их изготовления?

79. Как предотвратить коррозию клапанных пружин

80. Какие расчеты пружин выполняют при проектировании?

81. В каком двигателе применяется гидропривод клапана и пневмопружина?

82. Можно ли исключить распредвал?

83. Перечислите требования к профилю кулачков.

84. Укажите основные параметры кулачков.

85. Укажите характерные периоды движения клапанов.

86. Какие профили кулачков применяются?

87. При каком профиле кулачка достигается наибольшее время-сечение?

88. Чем определяется выбор материала седла?

89. Определите размещение кулачков на распределительном валу 4- тактного двигателя.

90. С какой целью выполняется приведение масс деталей клапанного привода к оси клапана и к оси толкателя?

91. Каковы требования к впускным и выпускным органам 2-тактных двигателей?

Тема 11. Остов двигателя

Назначение. Конструктивные элементы. Нагрузки. Требования. Влияние масштаба производства на технологию изготовления остова. Классификация остовов: по методу изготовления (литые, сварные, сварнолитые, сварные конструкции), силовой схеме (несущий, несущий картер с анкерными связями), расположению коленчатого вала (с подвесным коленчатым валом, с фундаментной рамой, остов с туннельным картером). Преимущества и недостатки.

Применяемые материалы: чугун, сталь, алюминиевые сплавы.

Конструкции остовов автомобильных, тракторных, тепловозных, СОД и МОД.

Мероприятия по повышению жесткости картера.

Подвески: требования, материал, фиксация подвески, крепление, горизонтальная стяжка подвесок.

Масляные ванны (поддоны): материал, методы изготовления.

Поддизельные рамы: материал, методы изготовления, преимущества и недостатки, конструкции.

Сварные остовы (тепловозные, судовые): преимущества, материал, контроль материала, свариваемость, применяемые электроды, классификация и методы контроля сварных соединений, дефекты в швах, форма кромок деталей под сварку. Термообработка остова.

Схема передачи усилий в литых и сварных конструкциях остова. Расчет остова на прочность: определение напряжений в поперечном сечении блока цилиндра (одного отсека), в опорном поясе ; запас прочности сварных соединений ; методы повышения усталостной прочности сварных соединений.

Экспериментальные методы исследования напряженного состояния и усталостной прочности остовов.

[1,c.288-311; 2,c. 330-337; 3,c.383- 386, 409- 410; 4,c. 245-260; 5,c. 242-247; 8,c. 36-46; 10,c. 5-55;]

 

Вопросы для самопроверки

1. Укажите конструктивные элементы остова.

2. Какова масса остова двигателя?

3. Перечислите нагрузки, действующие на остов.

4. Укажите основные требования к остову.

5. Как влияет тип производства (мелкосерийное, серийное, массовое) на метод изготовления?

6. Перечислите преимущества и недостатки литых остовов, сварнолитых и сварных?

7. Какие силовые схемы остовов применяются?

8. Каковы преимущества и недостатки остовов: с подвесным коленвалом, с фундаментной рамой, с туннельным картером.

9.Какие материалы применяются для изготовления остовов? В каких двигателях применяются?

10. Перечислите методы изготовления фундаментных рам.

11.Дайте характеристику остова крейцкопфного МОД. Каковы тенденции в проектировании?

12.Каковы тенденции в проектировании остовов СОД?

13.Каковы тенденции в проектировании остовов автотракторных двигателей?

14.В каких двигателях применяются сварные остовы?

15.Какие стали применяются для стальных остовов?

16.Почему для сварных конструкций применяются только спокойные стали?

17.Какие электроды применяются для сварки элементов остова?

18.Как организована передача усилий в сварных остовах?

19.Почему сварные швы разделяются на швы 1, 2, 3-й категории

20.Какие требования предъявляются к швам 1-й и 2-й категории?

21.Укажите методы контроля сварных швов.

22.Какие дефекты могут быть обнаружены при контроле швов?

23.Каковы формы кромок деталей под сварной шов?

24.Каково назначение и режим термообработки остова?

25.Чем определяется верхний предел нагрева остова?

26.Как очистить от окалины остов после термообработки?

27.Как направить по минимальному пути силовой поток в литом несущем остове от шпилек крепления крышки цилиндра к корпусу коренного подшипника?

28.Как определить уровень напряжений в отсеке блока?

29.По какой формуле определяется запас прочности сварных соединений?

30.Как повысить сопротивление усталости сварных соединений?

31.Укажите экспериментальные методы исследования напряжённого состояния остова на этапе доводки натурной конструкции, а также запас сопротивление усталости.

 

 

Тема 12.Системы двигателя

Система смазки. Назначение. Требования к маслу двигателей, работающих на дистиллятном и тяжёлом топливе. Количество масла, прокачиваемого через систему в единицу времени. Объем масла в системе. Внешняя система смазки и ее состав. Назначение фильтров грубой и тонкой очистки, центробежных фильтров, магнитных фильтров, холодильника масла. Типы нагнетательных и откачивающих насосов. Лубрикаторы. Вентиляция картера. Маслопроводы. Скорость течения масла в трубопроводах. Контроль параметров системы. Регуляторы температуры масла. Назначение маслопрокачивающих насосов. Подогрев масла. Защита двигателя по давлению масла.

[1,c. 241-269; 2,c. 372-389; 3,c. 517-532; 4,c. 359-385; 5,c. 284-297; 6,c. 361-369; 8,c. 94-99; 11,c.327-335.]

 

Вопросы для самопроверки

1. Перечислите требования к системе смазки.

2. От чего зависит производительность нагнетательного насоса?

3. Нарисуйте внешнею систему смазки.

4. Каковы современные требования к полнопоточным фильтрам?

5. Каковы назначение центробежного фильтра и принцип его работы?

6. В каких двигателях применяются лубрикаторы?

7. Как повлияет понижение уровня масла в масляной ванне (поддоне) на работу двигателя?

8. Какие параметры контролируются в системе смазки при работе двигателя?

9. Укажите причины попадания топлива в масло и последствия.

10. Где устанавливается датчик давления масла в системе смазки двигателя?

11. Каково назначение вентиляции картера и как она осуществляется?

12. По каким параметрам контролируется качество масла и как?

13. Какая допускается разность температуры масла на выходе и входе в двигатель?

14. В каких двигателях ресурс циркуляционного масла выше и почему?

15. В каком двигателе кратность циркуляции масла максимальна и в каком - минимальна?

16. В каких двигателях периодичность смены (в час) масла выше или ниже?

17. От каких параметров зависит производительность циркуляционного насоса?

18. В каком двигателе удельный расход масла максимален?

19. Как подаётся цилиндровое масло на зеркало втулки цилиндра?

20. Какова конструкция холодильников масла?

Система охлаждения. Назначение. Охлаждающая среда: пресная вода, забортная вода, воздух. Состав системы охлаждения. Одноконтурные (проточные) и двухконтурные (замкнутые). Схемы систем. Привод насосов.

Терморегуляторы. Насосы. Производительность насосов. Охладители пресной воды. Расширительные цистерны. Водоподготовка.

[1,c. 270-309; 2,c. 372-382; 3,c. 533-547; 4,c. 427-464; 5,c. 279-284; 6,c. 372-384; 8,c. 100-103; 11,c.318-327.]

 

Вопросы для самопроверки

1. В каких двигателях применяется жидкостное и воздушное охлаждение?

2. Каковы преимущества у испарительной системы охлаждения?

3. От чего зависит количество теплоты, отводимой системой охлаждения?

4. Почему с уменьшением отвода теплоты в охлаждающую систему повышается экономичность и уменьшаются размеры теплообменников?

5. Какое влияние оказывает температурный уровень в системе охлаждения на работу двигателя?

6. Почему необходимо поддерживать в системе охлаждения постоянный температурный уровень, независимый от режима работы двигателя?

7. На каких двигателях применяется проточная система охлаждения?

8. В каких двигателях применяется замкнутая система охлаждения?

9. Каково назначение расширительного бачка?

10. От каких параметров зависит производительность водяного насоса?

11. Какие насосы применяются?

12. Какова конструкции теплолбменников?

13. Каково назначение терморегуляторов?

14. Каково назначение водоподготовки?

15. Почему ограничивается высокотемпературное охлаждение?

16. В чем заключаются преимущества воды как теплоносителя и недостатки?

17. Каково назначение присадки в воду ВНИИП-117/Д?

18. Когда в системе охлаждения применяется антифриз?

19. Какая последовательность расположения холодильников(теплообменников)?

 

Системы пуска и реверса.Способы пуска. Требования к системе пуска. Система пуска для автомобильных, тракторных, тепловозных, судовых двигателей. Минимальная пусковая частота вращения вала. Состав системы пуска сжатым воздухом. Назначение главного пускового клапана. Воздухораспределитель (дисковый, золотниковый).Устройство для облегчения пуска. Реверсирование двигателей.

[1,c.321-341; 4,c.386-426; 11,c. 335-347]

 

Вопросы для самопроверки

1. Укажите способы пуска двигателей различного назначения.

2. Перечислите факторы, влияющие на минимальную пусковую частоту вращения коленчатого вала.

3. Как осуществляется пуск тепловозного дизеля?

4. На каких двигателях применяется пуск вспомогательным бензиновым двигателем?

5. Какое число цилиндров у 2- и 4-тактных двигателей необходимо, чтобы обеспечить пуск при любом положении коленчатого вала?

6. От чего зависит расход пускового воздуха?

7. Нарисуйте схему пуска сжатым воздухом.

8. Укажите фазы открытия и закрытия пускового клапана цилиндра 4-тактного двигателя?

9. Зачем располагают на распределительном вале два ряда кулачков?

10. Каково время пуска двигателя.

Топливные системы. Схема системы питания карбюраторных двигателей: назначение, способы подачи топлива в карбюратор, условия образования однородной топливовоздушной смеси. Факторы, влияющие на процесс приготовления горючей смеси.

Требования к карбюратору.

Смесеобразование в двигателях с впрыском лёгкого топлива на клапаны впуска и в цилиндр.

Регулирование подачи топлива при впрыске легкого топлива. Электронная система управления впрыском топлива.

Топливные системы дизелей. Требования к дизельным топливам. Показатели эксплуатационных свойств дизельных топлив. Топливные системы низкого давления дизелей, работающих на дистиллятном и тяжелом топливе. Системы топливоподготовки. Топливные системы высокого давления дизелей. Топливные системы газовых двигателей.

[1,c. 36-123, 124-217; 3,c. 235-310; 4,c. 311-327; 5,c. 139-157; 6,c. 343-360; 11,c. 254-279; 26,c.4-127.]

 

Вопросы для самопроверки

1. Какова схема системы питания карбюраторных двигателей.

2. Каково назначение карбюратора? Опишите его принцип действия.

3. Перечислите факторы, влияющие на приготовление горючей смеси.

4. Каковы методы снижения токсичных элементов в отработавших газах?

5. Каково смесеобразование в двигателях с впрыском легкого топлива.

6. Перечислите требования к дизельным топливам.

7. Укажите показатели эксплутационных свойств дизельных топлив.

8. С какой целью вводятся присадки в топливо?

9. Определение вязкости топливной смеси и её изменение при нагреве.

10. Опишите топливную систему транспортного дизеля.

11. Опишите топливную систему автомобильного дизеля.

12. Охарактеризуйте топливную систему магистрального тепловоза.

13. Дайте краткую характеристику топливной системы СОД.

14. Опишите топливную систему низкого давления дизелей, работающих на тяжёлых топливах (система топливоподготовки).

15. Дайте обзорное представление о топливной системе низкого давления открытого типа МОД.

16. Опишите топливную систему низкого давления закрытого типа МОД.

17. Перечислите требования к топливным системам высокого давления.

18. Каковы тенденции развития топливной аппаратуры дизелей?

19. Укажите основные параметры впрыскивания топлива и влияния их на рабочий процесс дизеля.

20. Топливная система высокого давления непосредственного действия.

21. Аккумуляторная система впрыска топлива с электронным управлением.

22. Опишите каскадную систему впрыска топлива.

23. Охарактеризуйте топливную аппаратуру МОД.

24. Опишите топливную аппаратура СОД.

25. Охарактеризуйте топливную аппаратуру тепловозных дизелей.

26. Опишите топливную аппаратуру высокообортных дизелей.

27. Охарактеризуйте систему впрыскивания многотопливных дизелей.

28. Дайте понятие двухфазного впрыска топлива.

29. Как влияет тяжёлое топливо на конструкцию топливной аппаратуры и работу дизеля.

Тематический план обзорных лекций

Тематика лекции позволяет уяснить материал, изученный самостоятельно, разрешить появившиеся во время изучения курса вопросы. 

1.Основные параметры современных бензиновых, тракторных, тепловозных, СОД и МОД. Тенденции развития указанных двигателей.

2.Анализ усталостных изломов, позволяющий установить начало разрушения, степень напряженности, характер усилий, причину разрушения.

3.Тенденции в проектировании поршней современных ДВС. Оптимизация профиля поршней. Мероприятия по повышению надежности и ресурса поршней; снижению расхода масла и газоплотности.

4.Тенденции в проектировании втулок цилиндров СОД и МОД, проблемы, возникающие при работе на тяжелых топливах, и мероприятия по повышению надежности и ресурса.

5.Тенденции в проектировании шатунов современных ДВС. Применение новых материалов. Мероприятия по повышению надежности и ресурса шатунов.

6.Тенденции в проектировании коленвалов ДВС. Современные методы механической обработки шатунов. Мероприятия по повышению надежности и ресурса коленчатых валов.

7.Тенденции в проектировании подшипников скольжения ДВС. Применение новых технологий нанесения антифрикционного слоя на корпус вкладыша. Мероприятия по повышению надежности и ресурса подшипников скольжения.

8.Тенденции в проектировании крышек цилиндров(головок) современных ДВС.Мероприятия по повышению надежности и ресурса.

9.Тенденции в проектировании механизма газораспределения на современных ДВС и на «интеллектуальных» двигателях. Проблемы, возникающие при работе на тяжелом топливе и решения.

10.Тенденции в проектировании остовов современных ДВС. Мероприятия по повышению надежности и ресурса.

 

 

Перечень лабораторных работ

 

 

1. Тензоаппаратура и методика определения постоянной тензорезисторов.

2. Исследование напряженного состояния коленвала на объемной модели.

 


Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 595; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!