СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. 3
ГЛАВА I. Аналитический обзор литературных источников. 4
1.1 История создания дизельного двигателя. Характеристики дизельного топлива. 4
1.2 Общее устройство и действие системы питания. 6
1.3 Развитие дизельного двигателестроения. 8
1.4 Экология - двигатель прогресса в моторостроении. 13
1.5 Насос - форсунки современных дизелей. 16
1.6 Регуляторы топливных систем. 18
1.7 COMMON RAIL – Аккумуляторные топливные системы. 19
ГЛАВА II. Расчет эффективности конструкции и работы двигателя внутреннего сгорания. 24
2.1. Характеристики двигателей. 24
2.2. Классификация испытаний и оборудование для них. 31
2.3. Технология проведения испытаний и обработка их результатов. 34
ГЛАВА III. Разработка набора «Система питания дизельного двигателя». 36
3.1. Требования к оборудованию. 36
3.2. Разработка конструкции набора. 36
3.3.Технология изготовления набора. 38
ГЛАВА IV. Применение набора при изучении курса «Трактор». 40
4.1.Обучение школьников сельскохозяйственной технике. 40
4.2. Практические работы по разделу «Система питания дизельного двигателя». 41
Заключение. 50
Литература. 51
Актуальность работы. Ввиду того, что Бирский государственный институт развивается, открываются новые специальности, и в перспективе институт должен получить статус университета необходимо активное расширение материальной базы учебного процесса.
В связи с тем, что на факультете «Технология и предпринимательство» изучают такие дисциплины как машиноведение, детали машин, сельскохозяйственную технику, передо мной была поставлена задача: подобрать и изготовить набор узлов и механизмов для разборки и сборки системы питания дизельного двигателя, а также разработать методическое пособие по изучению данного раздела.
Прорабатывая различную техническую литературу по теме, консультируясь с мастерами цеха топливной аппаратуры и преподавателями нашего института, а так же имея в виду материальную базу института и мои собственные возможности, я решил, что оптимальным вариантом будет набор узлов и механизмов системы питания дизельных двигателей А-41, Д-240.
Цели и задачи. Цель данной работы заключалась в создании набора узлов и механизмов системы питания дизельного двигателя, а также разработки методического пособия для изучения данного раздела. Сформулированная цель распалась на ряд задач:
- проанализировать литературные источники;
- спроектировать набор системы питания;
- подобрать необходимые узлы и механизмы;
- придать узлам эстетичный вид;
- собрать набор;
- разработать методическое пособие по использованию этого набора.
Двигатель внутреннего сгорания был изобретён в 1860 году французским механиком Э. Ленуаром. Своё название он получил из-за того, что топливо в нём сжигалось не снаружи, а внутри цилиндра двигателя. Аппарат Ленуара имел несовершенную конструкцию, низкий КПД (около 3%) и через несколько лет был вытеснен более совершенными двигателями.
Наибольшее распространение среди них получил четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания, сконструированный в 1878 году немецким изобретателем Николаусом Оттом.
Двигатели Ленуара и Отто работали на смеси воздуха со светильным газом. Бензиновый двигатель внутреннего сгорания был создан в 1885 году немецким изобретателем Готлибом Даймлером. Примерно в то же время бензиновый двигатель был разработан и О.С.Костовичем в России. Горючая смесь (смесь бензина с воздухом) приготовлялась в этом двигателе с помощью специального устройства, называемого карбюратором.
В 1897 году немецкий инженер Рудольф Дизель сконструировал двигатель внутреннего сгорания, в котором сжималась не горючая смесь, а воздух. В процессе этого сжатия температура воздуха поднималась на столько, что при попадании в него топлива оно самовозгоралось. Специального устройства для воспламенения топлива в этом двигателе уже не требовалось; не нужен был и карбюратор. Новые двигатели стали называть дизелями.
Двигатели Дизеля являются наиболее экономичными тепловыми двигателями: они работают на дешёвых видах топлива и имеют КПД 31-44% (в то время как КПД карбюраторных двигателей составляет обычно 25-30%). В настоящее время дизельные двигатели работают на дизельном топливе. Его характеризуют высокая теплотворная способность, хорошая распыляемость, испаряемость в горячем воздухе и воспламеняемость, оно должно быть химически стабильным при хранении, не вызывать коррозии металлов, не содержать механических примесей и воды. В зависимости от условий работы, применяют дизельное топливо следующих марок: Л (летнее)- при температуре окружающего воздуха 00 С и выше, З (зимнее)- при температуре окружающего воздуха минус 200 С и выше ( температура застывания топлива не выше минус 350 С ) и более морозостойкое топливо, применяемое при температуре минус 300 С и выше (температура застывания топлива не выше минус 450 С ), А (арктическое)- при температуре окружающего воздуха минус 500 С и выше.
Присутствие серы в топливе уменьшает период задержки его самовоспламенения в цилиндре, что благоприятно сказывается на работе двигателя. Двигатель работает мягче, то есть с меньшими ударными нагрузками. Однако сера повышает образование нагара и способствует быстрому износу деталей поршневой группы. По содержанию серы дизельное топливо подразделяют на два вида: доля серы не более 0,2%; доля серы не более 0,5%.
В условное обозначение топлива марки Л - входят доля серы и температура вспышки, топлива марки З - доля серы и температура застывания, топлива марки А - доля серы. Например, дизельное топливо Л-0,2-40 (ГОСТ 305-82) означает: летнее топливо с долей серы до 0,2% и температурой вспышки 400 С; дизельное топливо З-0,2 минус 350 С (ГОСТ 305-82) означает: зимнее топливо с долей серы до 0,2% и температурой застывания минус 350 С; дизельное топливо А-0,4 (ГОСТ 305-82) означает: арктическое топливо с долей серы 0,4%.
Топливо определенных сортов необходимо применять соответственно сезону года. Повышенная вязкость топлива ухудшает его текучесть и распыл, а низкая – смазывающую способность.
Вязкость зимних сортов топлива меньше летних. При применении летнего сорта топлива зимой резко увеличивается его вязкость и оно начинает кристаллизоваться (застывает).
Применение арктических и зимних сортов топлива в летних условиях экономически нецелесообразно. На отдельных типах дизельных двигателей в силу особенности конструкции, например высокооборотности, наддува, для которых предусматривается только малосернистое дизельное топливо, не разрешается применять сернистые сорта топлива. При отсутствии в зимнее время дизельного топлива требуемой марки допускается применение летних сортов с добавлением 25% (по массе) керосина при температуре до –200 С и 50% - при температуре от –200 до –350 С.
Система питания дизеля состоит из устройств, механизмов и деталей, обеспечивающих необходимый запас топлива, очистку и подачу топлива и воздуха в цилиндры, удаление отработавших газов в атмосферу, а также изменение количества подаваемого топлива в зависимости от условий работы трактора. Дизельное топливо заливают в бак 14 через горловину, имеющую сетчатый фильтр для очистки топлива от крупных примесей. В нижней части бака установлено два крана: запорный 15 для перекрытия подвода топлива из бака к устройствам и механизмам системы питания и сливной для удаления отстоя или топлива из бака.
Когда открыт запорный кран, топливо из бака проходит по топливопроводу 16 к фильтру 17 грубой очистки, в котором оно очищается от крупных примесей и воды. Затем по топливопроводу 18 топливо поступает к подкачивающему насосу 19, который нагнетает его под давлением около 0,12МПа(1,2 кг-с/см2) по топливопроводу 13 к фильтру 12 тонкой очистки.
Отфильтрованное топливо подается по топливопроводу 9 к топливному насосу 21 высокого давления, которым оно по топливопроводам 7 и через форсунки 6 впрыскивается под давлением 17,5 МПа (175 кг-с/см2 ) в камеры сгорания в конце цикла сжатия воздуха в цилиндрах. Распыленное топливо хорошо смешивается с горячим воздухом и, самовоспламеняясь, сгорает. Продукты сгорания топлива после открытия впускного клапана отводятся из цилиндра в атмосферу через выпускной трубопровод и глушитель 1.
Количество топлива, подаваемого топливным насосом высокого давления в цилиндры, изменяется вручную или автоматически всережимным регулятором 23. Избыточное топливо, подаваемое подкачивающим насосом к топливному насосу высокого давления, отводится по топливопроводу 22 обратно к подкачивающему насосу.
Топливо, просочившееся через зазоры между деталями форсунок, стекает по трубопроводам 8 в фильтр тонкой очистки.
Воздух, необходимый для образования горючей смеси, засасывается двигателем из атмосферы, проходит через воздухоочиститель 2 и поступает через впускной коллектор в цилиндры двигателя. Дизельный двигатель потребляет большое количество воздуха. Для сгорания 1 килограмма топлива в дизеле необходимо 18-20 кг и более воздуха.
Таким образом, двигатели внутреннего сгорания на каждые 100 кг сгоревшего топлива, используют около 2 т атмосферного воздуха, а возвращают отработанные газы.