Поршни отлиты из алюминиевого сплава. Наружная поверхность поршня для улучшения ее прирабатываемости к стенкам цилиндра покрыта тонким слоем олова. Для компенсации неравномерного теплового расширения юбка поршня имеет сложную форму. По высоте она коническая, а в поперечном сечении овальная. Поэтому измерять диаметр поршня необходимо только в плоскости, перпендикулярной поршневому пальцу и на расстоянии 52,4 мм от днища поршня. По наружному диаметру поршни (так же как и цилиндры) подразделяются на пять классов: А, В, С, D и Е через 0,01 мм, а по диаметру отверстия под поршневой палец – на три категории через 0,004 мм. Категория указывается краской на торце (первая – синяя, вторая – зеленая, третья – красная). Класс поршня (латинская буква) и категория (цифра) маркируются на днище поршня. Поршневые кольца изготовлены из чугуна. Верхнее компрессионное кольцо с бочкообразной хромированной наружной поверхностью. Нижнее компрессионное кольцо скребкового типа, фосфатированное.
Поршневые пальцы запрессовываются в верхнюю головку шатуна и свободно вращаются в бобышках поршня. По наружному диаметру пальцы разбиты на три категории через 0,004 мм. Категория пальца маркируется на его торце соответствующим цветом: 1-я – синим, 2-я – зеленым и 3-я – красным.
Шатун стальной, кованый. Нижняя головка шатуна разъемная, в ней устанавливаются шатунные вкладыши. Шатун обрабатывается вместе с крышкой и поэтому они невзаимозаменяемы с крышками других шатунов. Чтобы при сборке не перепутать крышки шатунов, на шатуне и его крышке (сбоку) имеется клеймо номера цилиндров, в который они устанавливаются. При сборке цифры на шатуне и крышке должны находиться на одной стороне.
Коленчатый вал отлит из высокопрочного чугуна и имеет пять опорных (коренных) шеек, закаленных током высокой частоты на глубину 2–3 мм. В заднем конце коленчатого вала имеется гнездо, куда вставляется подшипник ведущего вала коробки передач. Смазочные каналы в шейках коленчатого вала закрыты колпачковыми заглушками, которые запрессованы и для надежности зачеканены в трех точках. Для продления срока службы коленчатого вала предусмотрена возможность перешлифовки шеек коленчатого вала при износе или повреждении их поверхностей. Шлифованием диаметры шеек уменьшаются на 0,25; 0,5; 0,75 и 1,00 мм. Осевое перемещение коленчатого вала ограничено двумя упорными полукольцами, установленными в блоке цилиндров по обе стороны заднего коренного подшипника. С передней стороны подшипника ставится сталеалюминиевое полукольцо, а с задней – металлокерамическое (желтого цвета).
Вкладыши коренных и шатунных подшипников тонкостенные, биметаллические, сталеалюминиевые. Вкладыши для 1, 2, 4 и 5-го коренных подшипников имеют на внутренней поверхности канавку (с 1987 г. нижние вкладыши этих подшипников устанавливаются без канавки). Вкладыши центрального коренного подшипника отличаются от остальных вкладышей отсутствием канавки на внутренней поверхности и большей шириной. Все вкладыши шатунных подшипников без канавок, одинаковые и взаимозаменяемые. Ремонтные вкладыши изготавливаются увеличенной толщины под шейки коленчатого вала, уменьшенные на 0,25; 0,5; 0,75 и 1 мм.
Маховик отливается из чугуна и имеет стальной напрессованный зубчатый венец для пуска двигателя стартером. Маховики взаимозаменяемые, так как балансируются отдельно от коленчатого вала. Центрируется маховик с коленчатым валом передним подшипником ведущего вала коробки передач.
Маховик крепится к фланцу коленчатого вала шестью самоконтрящимися болтами, под которые подкладывается одна общая шайба. Заменять эти болты какими-либо другими недопустимо.
Таблица 1
Техническая характеристика двигателя
| Модель | Тип | Диаметр цилиндра и ход поршня, мм | Рабочий объем, л | Степень сжатия | ||
| 2106 | Четырехтактный, бензиновый, карбюраторный, четырехцилиндровый | 79х80 | 1,57 | 8,5 | ||
| Номинальная мощность, кВт×ч | Частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности, мин-1 | Максимальный крутящий момент, Н×м | Частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте, мин-1 | |||
| 54,8 | 5400 | 116 | 3200 | |||
2 Тепловой расчет и тепловой баланс двигателя
Тепловой расчет позволяет с достаточной степенью точности аналитическим путем определить основные параметры вновь проектируемого двигателя, а также проверить степень совершенства действительного цикла работающего двигателя.
Тепловой расчет является начальным этапом при проектировании двигателя, а также данные, полученные в ходе расчета, используются в последующих вычислениях и построениях.
Тепловой расчет начинается с выбора ряда недостающих в задании величин, необходимых для проведения расчета, причем выбираются величины, которые для производимого расчета не определяются по формулам.
Конечные результаты теплового расчета определяются с различной степенью точности. Это зависит от того, насколько правильно были оценены исходные величины теплового расчета: коэффициент наполнения, показатели политроп сжатия и расширения температуры подогрева смеси, температура остаточных газов и т.п.
Тепловой расчет является ориентиром, указывающим какие показатели будет иметь проектируемый двигатель при правильном инструктивном и технологическом выполнении.
Как правило, тепловой расчет двигателей производится для номинального режима при наивыгоднейших условиях подвода и сгорания топлива.
2.1 Основные принятые обозначения по тепловому расчету
cN - средняя скорость поршня, м/с;
D - диаметр цилиндра двигателя, м;
gC, gH, gO - элементарный состав топлива в долях кг, соответственно углерода водорода, кислорода.
gi - удельный индикаторный расход топлива, г/кВт-ч;
ge - удельный эффективный расход топлива, г/кВт-ч;
GT- часовой расход топлива, кг/ч;
Hu - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;
DHu - потери тепла, вследствие химической неполноты сгорания, кДж /кг;
i - число цилиндров двигателя;
Lo - теоретически необходимое количество воздуха для сгорания топлива
кмолей возд./кг топл.;
L - длина шатуна, м;
mт - молекулярная масса топлива, кг/моль;
M1 - число молей свежей смеси, моль/кг топлива;
М2 - число молей продуктов сгорания, кмоль/кг топлива;
mв - молекулярная масса воздуха, кг/моль;
mcV - средняя мольная теплоемкость свежего заряда при постоянном объеме
кДж/кмоль×К;
Ne - эффективная мощность, кВт;
n - частота вращения коленчатого вала, мин;
Nл - литровая мощность, кВт/л;
n1 - показатель политропы сжатия;
n2 - показатель политропы расширения;
pо - давление окружающей среды, МПа;
pr -давление остаточных газов, МПа;
pа - давление конца впуска, МПа;
pс - давление конца сжатия, МПа;
pz - давление конца сгорания, МПа;
pb - давление конца расширения, МПа;
pi’ — среднее индикаторное давление теоретического цикла, МПа;
pi - среднее индикаторное давление действительного цикла, МПа;
pе - среднее эффективное давление, МПа;
R - газовая постоянная воздуха, Дж/кмоль×К;
R - радиус кривошипа, м;
S - ход поршня, м;
Тr - температура остаточных газов, К;
Та - температура конца впуска, К;
Тс - температура конца сжатия, К;
Tz - температура конца сгорания, К;
Тb — температура конца расширения, К;
То — температура окружающей среды, К;
DT - величина подогрева свежего заряда, К;
Vл - рабочий объем двигателя, л;
Vh - рабочий объем одного цилиндра, л;
a - коэффициент избытка воздуха;
g - коэффициент остаточных газов;
ρ0 - плотность окружающего воздуха, кг/м3;
e - степень сжатия;
hV - коэффициент наполнения;
hм - механический КПД;
hi - индикаторный КПД;
hе - эффективный КПД;
l- степень повышения давления;
mо - коэффициент молекулярного изменения горючей смеси;
m - коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси;
x- коэффициент использования тепла при сгорании;
r - степень предварительного расширения;
t- тактность двигателя;
j - коэффициент полноты индикаторной диаграммы;
y- потерянная доля хода поршня
2.2 Рабочее тело и его свойства