О чем речь? Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) является сердцем любого трактора. От его мощности и надежности зависит эффективность работы сельскохозяйственной машины.
На что обратить внимание? Ключевыми характеристиками ДВС для тракторов являются лошадиные силы, крутящий момент и экономичность. Производители постоянно работают над улучшением этих параметров, используя инновационные технологии, такие как турбонаддув, системы прямого впрыска и улучшенное охлаждение.
В этой статье:
Двигатели тракторов системы механизмов
Двигатель внутреннего сгорания, или сокращенно ДВС, включает два основных механизма и ряд систем, отвечающих за топливное питание, охлаждение, зажигание и решение других задач.
Кривошипно-шатунный механизм ДВС трактора предназначен для трансформации возвратно-поступательного передвижения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Конструкция данного узла достаточно сложная, включает подвижную и неподвижную группу элементов. К первой относятся поршень, коленчатый вал, шатун, который соединяет поршень с коленчатым валом, и маховик. Роль корпуса для механизма выполняет блок-картер. Нижняя часть картера представлена в виде поддона и служит емкостью для смазочных материалов.
Механизм газораспределения реализует своевременное впрыскивание горючей смеси внутрь цилиндра и удаление продуктов горения — газов. Основными деталями газораспределительного механизма являются клапаны, распределительный вал и так называемые передаточные механизмы — коромысла клапанов, штанги, толкатели.
Двигатели тракторов системы механизмов
Классификация тракторных двигателей
По варианту воспламенения топлива:
- источником зажигания служит электрическая искра — карбюраторные двигатели;
- сжатие горючей смеси до точки самовоспламенения — дизельные двигатели.
С учетом разновидности рабочего цикла:
- четырехтактный рабочий цикл. Поршень делает четыре хода, а коленный вал — два;
- двухтактный рабочий цикл. Поршень делает два хода, коленный вал — один;
- количество цилиндров. Двигатель с одним цилиндром — ПД-10У, двумя цилиндрами — Д-21, четырьмя цилиндрами — Д-37Е, АМ-41, Д-240, шестью цилиндрами — АМ-01, СМД-60, двенадцатью цилиндрами — ЯМЗ-240Б;
- взаимное расположение цилиндров — однорядные вертикальные, наклонные, с угловым расположением;
- по роду топлива двигатели подразделяются на бензиновые, газовые, дизельные модели.
Помимо этого ДВС трактора классифицируют в зависимости от системы охлаждения. Охлаждающим агентом может быть вода или воздух.
Основные определения, связанные с работой двигателя
Работа ДВСтрактора основана на способности воздушных смесей в процессе нагревания увеличиваться в объеме. Рассмотрим пример. Возьмем цилиндрическую емкость с поршнем и сожмем воздух, который в ней находится.
При нагреве сжатого воздуха последний начнет увеличивать свой объем и давить на поршень. Как результат, последний начнет подниматься и выполнять работу механического характера. Чтобы повысить температуру воздушной среды в цилиндре двигателя, используют газ или топливо, насыщенное кислородом. Получается так называемая горючая смесь.
В процессе горения топливо выделяет энергию, газ расширяется и оказывает давление на поршень. Он начинает передвигаться, совершать поступательное движение. При этом кривошипно-шатунная конструкция использует поступательное движение поршневой системы и заставляет вращаться коленчатый вал. Посредством силовой передачи крутящий момент передается в ходовую часть на блок колес с ведущим функционалом.
Основные определения, связанные с работой двигателя
Коленчатый вал ДВС трактора объединен с поршнем посредством шатуна. Это означает, что в процессе передвижения поршень может оказаться в двух крайних положениях — верхнем и нижнем. Они получили название мертвых точек. Если поршень, двигаясь в цилиндре, находится на максимальном расстоянии от осевой линии коленчатого вала, это означает, что он достиг верхней мертвой точки (ВМТ).
В процессе перехода энергии тепла в механическую работу поршневая система начинает испытывать давление со стороны газа. Поршень занимает такое положение, когда дистанция между его поверхностью и осью коленчатого вала принимает минимальное значение. Это означает, что он находится в нижней мертвой точке (НМТ).
Ход поршня — это дистанция, которую проходит поршень между двумя точками — ВМТ и НМТ. Это две длины радиуса кривошипно-шатунного механизма. За один ход поршневой системы коленчатый вал проворачивается на 180°. Соответственно, за полный оборот вала поршень успевает совершить пару ходов. Под рабочим объемом цилиндра понимают произведение длины рабочего хода поршня на площадь сечения цилиндрического сосуда. Этот параметр указывают в литраже или кубических сантиметрах.
Если в ДВС трактора насчитывается несколько цилиндров, сумма рабочих объемов выражается в литрах. Этот показатель получил название литраж движка. Камера сгорания — это пространство над поршнем, который находится вблизи от ВМТ. Камера сгорания и рабочий объем в сумме равны полному объему цилиндра.
Степень сжатия определяется как отношение полного объема цилиндра к тому объему, который занимает камера сгорания. Эта базовая характеристика отражает, во сколько раз уплотняется газовоздушная смесь в процессе работы двигателя.
Перед запуском двигателя цилиндр заполняют горючей смесью. Эта процедура называется впуском. После этого смесь подвергается сжатию. В строго установленный момент подается искра, рабочая смесь воспламеняется. Таким образом, происходит запуск ДВС трактора.
По мере сгорания топлива газ расширяется и оказывает давление на поршень. Последний начинает перемещаться. Это рабочий ход двигателя. После этого следует процесс выпуска — удаление отработанных газов.
По числу тактов двигатели подразделяют на два вида. В двухтактных ДВС на рабочий процесс приходится два такта. Соответственно в четырехтактных ДВС на рабочий цикл отводится четыре такта, что соответствует двум оборотам коленчатого вала.
Для ввода горючей смеси и сброса газов предусмотрены специальные отверстия. Открытие и закрытие отверстий производится при помощи клапанов, которые контролируются газораспределительным механизмом.
Основные определения, связанные с работой двигателя
Рабочий цикл четырехтактного ДВС трактора с одним цилиндром:
Такт впуска
На этом этапе в цилиндр поступает необходимый объем воздуха. Это происходит благодаря разряжению в полости цилиндра, которое создается при движении поршневой системы сверху вниз. После достижения поршнем НМТ клапан отсекает подачу воздушной смеси. Рабочий цикл 4-тактного одноцилиндрового дизельного двигателя включает четыре такта: впуск, сжатие, расширение, выпуск.
Такт сжатия
Клапаны обоих отверстий находятся в закрытом состоянии. Поршень начинает движение по направлению к ВМТ. Идет процесс уплотнения воздуха в пространстве цилиндра. При достижении степени сжатия порядка 14–18 температура воздушной среды возрастает до 500–700°, а показатель давления поднимается до значений 35–40 кгс/см2. При приближении поршня к ВМТ в камеру сжигания вводится топливо.
Этот процесс проходит под давлением порядка 120–170 кгс/см2. В момент соприкосновения с горячими воздушными массами топливо достигает температуры воспламенения. Для этого процесса характерен подъем температуры до 1600–2000° и давления 55–90 кгс/см2.
Такт расширения
Все отверстия закрыты клапанами. Идет процесс догорания топлива. Давление газа заставляет поршень двигаться к НМТ, что при участии шатуна приводит к вращению коленвала. Рабочий ход завершается снижением температуры газовой среды до 800–900°, а давления — до 3-4 кгс/см2.
Такт выпуска
Происходит открытие выпускного отверстия. Поршень начинает движение к ВМТ и вытесняет отработанные газы в атмосферу. Далее рабочий цикл возобновляется.
Требования к двигателю трактора
Если сравнить ДВС трактора МТЗ-80 и Т-40, то можно обнаружить разницу в технических характеристиках. В первом случае объем двигателя 4,75 л, или 81 лошадиная сила. Во втором эти показатели ниже и составляют соответственно 4,2 л, или 50 лошадиных сил. Попробуем разобраться, в чем разница между представленными моторами.
Прежде всего рассмотрим требования, которым должны соответствовать динамические параметры ДВС. Это поможет уяснить суть работы двигателя и разобраться с понятием объем тракторного двигателя.
- Соблюдение нормативов по показателю токсичности отработанных газов
Оптимизация рабочего процесса камеры внутреннего сгорания. Использование экологически чистого топлива.
- Компактность габаритов, умеренная общая масса конструкции
Вес движка влияет на эксплуатационные характеристики трактора. Их можно повысить, если использовать облегченную и компактную модель ДВС.
- Высокая приемистость
Время на изменение режима работы ДВС трактора должно быть достаточным, чтобы гарантировать безопасность движения других транспортных средств и пешеходов.
- Минимальный показатель по уровню шума
Шум от сельскохозяйственных тракторов должен соответствовать утвержденным на данный момент техническим требованиям. Для снижения показателя по шуму используют разного рода глушители и звукоизоляцию.
- Повышенный комфорт при эксплуатации и техобслуживании
Трактор активно используют в сельском хозяйстве, при строительстве и ремонте дорожного полотна, транспортировке грузов. Двигатель зачастую испытывает повышенные нагрузки. Чтобы не срывать напряженный график технического обслуживания, конструкция ДВС должна быть простой и доступной для ремонта.
Требования к двигателю трактора
Часто задаваемые вопросы о ДВС трактора
Какой тип ДВС у современных тракторов?
Как правило, устанавливают четырехтактный дизельный двигатель. При низких частотах вращения он создает высокий крутящий момент, достаточно экономичен. На садовых участках уместны бензиновые двигатели. Газовые турбины эффективны на обширных земельных угодьях.
Что означает кВт применительно к трактору?
В этих единицах измеряется мощность техники, в данном случае — трактора. Также мощность может быть указана в лошадиных силах. Как правило, показатель находится в пределах от 20 до 400 лошадиных сил, что составляет 15–298 кВт. Современные машиностроительные предприятия выпускают тракторы мощностью порядка 1000 лошадиных сил.
Из каких элементов состоит двигатель?
ДВС трактора состоит из неподвижных (корпуса) и подвижных элементов. К последним относится кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы. Помимо этого, в состав движка включены несколько систем, которые регулируют процессы заправки, зажигания, охлаждения, смазки, выпуска и управления.
Какова периодичность замены масла?
При интенсивной работе спецтехники дозаправку двигателя маслом проводят каждые 10 часов. Через 500 моточасов проводят полную замену масла.
Современные специализированные машины тракторы, как правило, оснащают четырехтактными моделями ДВС. Эти моторы считаются более экономичными, поскольку при малом числе оборотов способны развивать достаточно высокий крутящий момент. Задача владельца трактора — подбор оптимального объема двигателя.
