3 Дәріс - Ахмет Байтұрсынов атындағы Қостанай мемлекеттік университеті

# Ахмет Байтұрсынов атындағы Қостанай мемлекеттік университеті

Энергоқанық техникалардың құрылысы мен пайдаланылуы

## 3 Дәріс

Іштен жанатын двигательдер (ІЖД)

Мақсаты: ІЖД жіктелуін, іштен жанатын двигательдің негізгі механизмдері, жүйелерін мен жалпы құрлысын оқу.

Жоспар:

3.1. Двигатель түрлері.

3.2. Двигательдің жалпы құрлысы

3.1. Двигатель түрлері

Двигатель деп энергияның кез-келген бір түрін тек механикалық энергияға айналдырып беретін қондырғыны айтады. Автомобильдерде пайдаланылатын двигательдердің негізгісі-ол жылу двигательдері. Олар өздерінің жұмыс істеу принциптеріне қарай бірнеше түрге бөлінеді. Мұндай жылу двигательдері көбінесе от жағатын бөлігінің орналасуына байланысты екі түрге, яғни сырттан немесе іштен жанатын болып бөлінеді.

Тракторлар мен автомобильдерде күштік құрылым ретінде іштен жанатын двигатель қолданылады. Қолданылатын отынның түріне қарай двигательдер карбюраторлық, дизельдік және газдық болып бөлінеді.

Бензиндік – деп зорлап тұтатқанда сұйық отынмен (бензинмен) жұмыс істейтін двигательді айтамыз. Двигательдің цилиндріне отын берер алдында отын белгілі пропорцияда ауамен қосылып карбюратордың көмегімен келесі бүрку арқылы сорғыш коллекторға немесе цилиндрге жылжып түседі.

Дизельдік – деп сығудан ұшкындап жанатын сұйық отынмен жұмыс істейтін двигательді айтамыз. Отын форсункамен беріліп, ауамен цилиндрдің ішінде араласады.

Газдық – деп, зорлап тұтатқанда пропанды бутандық газда жұмыс істейтін двигательді айтамыз. Двигательдің цилиндрлеріне газ берілер алдында ауамен карбюраторда араласады. Жұмыс принципі бойынша бұндай двигательдердің карбюраторлы (бензинді) двигательден айырмашылығы жоқ.

Іштен жанатын двигатель жұмыс істеген кезде әрбір қолданылған он литр отынның өкінішке орай екеуі пайдалы жұмысқа, ал қалғаны қоршаған ортаны «жылытуға» кетеді. Қазір шығарылатын двигательдердің пайдалы әсер коэффициенті не бары 20-30%. Бірақ дүниеде өте жоғары ПӘК ұзақ және сенімді жұмыс істейтін мүлтіксіз құрылым жоқ.

Двигательдің жүйелеріне және негізгі механизмдеріне:

иінді-шатунды және газ тарату механизмдері; қоректендіру жүйесі және қолданылған газды шығару жүйесі; тұтандыру жүйесі, майлау және суыту жүйелері жатады.

Иінді-шатунды механизм ілгері-кейінді бағыттағы түзу сызықты қозғалысты айналмалы қозғалысқа түрлендіру қызметін атқарады. Бұл механизм сақиналы поршеньдерден, подшипниктері бар шатун мен оның саусағынан, тipeк подшипниктері бар иінді біліктен, 6ip блокқа 6ipiктipілгeн цилиндрлер блогынан, цилиндрің үстін жауып тұратын цилиндрлер басынан және маховиктен құралған. Цилиндр ішінде бітегіш және май сыдырғыш сакиналары бар поршень ілгері-кейінді бағытта қозғалыс жасайды, ал цилиндрдің басында газ тарату механизмі орналасқан. Сол арқылы цилиндрдің поршеньмен шектелген көлемі сыртқы ауамен қатынас жасайды. Ол двигательдің жұмыс тәртібіне байланысты жабылады немесе ашылады.

Поршень саусақ арқылы шатунның жоғары басымен қозғалмалы етіп жалғасады, ал шатунның теменгі басы иінді біліктің иінті мойнына сырғымалы подшипник арқылы бекітіледі. Сондықтан шатун саусақ және иін бойында қозғала алады және ол жұмыс кезінде күрделі қозғалыс жасайды. Оның жоғарғы басы поршеньмен 6ipгe іпгері-кейінді бағытта, ал теменгі басы иінді білікпен 6ipre айналмалы козғалысқа келеді. Иінді білік цилиндрлер блогына тірек подшипниктері арқылы бекіген және оның артқы басына фланец арқылы маховик орнатылады. Жұмыс кезінде иінді білік айналмалы қозғалысқа келеді де, өзінің иіндері арқылы шатунмен жалғасқан поршенді жоғары-төмен қозғайды. Оныц иіндеріне түceтiн күш өзгеріп отырады. Ce6e6i, жанған газ қысымы поршень арқылы иінді білікке берілген кезде күш көбейеді де, оны цилиндрден шығарған кезде азаяды, яғни иінді білік түсетін күшке байланысты әр түрлі үдеумен қозғалады. Үдeyi айнымалы осы қозғалысты тұрақтандыру үшін маховник қолданылады.

Іштен жанатын двигательдердің жұмыс циклі төрт такттіден тұрады. Сондықтан да оларды төрт тактілі двигательдер деп атайды. Поршеньнің жоғарыдан төменгі нүктесіне дейінгі немесе керісінше төменгіден жоғары нүктеге дейінгі қозғалысын 6ip такт деп есептейді. Двигательдің жұмысы үшін мынандай төрт такт керек: сору, қысу, кеңею және шығару. Сору кезінде поршень жоғарыдан төмен карай қозғалады да цилиндр ішіндегі босаған орынға сырттан ауа сорылып кіреді. Енді поршень қайта қозғалғанда сол сорылып алынған ауаны цилиндр ішінде қысады да оның температүрасын көтереді. Сол кезде оған жанар май шашылады да жоғары температүраның эсерінен ол тұтанып жанады. Жанған кездегі бөлінген жылу көмегімен газдың қысымы артады, сөйтіп поршеньді төмен қарай итереді. Мұны кеңею тaктici деп атайды. Осы такт кезінде двигательден қуат алынады. Сондықтан бұл жұмыс тaктici болып саналады. Енді поршень төменнен жоғары жүргенде жанып болған газды сыртқа шығарады. Бұл шығару тaктici. Осылайша тактілер рет-ретімен орындалып отырады.

Двигательдің жұмыс тактісіне байланысты цилиндрді ашып немесе жауып отыру қызметін газ тарту механизмі аткарады. Газ тарту механизмі клапандардан, жұдырықты біліктен және қозғалтқыш механизмнен құралады.

Жұдырықты білік жұмыс кезінде иінді білік арқылы қозғалыс алады да айналып тұрады. Оның бойындағы жұдырықшалар, өзімен жанасып тұрган итергішті іпгері-кейінді қозғалысқа келтіреді. Ондай қозғалысты қозғалтқыш механизм клапандарға жеткізеді. Қозғалтқыш механизм итергіштен, штангадан, күйентеден құралады. Күйенте ортасы оське бекітілген екі иіннен тұрады. Күйенте иіндерінін 6ip жағы штангаға, екінші жағы клапанға тіреледі. Жұдырықша итергіш аркылы штанганы жоғары қозғаған кезде күйентенің екінші басы клапанды төмен басып оны ашады. Ал жұдырықша итергіштен өтіп кеткеннен кейін клапан cepinneci барлық механизмді алғашқы қалпына қайтарады.

Осылайша жұмыс істейтін газ тарату механизмі двигательдің жұмыс тактісіне байланысты тиісті клапанды ашып-жауып тұрады. Copy тaктici кезінде сору клапанын ашады, шығару тaктici кезінде шығару клапанын ашады. Сөйтіп, газ тарту механизмі двигательдің жұмыс істеуіне керекті тактілердің уақыты орындалып тұруын қамтамасыз етеді.

Двигательдің қоректендіру жүйесі оны жұмыс icтeyінe қажетті ауамен және жанармаймен қамтамасыз ету кызметін атқарады. Соған байланысты оның 6ip-6ipiнeн бөлек жасалған ауа және жанармай жүйелері бар.

Ауа жүйесіне ауа тазартқыш пен сору түтіктері жатады. Ауа тазартқыш двигатель ішіне сорылып ауаны шаңнан мұқият тазартады. Тазарған ауа сору түтіктері бойымен сору клапаны арқылы цилиндр ішіне кіреді. Keй6ip двигательдерде copy тaктici кезінде ауаны қысым арқылы айдап кіргізеді. Сол үшін арнаулы трубокомпрессорлар қолданылады. Ондай двигательдерді трубокомпрессорлы двигательдер деп атайды. Бұл кезде де ауа мұқият тазартылады.

Жанар май жүйесі цилиндр ішіне жануға керекті отынды үлкен қысыммен тозаңдатып береді. Цилиндр ішіне жанар май сығу тактісінің соңында, қысылған ауаның температүрасы жанар майды тұтандыратындай дәрежеге жеткен кезде беріледі. Бұл кезде ауаның қысымы жоғары болғандықтан (шамамен 3-4 МПА) жанар майды да үлкен кысыммен (і2-і7 МПА) береді. Үлкен қысыммен берілген жанар май шашырайды да ұсақ түйіршіктерге айналып, ауамен араласады. Ауамен араласқан жанар май қоспасын жұмыс қоспасы деп атайды. Мұндай қоспа қосылған ауаның температүрасы әсерінен тез тұтанады. Сөйтіп жылу бөліп шығарады.

Осы жоғарыдағы көрсетілген қызметті атқаратын жанар май жүйесі бактен, ішінара тазарту және мұқият тазарту сүзгілерінен, қосалқы помпадан, жоғары қысымды насостан, форсункадан және оларды өзара жалғастыратын түтіктерден тұрды. Олар мына ретпен жұмыс істейді. Бактагы жанар май қосалқы помпаның көмегімен ішінара тазарту cүзrici сорылып алынады да, кесек заттардан тазарады. Сорылған жанар майды ipi және майда заттардан мұқият тазартады. Енді ол жоғары қысымды насосқа беріледі Насос оны қатты қысады да форсункаға жеткізеді. Үлкен қысымның көмегімен форсунка инeci көтеріледі де оның тeciri арқылы жанар май цилиндр ішіне шашылады. Жоғары қысымды насос жанар майды қысумен 6ipre оны цилиндрге мөлшерлеп беру қызметін атқарады, яғни двигательдің жұмыс жүктемесіне қарай жанар майды көбейтіп немесе азайтып береді.

Двигательдің майлау жүйесі қозғалатын бөлектердің араларындағы үйкелісті азайту қызметін аткарады. Бөлшектер аралығындағы үйкеліс азайтпаған жағдайда олар қатты қызады және тозып кетеді. Сондықтан үйкелетін екі бөлшек аралығына майлайтын сұйык жіберіледі. Мұндай жағдайда үйкелетін eкi бөлшек 6ip-6ipiмeн жанаспайды да, майлайтын сұйык арқылы қозғалады. Сөйтіп, үйкеліс күші азаяды.

Үйкелетін бөлшектерді майлаудың үш түрлі тәсілі бар. Олар үйкеліс ауданына майды жеткізу тәсіліне байланысты қысыммен майлау, шашып майлау және біріктірілген тәсілмен майлау болып түрленеді. Қысыммен майлау тәсілін қолданғанда, үйкелетін eкi бөлшек аралығына май кысыммен беріледі, ал оған кepiciншe шашып майлау кезінде майды өз еркімен ағызып немесе шашып жеткізеді. Кейбір механизмдерде майды кысыммен беру мүмкін емес, ал шашып беру үйкелісті азайтуды қамтамасыз етпейді. Осындай механизмдерде біріктірілген тәсіл колданылады, яғни кейбір бөлшектерді қысыммен, қалғандарын шашып майлайды. Двигательдердің майлау жүйесінде осындай біріктірілген тәсіл қолданылады.

Осындай двигательдердің майлау жүйесі қысым тудыратын насостан, оны тазалайтын және суытатын қондырғылардан құралады. Май қоры картерде сақталады. Қысым тудыратын насос үшін шестернялы насостар қолданылады. Оның 6iлiri двигательдің иінді білігінен қозғалыс алады. Тазартқыш қондырғылар екі бөліктен тұрады. Оның 6ipi ipi тазартқыш, ал екіншісі майда тазартқыш болады. Ipi тазартқыштың негізгі жұмысшы мүшeci сүзгіден жасалған. Сүзгі тесіктерінен өткен май өзімен ілескен қоспаларды қалдырып кетеді. Ал мұқият тазарту үшін реактивті центрифугалар қолданылады. Оның тесігінен қысыммен өткен май реактивтік күш тудырады да оны үлкен жылдамдықпен айналдырады. Осы кезде оның аралығындағы майда қоспалар ортадан тебетін күштің әсерінен оның қабырғасына жабысады, ал тазаланған май майлау жүйесіне беріледі

Двигатель жұмыс істеген кезде жанар май жанған кезде бөлінген жылудың барлығы жұмыска айналмайды, тек оның 30-40% ғaнa пайдалы жұмыска жұмсалады. Ал жылудың қалған бөлігі двигатель белшектеріне беріледі. Егер ол жылуды бөлшектер-ден мерзімінде алып кетпесе, олар қатты қызады да жұмыс қабілетін жоғалтады. Сол артық жылуды алып кету үшін салқындату жүйесі қолданылады. Сол жүйе аркылы бөлшектерден жылу алынады да сырткы атмосфераға беріледі.

Салкындау жүйесі құрылысына қарай сумен және ауамен салқындату жүйесі болып екіге бөлінеді. Олардың 6ipiнші түрінде бөлшектерден жылуды су арқылы, ал екіншісінде ауа арқылы сыртқы атмофераға тасымалдайды. Осыған байланысты олардың құры-лыстары да әр түрлі болады.

Сумен суытатын жүйеге двигательдің су көйлегі, насос, термостат, радиатор, желдеткіш және оларды өзара жалғастыратын түтіктер жатады. Двигательден бөлініп шыққан артық жылу жүйедегі суға беріледі.

Радиатор қабырғалары жұқа түтікшелерден жасалған. Оған келген су сол түтікшелерге таралады да олардың қабырғаларына жылуын береді. Ал ол түтікшелердің аралықтарынан желдеткіш арқылы сырттан ауа сорылады, бұл ауа түтікшелерді салқындатады. Сөйтіп, радиаторда салқындаған су енді қайтып двигательдің су көйлегіне келет. Осылайша су двигатель бөлшектеріндегі артық жылуды ауаға таратып жібереді. Бұған қосымша бұл жүйеге термостат қойылады. Соның көмегімен двигательдің температүрасын тұрақты мөлшерде ұстап тұрады. Двигательдің салқын кезінде суды қайтып су көйлегіне багыттайды да тек қызғаннан кейін ғана радиаторға жібереді.

Ауамен салқындататын жүйенің құрылысы сумен салқындататын жүйеге қарағанда қарапайым болады, яғни желдеткіштен және ауа багыттағыш қалкандардан ғана құралады. Двигательдің су көйлегінің орнына

салқындаткыш қабырғалар жасалады. Осы қабырғаларды желдеткіштен келген ауа салқындатады. Бipaқ бұл жүйенің салқындату қабілеті онша жоғары емес, сондықтан кейбір маркалы тракторларда ғана қолданылады.

Двигательді жұмысқа қосу үшін алдымен оның білігіе айналмалы қозғалысқа келтіру керек. Себебі, цилиндр ішінде жұмыс тактілері рет-ретімен іске асырылуы кереқ яғни ауа сорылып, қысылуы қажет. Ол үшін иінді білікті оталдырғыш қондырғының көмегімен айналдырады. Оталдырғыш қондырғылар жұмыс принциптеріне карай eiк бөлінеді. Біршшісінде двигательді оталдыру үшін іштен жанатын карбюраторлы қосалқы двигатель, ал екінші түрінде тұракты токпен жұмыс істейтін электр двигателі (стартерлі) қолданылады. Төменде осы механизмдер мен жүйелердің құрылысы мен тетіктерін реттеу жолдарына түсінік беріледі.

Двигательдердің жалпы құрлысы, олардың түрлеріне қарай аздаған өзгешеліктері болады. Ондай өзгешеліктер тек оны құрайтын механизмдер мен жүйелерде кездеседі Жалпы барлык двигательдерді құрайтын механизмдер мен жүйелер ортақ болады. Сондықтан карбюраторлы немесе дизельді двигательдердің құрлысын 6ipre карастырып, кездесетін өзreшeлiктepгe жеке талдау жасалады.

Бақылау сұрақтары

1. Иінді-шатунды механизм қандай қызмет атқарады ?

2. Газ тарату механизмі қандай қызмет атқарады?

3. Қоректендіру жүйесг двигательдің қандай процесін қамтамасыз eтеді?

4. Майлау жүйесі қандай мақсат үшін қолданылады?

5. Суыту жүйесі неге қажет?

6. Тұтандыру жүйесі қандай двигательдерде қолданылады?

7. Оталдыратын жүйе қандай жұмысқа арналған?