Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра строительных и дорожных машин имени д.т.н., профессора Н.А. Ульянова

СТРОИТЕЛЬНЫЕ И ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ

Методические указания

к выполнению лабораторных работ для студентов специальностей 190205 – «Подъёмно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование»,

291300 – «Механизация и автоматизация строительства» и бакалаврам по направлению 190100– «Наземные транспортные системы»

Воронеж 2011

УДК 621.87:625.08(07) ББК 39.311-06-5я7

Составители В.Н. Геращенко, В.Л. Тюнин

Строительные и дорожные машины: метод. указания к выполнению лабораторных работ для студ. спец. 190205 «Подъёмно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование», 291300 – «Механизация и автоматизация строительства» и бакалаврам по направлению 190100 – «Наземные транспортные системы»/Воронеж. гос. арх. – строит. ун-т.; сост.: В.Н. Геращенко, В.Л. Тюнин. – Воронеж, 2011. – 39 с.

Методические указания обеспечивают проведение комплекса лабораторных работ по дисциплине «Строительные и дорожные машины». Лабораторные работы включают цель работы, общие сведения к выполнению работы, порядок проведения работы, форму отчёта.

Предназначены для проведения лабораторных работ со студентами специальностей 190205 – «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование», 291300 – «Механизация и автоматизация строительства» и бакалаврам по направлению 190100 – «Наземные транспортные системы».

Ил. 18. Табл. 6. Библиогр.: 5 назв.

УДК 621.87:625.08(07) ББК 39.311-06-5я7

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Рецензент – Ю.И. Калинин, к. т. н., доцент кафедры транспортных машин Воронежского государственного архитектурностроительного университета

3

ВВЕДЕНИЕ

Целью методических указаний для лабораторных работ по дисциплине «Строительные и дорожные машины» является закрепление полученных теоретических знаний и их практическое применение при рассмотрении вопросов, связанных с изучением основных узлов, механизмов и систем строительных и дорожных машин.

Предназначены для проведения лабораторных работ со студентами специальности 190205 – «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование», 291300 – «Механизация и автоматизация строительства» и бакалаврам по направлению 190100 – «Наземные транспортные системы».

Лабораторная работа № 1

Изучение конструкции двигателя внутреннего сгорания

1.1. Цель работы

Ознакомиться с конструкцией, принципом действия двигателей внутреннего сгорания, применяемых на строительных и дорожных машинах.

1.2. Общие сведения к выполнению работы

Наиболее распространенными энергетическими установками на строительных и дорожных машинах являются двигатели внутреннего сгорания (ДВС), которые подразделяют на двух- и четырехтактные карбюраторные и дизельные.

Конструктивные параметры, по которым рассчитывается поршневой двигатель – диаметр цилиндра, ход поршня и число цилиндров.

Поршень 2 (рис. 1.1) при одном обороте коленчатого вала 3 двигателя делает один ход вниз и один ход вверх. Направление движения поршня в цилиндре 1 изменяется в двух крайних точках, называемых мёртвыми, так как в них скорость поршня равна нулю. Соответственно крайнее верхнее положение называется «верхняя мёртвая точка» (ВМТ), а крайнее нижнее – «нижняя мёртвая точка» (НМТ).

Ходом поршня S называют расстояние от ВМТ до НМТ:

где D – диаметр цилиндра.

3

Рабочим объёмом двигателя называют сумму всех рабочих объёмов цилиндров многоцилиндрового двигателя.

Рис 1.1. Схема для определения основных параметров двигателя

Объём цилиндра над поршнем, находящимся в ВМТ, называется объём камеры сгорания VС.

Общий объем цилиндра – это сумма рабочего объема и объема камеры сгорания.

Степенью сжатия определяется по формуле

Степень сжатия является безразмерной величиной, показывающей, во сколько раз уменьшается объём смеси или воздуха, находящихся в цилиндре, при перемещении поршня от НМТ к ВМТ.

Двигатели, работающие на бензине (карбюраторные двигатели), имеют степень сжатия 6…10,5, на газе 7…9, а дизели – 15…20. КПД карбюраторных двигателей – 0,25…0,30; дизеля – 0,3…0,45.

Схемы действия четырехтактных двигателей внутреннего сгорания представлены на рис. 1.2.

4

Рис. 1.2. Схема четырехтактных двигателей внутреннего сгорания:

а– карбюраторного;б– дизельного;I – всасывание; II – сжатие; III – рабочий ход;IV – выхлоп;1 – впускной клапан;2 – свеча зажигания;3 – выпускной клапан; 4 – цилиндр;5 – пружина;6 – поршень; 7 – толкатель; 8 – шатун; 9 – коленчатый вал;10 – кулачковый распределительный вал;11 – карбюратор;

12 – поршневые кольца; 13 – форсунка;14 – топливопровод

Первый такт работы карбюраторного двигателя (I) – всасывание рабочей смеси. Рабочая смесь – смесь распыленного топлива с воздухом в весовом отношении 1/10…1/13 – из карбюратора засасывается в цилиндр во время движения поршня из ВМТ в НМТ.

Второй такт (II) – сжатие – происходит во время движения поршня вверх при закрытых клапанах.

Третий такт (III) – рабочий ход – при воспламенении смеси от электрической искры в свече зажигания.

Четвертый такт (IV) – выпуск отработавших газов – во время движения поршня вверх при открытом выпускном клапане. Открытие и закрытие соответствующих клапанов осуществляется газораспределительным механизмом, кинематически связанным с коленчатым валом двигателя.

В отличие от карбюраторного двигателя в дизель при первом такте всасывается чистый воздух, сжимаемый во втором такте. В результате

5

сжатия до 4…6 МПа происходит нагрев воздуха до температуры 600…800 0С. Третий – рабочий ход – происходит после впрыска через форсунку дизельного топлива под давлением около 13…18 МПа. Полученная таким образом рабочая смесь самовоспламеняется. Четвертый такт дизеля аналогичен четвертому такту карбюраторного. Топливо подается топливным насосом, кинематически связанным с коленчатым валом.

Основные узлы и системы ДВС и их назначение:

1.Блок цилиндров – чугунный корпус является основой для всех остальных систем.

2.Головка блока цилиндров – сложная отливка из чугуна или алюминиевых сплавов.

3.Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) – предназначен для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала двигателя.

4.Механизм газораспределения – предназначен для пуска горючей смеси (для карбюраторных двигателей) и воздуха (для дизельных двигателей)

ивыпуска отработавших газов.

5.Система питания двигателя – предназначена для приготовления горючей смеси и подачи в карбюраторных двигателях или подачи топлива в дизельных двигателях.

6.Система смазки – предназначена для подводки масла к трущимся деталям для уменьшения сил трения и износа, а также отвода тепла от деталей и продуктов износа.

7.Система охлаждения – предназначена для создания оптимального теплового режима двигателя.

8.Система пуска – предназначена для создания требуемой начальной частоты вращения коленчатого вала двигателя.

9.Система зажигания – предназначена для принудительного

воспламенения горючей смеси в цилиндрах.

Каждый ДВС имеет внешнюю характеристику, т.е. кривые, отражающие зависимость крутящего момента МКР, мощности двигателя Nе, часового Gе и удельного расхода топлива qе, в функции частоты вращения коленчатого вала 1 (рис. 1.3).

Основные показатели этой характеристики: Мен – номинальный крутящий момент двигателя; Ме max – максимальный крутящий момент двигателя; Nе max – максимальная мощность двигателя; Gен – номинальный часовой расход топлива; Gех – часовой расход топлива на холостом ходу; nем – частота вращения вала при максимальном крутящем моменте двигателя; nен – номинальная частота вращения вала, nех – максимальная частота вращения вала при Mкр = 0.

6

Рис. 1.3. Внешняя характеристика двигателя внутреннего сгорания

1.3.Порядок проведения работы

1.3.1.Изучить принцип действия и последовательность работы цилиндра ДВС.

1.3.2.Используя имеющееся лабораторное оборудование, модели, плакаты, изучить устройство и принцип работы систем двигателя.

1.3.3.Используя разрез двигателя автомобиля ВАЗ-2101 и формулы (1.1)-(1.3), определить рабочий объём и степень сжатия двигателя.

1.4. Форма отчёта

Лабораторная работа №1

1.Цель работы.

2.Принцип работы четырехтактного карбюраторного и дизельного двигателя автомобиля.

3.Описание конструкции систем питания, охлаждения, смазки, зажигания и пуска.

4.Определение рабочего объёма и степени сжатия двигателя.

5.Выводы.

7