LabRaboty1-7

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА «АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ»

ТЕХНИКА ТРАНСПОРТА И ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА.

АВТОМОБИЛИ

Методические указания к лабораторным работам № 1 – 7

ВОЛГОГРАД

2013

УДК 629.114 (075)

Ре ц е н з е н т

С.В. Ганзин

Издается по решению редакционно-издательского совета Волгоградского государственного технического университета

Техника транспорта и транспортные средства. Автомобили : метод. указания к лабораторным работам № 1–7 / сост. Е. Ю. Липатов, А. В. Лемешкин. – Волгоград : ИУНЛ ВолгГТУ, 2013. – 40 с.

Содержится описание к лабораторным работам № 1–7, выполняемым студентами при изучении дисциплины «Техника транспорта и транспортные средства. Автомобили».

Предназначены в помощь студентам, обучающимся по направлениям 190600.62 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» и 190700.62 «Технология транспортных процессов», а также преподавателям при проведении лабораторных работ.

© Волгоградский государственный технический университет, 2013

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Выполнение работ в аудитории

Лабораторные работы по курсу "Техника транспорта и транспортные средства. Автомобили" выполняются в специализированной лаборатории по устройству автомобиля. По каждой работе в лаборатории оформлены соответствующие рабочие места, оборудованные натурными образцами, плакатами и схемами агрегатов и систем, устройство которых изучается в данной работе. Выполнение работы состоит в изучении назначения, устройства и принципа действия систем автомобиля, указанных в ее названии, с использованием оборудования рабочего места, рекомендованной литературы, настоящих методических указаний и консультаций у преподавателя.

Каждая лабораторная работа выполняется коллективно, подгруппой студентов, состоящей из 4…6 человек. Перед началом работы каждая подгруппа получает от преподавателя список вопросов, ответы на которые должны быть найдены до конца аудиторного занятия. В процессе обсуждения подгруппа вырабатывает свое мнение по этим вопросам и делегирует из своего состава по одному студенту для ответа на каждый вопрос. Работа считается выполненной, если к концу занятия подгруппа нашла правильные ответы на все вопросы.

По окончании лабораторной работы специализированное рабочее место приводится в порядок и сдается преподавателю (лаборанту).

Отчет лабораторных работ

На следующем аудиторном занятии студенты отчитываются за ранее выполненную работу. При подготовке к отчету необходимо более подробно изучить устройство и функционирование рассматриваемых в работе систем автомобиля. Степень детализации, с которой должно быть проведено изучение, указана в разделе "Содержание работы". Отчет проводится в виде контрольного опроса по теме лабораторной работы. Список вопросов отчета приведен в разделе "Контрольные вопросы".

Для допуска студента к отчету у него по каждой лабораторной работе должен быть оформлен письменный протокол.

Требования к оформлению протоколов отчета лабораторных работ

Протокол отчета лабораторной работы должен содержать: -название и цель лабораторной работы;

-требуемые для данной работы схемы, графики или рисунки с поясняющим текстом, (перечни необходимых графических материалов приведены в разделе "Содержание протокола отчета").

Все отчеты выполняются в одной специально отведенной тетради. При выполнении отчета необходимо руководствоваться следующими требованиями:

3

-текст и схема оформляются после подробного изучения узла, системы, сборочной единицы и принципа их действия; -детализация схем должна быть достаточной для пояснения принципа

действия изучаемого агрегата или системы; элементы, не имеющие к этому отношения, изображать не рекомендуется; -схемы рекомендуется выполнять с применением чертежных инструментов;

-схемы должны быть снабжены обозначением элементов и пояснительными подписями.

-текст подписей рекомендуется выполнять рукописным способом; -перевод рисунков из учебной литературы через копировальную бумагу и на кальку, вырезка рисунков из литературы, ксерокопирование рисунков и их и наклейка в тетрадь не допускается.

Лабораторная работа № 1 ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО АВТОМОБИЛЯ И

ДВИГАТЕЛЯ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить общее устройство автомобиля, классификацию подвижного состава автомобильного транспорта, принцип действия автомобильного двигателя и его основные характеристики.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ПОНЯТИЯ

Автомобиль – это наземное колесное транспортное средство, способное передвигаться по любой, задаваемой водителем траектории. По назначению автомобили делятся на грузовые, пассажирские и специальные. Специальные автомобили не выполняют транспортную работу, а перевозят установленное на них специальное оборудование (например, автокраны, передвижные буровые вышки, мобильные лаборатории). Пассажирские автомобили, в свою очередь, подразделяются на легковые и автобусы, а грузовые – на автомобили общего назначения (с бортовой платформой) и специализированные, т. е. приспособленные для перевозки отдельных видов грузов (например, цистерны и самосвалы).

Для выполнения своего назначения автомобиль должен иметь следующие функциональные элементы: двигатель, кузов и шасси. Двигатель является источником энергии для движения автомобиля, кузов предназначен для размещения пассажиров или грузов, а шасси обеспечивает качение автомобиля по дороге. (На специальные автомобили вместо кузова установлено специальное оборудование.)

4

В качестве источника энергии на большинстве автомобилей используется двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Он преобразует энергию сгорающего топлива в механическую работу. Принцип действия ДВС основан на расширении газов при их нагревании. Топливо в ДВС сгорает в замкнутом объеме, ограниченным снизу подвижным поршнем. Давление газов заставляет поршень перемещаться, преодолевая сопротивление от внешних сил. Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движения вала двигателя с помощью кривошипношатунного механизма (КШМ). Поршень каждого цилиндра воздействует на свой кривошип. Кривошипы всех цилиндров ДВС объединены в один общий коленчатый вал (каждое колено этого вала является кривошипом для одного из цилиндров). Частота вращения коленчатого вала однозначно связана с движением поршней внутри цилиндров и используется как один из параметров работы ДВС.

Двигатели внутреннего сгорания отличаются друг от друга геометрическими размерами, количеством цилиндров, типом используемого топлива, способами смесеобразования и воспламенения и другими характеристиками. Но все они имеют общие черты.

Для обеспечения процесса горения топлива цилиндры ДВС необходимо предварительно наполнить свежим зарядом (смесью паров топлива и воздуха или чистым воздухом, в зависимости от типа двигателя), сжать его до минимального объема, а после сгорания очистить цилиндры от отработавших газов. Все эти процессы, включая процесс горения, можно провести за два или за четыре такта.

Одним тактом рабочего цикла ДВС называется процесс, протекающий при движении поршня от одного до другого крайнего положения в цилиндре (эти положения называются мертвыми точками). На автомобилях больше распространены четырехтактные ДВС, рабочий цикл которых включает в себя такты: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Процессы, протекающие внутри цилиндра на каждом из этих тактов, могут быть проиллюстрированы индикаторной диаграммой. Она представляет собой график зависимости давления внутри цилиндра от объема, заключенного под поршнем. Максимальный объем, который может находиться под поршнем, называется полным объемом цилиндра, минимальный – объемом камеры сгорания, а объем, высвобождаемый поршнем при движении от одной мертвой точки к другой, называется рабочим объемом цилиндра. Сумма рабочих объемов всех цилиндров ДВС называется рабочим объемом или литражом двигателя.

Пространство, заключенное над поршнем, когда он находится в верхней мертвой точке (в.м.т.), называется камерой сгорания. Расстояние между мертвыми точками называется ходом поршня, а отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания – степенью сжатия.

5

Внутренние параметры конструкции ДВС оказывают влияние на показатели его работы. К таким показателям относят: мощность, крутящий момент, удельный расход топлива, концентрацию вредных веществ в отработавших газах и другие. По этим показателям различные двигатели можно сравнивать между собой. Поскольку ДВС может работать на различных режимах, характеризуемых сочетанием нагрузки на двигатель и числом оборотов его выходного (коленчатого) вала, то и значения мощности, крутящего момента и проч. принято приводить для нескольких характерных условий. Как правило, для сравнения ДВС используют внешнюю скоростную характеристику. Она представляет собой зависимость мощности ДВС, его крутящего момента и удельного расхода топлива от частоты вращения коленчатого вала двигателя при максимальной подаче топлива. На этой характеристике можно выделить несколько характерных точек: минимальные и максимальны обороты ДВС, максимальный крутящий момент, максимальную мощность, минимальный удельный расход топлива и крутящий момент при максимальной мощности. Отношение максимального крутящего момента к моменту при максимальной мощности характеризует способность ДВС адаптироваться к увеличению внешней нагрузки и называется коэффициентом приспосабливаемости или коэффициентом запаса крутящего момента.

Выходные параметры работы двигателя зависят не только от его размеров, но и от его типа и совершенства конструкции. В частности, дизельные двигатели имеют меньший расход топлива и больший крутящий момент, чем бензиновые ДВС той же массы, но проигрывают им в мощности. Значительное влияние на показатели ДВС оказывает величина степени сжатия. Чем больше степень сжатия, тем эффективнее используется энергия сгорающего топлива и тем выше мощность и экономичность двигателя. Однако бесконечно увеличивать степень сжатия невозможно. В дизельных двигателях ее максимальная величина ограничена механической прочностью деталей и составляет 14…21. В бензиновых ДВС степень сжатия значительно ниже – 7…12, поскольку ее величина ограничена возможностью детонации топливно-воздушной смеси.

Детонация ДВС – это взрывное горение топлива, со скоростью, значительно превышающей скорость нормального горения. Детонация оказывает вредное воздействие на детали ДВС и может привести к их разрушению, поэтому ее появление в процессе работы недопустимо.

Различные бензины имеют различную склонность к детонации. Стойкость бензина к детонации характеризуется октановым числом. Оно равно процентному содержанию изооктана в эталонной смеси, которая детонирует при той же степени сжатия, что и испытуемый бензин. Если в процессе испытания ДВС работает на режиме максимальной мощности, то метод определения октанового числа называется моторным, а если на режиме частичных нагрузок – исследовательским.

6

Несмотря на многообразие конструкций ДВС, все они имеют следующие механизмы: кривошипно-шатунный, газораспределительный, систему охлаждения, систему смазки и систему питания. Каждая из этих систем вносит свой вклад в совершенство конструкции двигателя.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.Общее устройство автомобиля, назначение его составных частей.

2.Классификация подвижного состава автомобильного транспорта. Типы кузовов легковых автомобилей. Компоновочные схемы автомобилей, преимущества и недостатки каждой схемы.

3.Назначение и принцип действия двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Типы двигателей по виду топлива, количеству тактов, числу и расположению цилиндров, способу смесеобразования и воспламенения. Преимущества и недостатки двигателей различных типов.

4.Общее устройство и основные параметры поршневого ДВС, их влияние на показатели работы двигателя.

5.Рабочий цикл бензинового и дизельного двигателей. Такты: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск; их роль в работе ДВС; происходящие в каждом такте процессы. Индикаторная диаграмма.

6.Показатели работы двигателя: мощность, крутящий момент, удельный расход топлива. Внешняя скоростная характеристика двигателя и ее взаимосвязь с работой ДВС при изменении нагрузки на него.

7.Детонация в ДВС, ее причины и последствия. Детонационная стойкость бензина, октановое число и методы его определения.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что такое автомобиль?

2.Каковы преимущества и недостатки автомобильного транспорта по сравнению с железнодорожным, воздушным и водным?

3.Из каких составных частей (подсистем) состоит автомобиль?

4.Каково назначение двигателя?

5.Каково назначение кузова?

6.Каково назначение шасси?

7.Из каких подсистем состоит шасси автомобиля?

8.Каково назначение каждой из подсистем шасси?

9.Что такое компоновочная схема автомобиля?

10.Каковы преимущества и недостатки переднемоторной компоновки по сравнению с заднемоторной?

11.Каковы преимущества и недостатки заднеприводной компоновки по сравнению с переднеприводной?

12.Каковы преимущества и недостатки полного привода?

7

13.Что такое колесная формула автомобиля?

14.Какая компоновка автомобиля называется классической?

15.Какие существуют типы кузовов легковых автомобилей?

16.Чем капотная компоновка грузовых автомобилей и автобусов отличается от бескапотной?

17.Каковы плюсы и минусы бескапотной компоновки по сравнению с капотной компоновкой?

18.Какие типы автомобилей предусмотрены отечественной классификацией (ОН 025 270 – 66)

19.Чем тип автомобиля отличается от класса?

20.По какому признаку автомобили разбиваются на классы?

21.Какую информацию можно извлечь из буквенно-цифрового обозначения автомобиля (например, "КамАЗ-5320")?

22.На какие категории подразделяется подвижной состав автомобильного транспорта согласно международным правилам (Приложение 7 к Резолюции TRANS/WP.29/78 ЕЭК ООН, ГОСТ Р 52051 – 2003)

23.Чем тепловой двигатель отличается от электрического?

24.Какие типы тепловых двигателей существуют?

25.Чем двигатель внутреннего сгорания отличается от двигателя с внешним сгоранием?

26.Какие типы двигателей чаще всего используют в качестве автомобильных и почему?

27.Каков принцип действия двигателя внутреннего сгорания (ДВС)?

28.Что происходит в цилиндре ДВС на такте впуск?

29.Что происходит в цилиндре ДВС на такте сжатие?

30.Что происходит в цилиндре ДВС на такте рабочий ход?

31.Что происходит в цилиндре ДВС на такте выпуск?

32.Что заставляет поршень ДВС двигаться?

33.Что такое верхняя мёртвая точка (в.м.т.)?

34.Что такое нижняя мёртвая точка (н.м.т.)?

35.При каких тактах работы ДВС поршень движется от в.м.т. к н.м.т.?

36.При каких тактах работы ДВС поршень движется от н.м.т. к в.м.т.?

37.На какой угол поворачивается коленчатый вал ДВС за один такт и за весь рабочий цикл?

38.Что такое ход поршня?

39.Что такое рабочий объём цилиндра?

40.Что такое полный объём цилиндра?

41.Что такое камера сгорания?

42.Что такое степень сжатия?

43.Что такое компрессия?

44.Какой двигатель называется короткоходовым?

45.Чем двигатель с принудительным воспламенением отличается от двигателя с самовоспламенением?

8

46.Чем двигатель с внешним смесеобразованием отличается от двигателя с внутренним смесеобразованием?

47.Чем дизельный двигатель отличается от бензинового по принципу действия?

48.Что такое индикаторная диаграмма?

49.Какие процессы иллюстрирует каждая из линий на индикаторной диаграмме?

50.По каким параметрам оценивается эффективность ДВС?

51.Что такое крутящий момент?

52.Что такое мощность?

53.Что такое удельный расход топлива ДВС?

54.Что такое внешняя скоростная характеристика?

55.Какие характерные точки можно выделить на внешней скоростной характеристике?

56.Что такое коэффициент приспосабливаемости (коэффициент запаса крутящего момента)?

57.Какое значение имеет коэффициент приспосабливаемости для работы ДВС?

58.В чём преимущества и недостатки дизельного двигателя по сравнению с бензиновым?

59.В чём преимущества и недостатки электромобиля по сравнению с автомобилем на жидком топливе?

60.Какое влияние оказывает степень сжатия на мощность ДВС?

61.Почему невозможно бесконечно увеличивать степень сжатия в дизельных ДВС?

62.Почему невозможно бесконечно увеличивать степень сжатия в бензиновых ДВС?

63.Почему в дизельном ДВС степень сжатия выше, чем в бензиновом?

64.Что такое детонация в ДВС?

65.Чем оценивается способность бензина противостоять детонации?

66.Чем октановое число бензина, измеренное по моторному методу, отличается от октанового числа, измеренного по исследовательскому методу?

СОДЕРЖАНИЕ ПРОТОКОЛА ОТЧЕТА

1.Схемы компоновки автомобилей: классическая, переднеприводная, заднемоторная.

2.Пример обозначения транспортного средства с расшифровкой значения каждой группы символов (например, ВАЗ 21104, ГАЗ 31105, КамАЗ53215, ГАЗ-3302, ГКБ-8527, МАЗ-9397).

3.Схема четырехтактного одноцилиндрового поршневого двигателя с обозначением хода поршня, диаметра цилиндра, радиуса кривошипа и мертвых точек.

4.Пример индикаторной диаграммы ДВС.

5.Порядок работы цилиндров 4-,6- и 8- цилиндровых двигателей (рядных и V-образных).

9

6. Пример внешней скоростной характеристики двигателя.

Лабораторная работа № 2 КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить устройство кривошипно-шатунного механизма (КШМ) двигателя, особенности конструкции и способы взаимного соединения его деталей.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ПОНЯТИЯ

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) предназначен для восприятия давления газов и преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Он состоит из подвижных и неподвижных деталей. Неподвижные детали КШМ – блок цилиндров и головка блока цилиндров (ГБЦ) – являются основой двигателя, к ним крепятся все остальные агрегаты и узлы. Блок цилиндров включает в себя один или несколько цилиндров, закрытых сверху головкой блока. Цилиндры ДВС могут располагаться в один или несколько рядов, а головки блока могут быть либо общими для всего ряда цилиндров, либо индивидуальными для каждого цилиндра. Внутренняя часть цилиндра, называемая также гильзой, может быть выполнена либо заодно с блоком, либо вставной, запрессованной в блок.

Головка блока цилиндров герметично закрывает цилиндры сверху. Внутренняя поверхность цилиндра и ГБЦ образуют то пространство, в котором протекают все термодинамические процессы ДВС. Снизу это пространство ограничено подвижным поршнем. Поршень вставлен внутрь гильзы цилиндра и уплотнен в нем с помощью металлических колец, называемых компрессионными. Он состоит из трех частей: днища, головки и юбки. Головка – это верхняя часть поршня, в которой размещены компрессионные и маслосъемные кольца. Верхняя часть головки, непосредственно взаимодействующая с газами, называется днищем. Оно может быть как плоским, так и фигурным. В некоторых ДВС (как правило, в дизельных) в днище поршня имеется углубление, являющееся частью камеры сгорания. Фигурное днище поршня позволяет создать турбулентность, необходимую для лучшего перемешивания воздуха и топлива. Юбка – это нижняя часть поршня, которая направляет движение поршня в цилиндре. В ней же расположены приливы (утолщения) для размещения поршневого пальца, называемые бобышками.

10