Формула гидростатического давления

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ

на тему: «Давление на примере ЦПГ»

ИП 20. 23.02.07.9573. ПЗ

 

Разработчик            _________________ / П.А.Денисов/

Группа                                А-1-1      .

                                                                           ^{(название)}

Специальность   Техническое обслуживание и ремонт

двигателей, систем и агрегатов автомобилей

                                                                           ^{(код, название)}

Оценка работы        __________________

Дата                                                     «___» ________ 2020 г.

Руководитель           _________________ / Е.В.Болдин /

Консультант            ________________ / В.Н.Черницын /

 

Волгоград 2020

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ	2
I.ДАВЛЕНИЕ	3-7
1.1.Давление	3
1.2.Общая формула давления	3
1.3.Единицы давления	4
1.4.Формула гидростатического давления	4-6
1.5.Парциальное давление и его формула	6
1.6.Приборы для измерения давления	6-7
I I.ЦИЛИНДРО-ПОРШНЕВАЯ ГРУППА	7
2.1.Устройство и назначение ЦПГ	7-8
2.2.Конструкционные материалы деталей ЦПГ	8-10
2.3.Методы охлаждения и смазывания ЦПГ	10
2.4.Неисправности ЦПГ и их диагностика	10-12
2.5. Продление ресурса ЦПГ	12
III.КОМПРЕССИЯ (ДАВЛЕНИЕ) В ЦПГ	13
3.1.Определение компрессия	13
3.2.Влияние компрессии (давления) на процессы	13
3.3.Причины снижения компрессии	13-14
3.4.Методы замера компрессии	14-15
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	16
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ	17

ВВЕДЕНИЕ

Цель: Рассказать о Компрессии (Давлении) внутри ЦПГ

Задачи:     

1.Рассмотреть ЦПГ устройство и назначение

2.Дать понятие определению давление

3.Рассказать о компрессии (давление) влияние на процессы в ЦПГ

 

 

 

I.ДАВЛЕНИЕ

Давление

Давле́ние (P) — физическая величина, характеризующая состояние сплошной среды и численно равная силе ~F, действующей на единицу площади поверхности ~S перпендикулярно этой поверхности. В простейшем случае анизотропной равновесной неподвижной среды (гидростатическое давление) или идеальной (не имеющей внутреннего трения и анизотропной) движущейся среды давление не зависит от ориентации поверхности. В данной точке давление определяется как отношение нормальной составляющей силы, действующей на малый элемент поверхности, к его площади

Общая формула давления

Из классического определения того, что такое давление можно вывести общую формулу для его расчета. Выглядеть она будет таким образом:

Рисунок 1-формула давления

Где F – это сила давления, а S – площадь поверхности на которую она действует. То есть иными словами формула нахождения давления – это сила, воздействующая на определенную поверхность, разделенная на площадь этой самой поверхности.

Как видно из формулы, при расчете давления всегда действует следующий принцип: чем меньше пространство, на которое влияет сила, тем большее количество давящей силы на него приходится и наоборот.

 

Это можно проиллюстрировать простым жизненным примером: хлеб легче всего порезать острым ножом, потому что у острого ножа заточенное лезвие, то есть площадь поверхности S из формулы у него минимальна, а значит, давление ножа на хлеб будет максимально равно приложенной силе F того кто держит нож. А вот тупым ножом порезать хлеб уже сложнее, так как у его лезвия большая площадь поверхности S, и давление ножа на хлеб будет меньшим, и значит, чтобы отрезать себе кусок хлеба нужно приложить большее количество силы F.

Единицы давления

Согласно стандартам Международной метрической системы давление измеряется в паскалях. Один паскаль из классической формулы равен одному Ньютону (Как мы знаем, Ньютон у нас единица измерения силы) разделенному на один квадратный метр.

Но увы на практике паскаль оказывается очень маленькой единицей и использовать его для измерения давления не всегда удобно, поэтому часто для измерения давления применяют другие единицы:

· Бары – один бар равен 105 паскалей

· Миллиметры водяного столпа

· Метры водяного столпа

· Технические и физические атмосферы

II.ЦИЛИНДРО-ПОРШНЕВАЯ ГРУППА

Устройство и назначение ЦПГ

Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания (ЦПГ) — поршень с компрессионными и маслосъемными кольцами, которые называются поршневыми кольцами, а также гильза цилиндра. Кольца установлены в специальные канавки на поршне.

Рисунок 4-поршень, кольца и поршневой палец

 Именно поршневые кольца вступают в контакт с рабочей поверхностью цилиндра, а точнее с гильзой.

В процессе работы двигателя поршень с установленными кольцами совершает возвратно-поступательные движения внутри гильзы, в результате чего рабочая поверхность гильзы (зеркало цилиндра) подвергается постепенному износу. Также износу подвержены и сами компрессионные и маслосъемные кольца.

От состояния цилиндро-поршневой группы напрямую зависят важнейшие показатели, необходимые для стабильной работы двигателя внутреннего сгорания. Состояние ЦПГ влияет на показатель компрессии (давления) в цилиндрах ДВС. Необходимая компрессия бензинового и дизельного мотора обеспечивает уверенный холодный и горячий запуск двигателя, его мощность, экологичность и другие эксплуатационные показатели.

От исправности и состояния ЦПГ также зависит расход топлива и моторного масла, а также продолжительность срока службы двигателя до его капитального ремонта. Ремонт цилиндро-поршневой группы двигателя подразумевает замену маслосъемных и компрессионных колец, расточку блока цилиндров, установку новых поршней и шатунов, гильзовку блока цилиндров.

Продление ресурса ЦПГ

Ресурс цилиндро-поршневой группы зависит от типа двигателя, режима его эксплуатации, регулярности обслуживания и многих других факторов. Срок службы ЦПГ отечественных автомобилей, как правило, меньше, чем у иномарок: около 200 тыс. км против 500 тыс.км.

Для того, чтобы детали ЦПГ вырабатывали свой ресурс полностью, рекомендуется:

§ Использовать моторное масло, одобренное автопроизводителем

§ Осуществлять замену масла и охлаждающей жидкости строго по регламенту

§ Следить за температурным режимом работы двигателя, не допускать его перегрева и холодного запуска

§ Регулярно проводить диагностику автомобиля

§ Применять для обслуживания автокомпонентов специальные средства, которые могут защитить их от усиленного износа и максимально продлить срок службы

Определение компрессия

Компрессия – это максимальная степень давления воздуха в камере сгорания, который достигается в момент нахождения поршня в ВМТ в процессе такта сжатия. От величины данной характеристики зависит исправность мотора, а также долговечность работы всех его механизмов.

Простыми словами, компрессия – это показатель жизнеспособности двигателя, то есть главный фактор состояния его здоровья.

Причины снижения компрессии

Одна из основных причин низкой компрессии – это перегрев двигателя. При частом закипании мотора в цилиндрах образуются задиры. Также они могут появиться и на поршнях. Последние в результате плавятся или же прогорают. Низкая компрессия указывает на износ перегородок колец. Вследствие всех этих признаков заметно теряется мощность, при этом растет расход топлива. Также одной из причин падения компрессии является неисправность в системе ГРМ. В данном случае возникает высокий риск прогара клапанов. Такая деталь уже не подлежит восстановлению. Прогоревшие клапаны следует незамедлительно менять, иначе падение мощности и увеличение расхода топлива не прекратятся. Кстати, одной из причин прогара клапанов, а соответственно и падения компрессии, является неправильная их регулировка. Если между ними отсутствует необходимый тепловой зазор, можно говорить о серьезных неисправностях в системе газораспределения. В таком случае клапаны будут закрываться не полностью. Но и большой зазор также чреват своими последствиями. Например, это может стать причиной недостаточного открытия клапанов. Из-за этого в цилиндр поступает меньше воздуха. Как результат – стуки под клапанной крышкой.

Сильно падает компрессия и по причине прогара прокладки ГБЦ. В данной ситуации отработанные газы будут выходить не через глушитель и выпускной коллектор, а прямиком в масляную магистраль либо в систему охлаждения двигателя. Что еще может указывать на низкий степень сжатия? Основная причина того, что пропала компрессия, – это износ поршневых колец и выработка на стенках цилиндров. Здесь проблема дополнительно сопровождается повышенным расходом масла и бензина. Как ни странно, но даже воздушный фильтр может стать причиной низкой компрессии. Дело в том, что забитый элемент не позволяет воздуху попасть в цилиндры. Вследствие этого образуется сильно обедненная смесь, практически без кислорода. На некоторых режимах работы это нормально, но когда горючее смешивается в таких пропорциях все время, есть повод бить тревогу

Методы замера компрессии

Прежде чем приступить к работе, следует убедиться в том, действительно ли данный прибор (компрессометр) подходит к двигателю вашего авто. Штатные модели аппаратов имеют небольшой наконечник, поэтому их сложно использовать на 16-клапанных силовых установках. Измерить компрессию можно как при открытой, так и закрытой дроссельной

заслонке. Специалисты рекомендуют произвести замер в обоих случаях. Это позволит определить неисправности в двигателе (если они имеются) с более высокой точностью. В случае если замеренный показатель возрос или снизился, можно сделать диагноз – ваш мотор неисправен, и ему требуется срочный ремонт. Но не стоит забывать, что существует небольшой разброс значений по цилиндрам, о котором мы говорили ранее.

Для того чтобы произвести точный замер, вам нужен помощник. Итак, с чего начинать работу? Вначале необходимо прижать компрессометр к отверстию в цилиндре, то есть туда, откуда вы откручивали свечи. В это время помощник включает стартер. Последний должен работать примерно 4-6 секунд. Далее на манометре стрелка покажет значения – их необходимо записать. После замера компрессии в одном цилиндре переходим к следующему. Его проверка производится аналогичным образом. Такие манипуляции следует повторять со всеми цилиндрами. При этом каждое значение записывается отдельно в блокноте. Желательно, чтобы до произведения замера аккумулятор давал напряжение в 13-13,5 Вольт. Это даст нам запас пускового тока, так как с каждой секундой вращения стартера заряд АКБ падает на определенный уровень.

По завершении работ необходимо установить свечи обратно и заново проверить напряжение в аккумуляторе. При необходимости подзарядите его на несколько Вольт.

Рисунок 6-компрессометр

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в данной работе было рассмотрено физическое явление на примере ДВС, а именно компрессия (давление) на примере ЦПГ.

Величины давления, создаваемого в цилиндре такта сжатия называется компрессией. Компрессия зависит от технического состояния двигателя и от условий, когда делают её замер. Соответственно по значениям измеренной компрессии можно оценить состояние мотора. Причём режимы замеры одинаковыми должны быть всегда, то есть: стопроцентно заряженная аккумуляторная батарея, технически исправный стартер и его электрическая цепь, вывернутые все свечи, прогретый двигатель до восьмидесяти градусов по Цельсию и открытая полностью дроссельная заслонка.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1) Преображенский В.П., Теплотехнические измерения и приборы, 1978 г

2) Анатолий Дружинин - Цилиндропоршневая группа двигателей и компрессоров. 100% инновационных элементов ЦПГ

3) Учебник физики 7 класс Перышкин

4) Двигатель внутреннего сгорания. Часть 2. «Ремонт двигателя внутреннего сгорания. Диагностика.» Учебное пособие. Некоммерческое образовательное учреждение «Русская техническая школа»    

5) Суранов Г. И. Снижение износа деталей машин. Ухта Ухт. индустр. ин-т 1999.- 224 с.

 

 

                                                                                                  

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ

на тему: «Давление на примере ЦПГ»

ИП 20. 23.02.07.9573. ПЗ

 

Разработчик            _________________ / П.А.Денисов/

Группа                                А-1-1      .

                                                                           ^{(название)}

Специальность   Техническое обслуживание и ремонт

двигателей, систем и агрегатов автомобилей

                                                                           ^{(код, название)}

Оценка работы        __________________

Дата                                                     «___» ________ 2020 г.

Руководитель           _________________ / Е.В.Болдин /

Консультант            ________________ / В.Н.Черницын /

 

Волгоград 2020

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ	2
I.ДАВЛЕНИЕ	3-7
1.1.Давление	3
1.2.Общая формула давления	3
1.3.Единицы давления	4
1.4.Формула гидростатического давления	4-6
1.5.Парциальное давление и его формула	6
1.6.Приборы для измерения давления	6-7
I I.ЦИЛИНДРО-ПОРШНЕВАЯ ГРУППА	7
2.1.Устройство и назначение ЦПГ	7-8
2.2.Конструкционные материалы деталей ЦПГ	8-10
2.3.Методы охлаждения и смазывания ЦПГ	10
2.4.Неисправности ЦПГ и их диагностика	10-12
2.5. Продление ресурса ЦПГ	12
III.КОМПРЕССИЯ (ДАВЛЕНИЕ) В ЦПГ	13
3.1.Определение компрессия	13
3.2.Влияние компрессии (давления) на процессы	13
3.3.Причины снижения компрессии	13-14
3.4.Методы замера компрессии	14-15
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	16
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ	17

ВВЕДЕНИЕ

Цель: Рассказать о Компрессии (Давлении) внутри ЦПГ

Задачи:     

1.Рассмотреть ЦПГ устройство и назначение

2.Дать понятие определению давление

3.Рассказать о компрессии (давление) влияние на процессы в ЦПГ

 

 

 

I.ДАВЛЕНИЕ

Давление

Давле́ние (P) — физическая величина, характеризующая состояние сплошной среды и численно равная силе ~F, действующей на единицу площади поверхности ~S перпендикулярно этой поверхности. В простейшем случае анизотропной равновесной неподвижной среды (гидростатическое давление) или идеальной (не имеющей внутреннего трения и анизотропной) движущейся среды давление не зависит от ориентации поверхности. В данной точке давление определяется как отношение нормальной составляющей силы, действующей на малый элемент поверхности, к его площади

Общая формула давления

Из классического определения того, что такое давление можно вывести общую формулу для его расчета. Выглядеть она будет таким образом:

Рисунок 1-формула давления

Где F – это сила давления, а S – площадь поверхности на которую она действует. То есть иными словами формула нахождения давления – это сила, воздействующая на определенную поверхность, разделенная на площадь этой самой поверхности.

Как видно из формулы, при расчете давления всегда действует следующий принцип: чем меньше пространство, на которое влияет сила, тем большее количество давящей силы на него приходится и наоборот.

 

Это можно проиллюстрировать простым жизненным примером: хлеб легче всего порезать острым ножом, потому что у острого ножа заточенное лезвие, то есть площадь поверхности S из формулы у него минимальна, а значит, давление ножа на хлеб будет максимально равно приложенной силе F того кто держит нож. А вот тупым ножом порезать хлеб уже сложнее, так как у его лезвия большая площадь поверхности S, и давление ножа на хлеб будет меньшим, и значит, чтобы отрезать себе кусок хлеба нужно приложить большее количество силы F.

Единицы давления

Согласно стандартам Международной метрической системы давление измеряется в паскалях. Один паскаль из классической формулы равен одному Ньютону (Как мы знаем, Ньютон у нас единица измерения силы) разделенному на один квадратный метр.

Но увы на практике паскаль оказывается очень маленькой единицей и использовать его для измерения давления не всегда удобно, поэтому часто для измерения давления применяют другие единицы:

· Бары – один бар равен 105 паскалей

· Миллиметры водяного столпа

· Метры водяного столпа

· Технические и физические атмосферы

Формула гидростатического давления

Как мы знаем, разные агрегатные состояния вещества, имеют разные физические свойства. Жидкости своими свойствами отличаются от твердых тел, а газы в свою очередь отличаются от них всех. Поэтому вполне логично, что способы определения давления для жидкостей, твердых тел и газов также будут разными. Так, например, формула давления воды (или гидростатического давления) будет иметь следующий вид:

 

Рисунок 2- формула гидростатического давления

Где маленькая p – плотность вещества, g – ускорение свободного падения, h – высота. В частности эта формула объясняет, почему при погружении водолазов (или батискафа или подводной лодки) на глубину все больше возрастает давление окружающей воды. Также из этой формулы понятно, почему на предмет, погруженный в какой-нибудь кисель, будет воздействовать большее давление, чем на предмет, погруженный просто в воду, так как плотность киселя (p) выше, чем у воды, а чем выше плотность жидкости, тем выше ее гидростатическое давление.

Приведенная нами формула гидростатического давления справедлива не только для жидкостей, но и для газов. Поэтому поднимаясь высоко в горы (где воздух более разрежен, а значит меньшее давление), как и спускаясь в подводные глубины, человек, водолаз или альпинист должен пройти специальную адаптацию, привыкнуть к тому, что на него будет воздействовать другое давление.

Резкая смена давления может привести к кессоной болезни (в случае с водолазами) или к «горной» болезни (в случае с альпинистами). И «кесонка» и «горняшка», как их сленгово называют водолазы и альпинисты, вызвана резкой сменной давления окружающей среды. То есть, если не подготовленный человек начнет вдруг подниматься на Эверест, то он быстро словит «горняшку», а если этот же человек начнет опускаться на дно Мариинской впадины, то гарантировано получит «кесонку». В первом случае причиной будет не адаптация организма к пониженному давлению, а во втором – к повышенному.