Двигатель — дизельный, 4-тантный, бескомпрессорный,
воздушного охлаждения с непосредственным впрыском топлива.
Двигатель Д-21 — двухцилиндровая модель семейства дизельных двигателей
воздушного охлаждения, разработанная Владимирским тракторным заводом.
Двигатели этого семейства могут быть двух-, трех-, четырех- и
шестицилиндровыми. У этих двигателей унифицированы детали
кривошипно-шатунного механизма (поршень, шатун, поршневые кольца,
шатунные и коренные вкладыши), все детали механизма газораспределения
(за исключением распределительного вала), цилиндры и головки цилиндров.
Общие виды двигателя Д-21 представлены на рис. 4, 5, 6, 7 и 8.
Двигатели Д-21 устанавливаются также на тракторные самоходные шасси
Т-16М и на ряд других машин.
Все агрегаты, узлы и механизмы двигателя закреплены непосредственно на
блок-картере, кожухе маховика и крышке распределительных шестерен.
Двигатель Д-21 устроен следующим образом. С левой стороны по ходу
трактора (рис. 4) расположены топливная аппаратура 6, впускной и
выпускной 4 трубопроводы, средний дефлектор 5 и свеча подогрева 8 во
всасывающем трубопроводе. На передней части двигателя (рис. 5) размещены
маслозаливная горловина, осевой вентилятор 1 со встроенным генератором,
направляющий аппарат которого закреплен на крышке распределения
ленточным хомутом, счетчик моточасов, реактивная центрифуга 4, фильтры
грубой и тонкой очистки топлива 2, щуп-масломер 5, шкив привода
вентилятора и генератора с метками ВМТ (верхняя мертвая точка), НМТ
(нижняя мертвая точка) и Т (начало подачи топлива насосом). С правой
стороны находятся механизм привода декомпрессора, пусковой стартер 2
(рис. 6), форсунки и кожух 3 вентилятора. На задней стороне двигателя
непосредственно к блок -картеру прикреплен кожух маховика.
Рис. 5. Двигатель Д-21 (вид спереди):
1 — вентилятор; г — топливные фильтры; 3 — подогревательная свеча
накаливания; 4 — центрифуга; 5 — щуп-масломер; в — пробка.
Рабочий цикл дизеля Д-21 состоит из следующих
тактов: впуска, сжатия, рабочего хода, выпуска.
При такте впуска поршень перемещается от верхней к нижней мертвой точке,
при этом впускной клапан открыт и в цилиндр двигателя через
воздухоочиститель и впускной трубопровод засасывается чистый воздух.
При такте сжатия поршень перемещается от нижней к верхней мертвой точке,
впускной и выпускной клапаны закрыты. Воздух, поступивший в цилиндр,
сжимается до 42 aтм. и температура его повышается до 650—700 °. В конце
такта сжатия за 22—24 0 (по углу поворота коленчатого вала) до прихода
поршня в верхнюю мертвую точку в камеру сгорания под
давлением 170—175 am впрыскивается мелкораспыленное
топливо. Температура в камере сгорания достигает 1750 °, а давление
возрастает до 72 am. Под действием этого давления поршень перемещается к
нижней мертвой точке, и таким образом происходит рабочий ход. Клапаны
при рабочем ходе закрыты.
При такте выпуска поршень снова перемещается к верхней мертвой точке и
через открытый выпускной клапан выталкивает из цилиндра отработанные
газы и очищает цилиндр.
При дальнейшем вращении коленчатого вала все такты повторяются в той же
последовательности. Порядок работы цилиндров 1—2—0—0.
В связи с тем, что колена коленчатого вала размещены один относительно
другого через 180°, рабочий ход во 2-м цилиндре всегда совершается через
180° после рабочего хода в 1-м цилиндре, т. е. в двигателе совершаются
два рабочих хода кряду. Затем этот цикл повторяется через 540°, т. е.
рабочий ход в 1-м цилиндре совершается через 540° после рабочего хода во
2-м цилиндре. Это вызывает неравномерность вращения коленчатого вала
двигателя, которая снижается в значительной мере с помощью маховика, вес
которого специально подобран.
При работе двигателя в кривошипно-шатунном механизме возникают силы от
давления газов и инерции движущихся масс кривошипно-шатунного механизма,
силы трения и полезного сопротивления на валу двигателя.
Силы инерции разделяются на силы инерции масс, движущихся
возвратно-поступательно, и силы инерции масс, движущихся вращательно.
Силы от давления газов в цилиндрах двигателя проявляются в виде
крутящего момента на коленчатом валу двигателя и момента,
опрокидывающего двигатель, который воспринимается опорами двигателя и
передается на раму трактора. Опрокидывающий момент по величине равен
крутящему моменту на коленчатом валу двигателя и направлен в обратную
сторону.
Силы инерции масс, движущихся возвратно-поступательно, проявляются в
виде двух моментов — крутящего и опрокидывающего и свободной силы,
действующей вдоль оси цилиндра, которая воспринимается опорами
двигателя.
Полуоборот
коленчатого
вала
Угол поворота
коленчатого вала (градусов)
Цилиндр
1-й
2-й
1-Й
180
Рабочий ход
Сжатие
2-й
360
Выпуск
Рабочий ход
3-й
540
Впуск
Выпуск
4-й
720
Сжатие
Впуск
Силы инерции масс, движущихся вращательно,
проявляются в виде центробежной силы, постоянной по величине,
направленной по радиусу кривошипа коленчатого вала и приложенной в
центре шатунной шейки. Центробежные силы через коренные подшипники
передаются на блок-картер и далее воспринимаются через опоры двигателя
рамой трактора.
Двигатель будет уравновешенным, если при установившемся режиме его
работы на опоры двигателя и через них на раму трактора воздействуют
постоянные по направлению и величине усилия.
Уравновешивающий механизм при работе двигателя создает силы, равные по
величине и противоположные по направлению неуравновешенным силам, что
снижает их вредное воздействие.