колянов механизъм(KShM) служи за преобразуване на праволинейното възвратно-постъпателно движение на буталото във въртеливото движение на коляновия вал.
Коляновият вал се състои от неподвижни и подвижни части. Групата от неподвижни части се състои от цилиндровия блок, цилиндровите глави, втулките, втулките и капачките на основните лагери.
Групата подвижни части включва бутала, бутални пръстени, бутални щифтове, биели и колянов вал с маховик.
Цилиндров блоке основната част (рама) на двигателя (фиг. 3). На него са монтирани всички основни механизми и двигателни системи.
Фигура 3. Неподвижни части на коляно-мотовилковия механизъм: 1 – капак на блока на зъбното колело; 2 – стоманено азбестово уплътнение; 2 – цилиндрова глава; 4, 10 – входни отвори на водната риза; 5, 9 – изходни отвори на водната риза; 6, 8 – канали за подаване на горима смес; 11 – седло на клапана; 12 – втулка; 13 – закрепващи шпилки; 14 – горна част; 15 – цилиндров блок; 16 – гилзови гнезда
В автомобилните и тракторните многоцилиндрови двигатели с течно охлаждане всички цилиндри са направени под формата на обща отливка, която се нарича цилиндров блок. Този дизайн има най-висока твърдост и добра технологичност. В момента само двигатели с въздушно охлаждане се произвеждат с отделни цилиндри.
Цилиндровият блок работи при условия на значителни до 2000 °C и неравномерно нагряване и налягане (9,0...10,0 MPa). За да издържа на значителни силови и температурни натоварвания, цилиндровият блок трябва да има висока твърдост, осигуряваща минимална деформация на всички негови елементи, да гарантира херметичността на всички кухини (цилиндри, охлаждаща риза, канали и др.), да има дълъг експлоатационен живот, просто и технологичен дизайн.
За направата на цилиндровия блок се използват сив чугун или алуминиеви сплави. Най-предпочитаният материал за производство на цилиндров блок в момента е чугунът, тъй като... той е евтин, има голяма здравина и не е податлив на температурна деформация.
В края на шейсетте години местната индустрия усвои леенето на чугунени блокове с дебелина на стената 2,5...3,5 мм. Такива блокове се характеризират с висока якост, твърдост и стабилност на размерите и са почти равни по тегло на алуминиевите.
Съществен недостатък на блоковете от алуминиеви сплави е тяхното повишено термично разширение и относително ниски механични качества.
Разположението на цилиндрите може да бъде едноредово (вертикално или наклонено), двуредово или V-образно, с ъгъл на наклон между цилиндрите 60°, 75°, 90°. Двигателите с ъгъл на наклон от 180° се наричат боксерни двигатели. V-образното оформление получава широко разпространение през 80-те години на 20 век, тъй като осигурява по-голяма компактност и по-ниско специфично тегло на двигателя. В този случай се увеличава твърдостта на коляновия вал и неговите опори, което спомага за увеличаване на експлоатационния живот на двигателя. По-късата дължина на двигателя улеснява разполагането му върху превозно средство и при същото междуосие позволява по-голяма полезна площ на товарната платформа.
При двигатели с едноредово разположение на цилиндрите те се номерират, започвайки от предния. При V-образни двигатели номерата първо се присвояват на десния ред на цилиндрите, като се започне с предния, а след това се маркира левият ред.
Цилиндърът в повечето автомобилни и тракторни двигатели е направен под формата на втулки, монтирани в блока. Въз основа на метода на монтаж ръкавите се разделят на сухи и мокри.
Мокрите облицовки, измити отвън с охлаждаща течност, осигуряват по-добро отвеждане на топлината и са по-удобни за ремонт, т.к. могат лесно да се сменят без използването на специални инструменти и аксесоари.
Херметичността на мокрия ръкав се осигурява чрез уплътняване на долната част с гумен пръстен и монтиране на медно уплътнение под горната яка. Използването на мокри втулки подобрява отстраняването на излишната топлина от цилиндрите, но намалява твърдостта на цилиндровия блок.
Сухите втулки се използват предимно в двутактови двигатели, където използването на мокри втулки е трудно.
Втулката възприема високо налягане на работни газове със значителна температура. Следователно облицовките се изработват като правило от легиран чугун, който е добре устойчив на ерозионно и абразивно износване и има задоволителна устойчивост на корозия. Вътрешната повърхност на обшивката - огледалото на цилиндъра - е внимателно обработена.
Тъй като условията на работа на горната част на обшивката са най-тежки и тя се износва най-интензивно, в съвременните двигатели равномерното износване на цилиндрите по височина се осигурява от къси вложки, изработени от антикорозионна високолегирана аустенитна отливка желязо (нирезист). Използването на такава вложка увеличава експлоатационния живот на ръкавите 2,5 пъти.
Цилиндрична главаслужи за поставяне на горивни камери, всмукателни и изпускателни клапани, запалителни свещи или инжектори.
По време на работа на двигателя главата на цилиндъра е изложена на високи температури и налягания. Нагряването на отделни части на главата е неравномерно, т.к някои от тях влизат в контакт с продукти от горенето с температура до 2500 ° C, докато други се измиват с охлаждаща течност.
Основни изисквания към конструкцията на главата на цилиндъра: - висока твърдост, елиминираща деформацията от механични натоварвания и изкривяване при работни температури; простота; технологичност на дизайна и ниско тегло.
Цилиндровата глава е изработена от чугун или алуминиева сплав. Изборът на материал зависи от вида на двигателя. В карбураторните двигатели, където горимата смес се компресира, се предпочитат по-топлопроводимите алуминиеви сплави, тъй като това осигурява работа без детонации. При дизеловите двигатели, където въздухът е компресиран, чугунената глава на цилиндъра спомага за повишаване на температурата на стените на горивните камери, което подобрява протичането на работния процес, особено при стартиране в студено време.
Цилиндровите глави могат да бъдат индивидуални или общи. Индивидуалните глави обикновено се използват в двигатели с въздушно охлаждане. Повечето двигатели с течно охлаждане използват общи глави за всяка група цилиндри. В някои случаи, при голяма дължина на цилиндровия блок, се използват глави за група от два или три цилиндъра (например за двигателя YaMZ-240 и A=01 L).
Двигателят YaMZ-740 има отделни цилиндрови глави за всеки цилиндър. Използването на отделни глави повишава надеждността на двигателя, избягва изкривяването на главата поради неравномерно затягане и пробив на газ през уплътнението.
При карбураторните двигатели и някои видове дизелови двигатели горивните камери обикновено се намират в главите на цилиндрите. Формата и разположението на горивните камери, всмукателните и изпускателните канали са важен проектен параметър, който определя мощността и икономичността на двигателите.
Формата на горивната камера трябва да осигурява най-добри условия за пълнене на цилиндъра със свеж заряд, пълно и бездетонационно изгаряне на сместа, както и добро почистване на цилиндъра от продуктите на горенето.
В момента дизеловите двигатели предпочитат горивни камери, разположени в буталата. Такива камери имат по-малка повърхност и следователно малки топлинни загуби. Двигателите с горивни камери в буталото имат по-високи антидетонационни свойства и повишен коефициент на пълнене.
Технологията за производство на цилиндрови глави в двигатели с горивна камера в бутало не е сложна. Камерата в буталото се получава лесно чрез отливане и последваща механична обработка, за да се доведе обемът на камерата до определения обем с висока точност.
Дългосрочната работа на главата на цилиндъра без деформация и изкривяване се осигурява чрез рационално охлаждане, т.е. по-интензивно отвеждане на топлината от най-нагретите му части.
технически ремонт на биела
Предназначение на KShM. Коляновият механизъм преобразува праволинейното възвратно-постъпателно движение на буталата, които възприемат налягането на газа, във въртеливото движение на коляновия вал.
Видове и типове CVM
Състав на KShM. Частите на коляновия механизъм могат да бъдат разделени на две групи: движещи се и неподвижни. Първият включва буталото с пръстени и бутален щифт, свързващ прът, колянов вал и маховик, вторият включва цилиндровия блок, главата на цилиндъра, капака на блока на зъбното колело и картера (картер). И двете групи включват и крепежни елементи.
Проектиране на части. Главата на цилиндъра е проектирана да затваря цилиндъра и съдържа всмукателните и изпускателните отвори и клапаните, както и инжектора или запалителната свещ. По вид цилиндровите глави се разделят на индивидуални (а), групови (б) и общи (в).
Главата на цилиндъра обикновено се изработва от алуминиеви сплави, като се използват методи за прецизно леене, последвани от машинна обработка и има много сложна форма. Главата се закрепва към цилиндровия блок с болтове или шпилки, които се затягат в определена последователност и с определен момент на затягане, препоръчан от производителя.
Цилиндърът е една от основните части на машините и механизмите: куха част с цилиндрична вътрешна повърхност, в която се движи бутало. Цилиндрите, както и цилиндровата глава, биват: индивидуални, групови и общи.
Има два вида ръкави:
„Сухи“ са облицовки, които нямат пряк контакт с охлаждащата течност.
„Мокри“ са облицовки, чиято външна повърхност се измива с охлаждаща течност.
Мокрите ръкави осигуряват добро разсейване на топлината и могат лесно да се сменят по време на ремонт. Най-често се използват в дизелови двигатели с диаметър на цилиндъра над 120 mm, но понякога се използват и в двигатели с по-малък диаметър на цилиндъра. Сухите патрони са по-лесни за производство. Двигателите, оборудвани със сухи облицовки, имат добра поддръжка. В случай на износване, втулката може лесно да се смени, без да се пробиват цилиндрите. Сухите облицовки могат да се използват и при възстановяване на двигател, който преди това не е използвал облицовки.
В повечето съвременни двигатели за леки автомобили цилиндрите се правят директно чрез пробиване на цилиндровия блок. В случай, че блокът е алуминиев, върху стените на цилиндъра се нанасят специални покрития и се налагат специални изисквания към свързващите части (бутала и пръстени).
Вътрешната повърхност на гилзата е подложена на специална обработка - хонинговане, хромиране, азотиране. Гилзите са отлети от високоякостен чугун или специални стомани. Кожухите на цилиндровия блок и корпусът обикновено са направени от същия материал като рамката на двигателя.
Буталото е част, предназначена да възприема циклично налягането на разширяващите се газове и да го преобразува в транслационно механично движение, което след това се възприема от коляновия механизъм. Служи и за извършване на спомагателни ходове за почистване и пълнене на цилиндъра. По правило той е оборудван с бутални пръстени за подобряване на херметичността на системата цилиндър-бутало. Буталата могат да бъдат композитни и некомпозитни.
Буталото е разделено на две части: глава и направляваща част (пола). Главата включва дъното, горивната камера и пръстеновидните жлебове. Полата има две езичета за отвор за пръсти. Има два вида пръстени: компресионни пръстени, които служат за предотвратяване на изтичане на газ от пространството над буталото, и маслени пръстени, предназначени за отстраняване на маслото от стените на цилиндъра.
Буталния щифт, който служи за шарнирно свързване на буталото с мотовилката, е изработен от куха стомана с повърхностно закаляване чрез високочестотни токове. От надлъжно движение, което може да причини надраскване по стените на цилиндъра, щифтът се задържа в издатините на буталото с помощта на два задържащи пръстена, поставени в пръстеновидните вдлъбнатини. Пръстите могат да бъдат фиксирани или свободни.
Свързващият прът е предназначен за свързване на буталото към коляновия вал чрез щифт. Извършва сложно люлеещо движение. Състои се от три части: горна глава на мотовилката, прът, долна глава с капак за монтаж на коляновия вал.
Коляновият вал е проектиран да предава въртящ момент на потребителя и в същото време да осигурява възвратно-постъпателно движение на буталото поради въртене на манивелата. Коляновият вал има нос и опашка, на която е монтиран маховикът.
Маховикът е масивен метален диск, който е монтиран на коляновия вал на двигателя. По време на силовия ход буталото, чрез свързващия прът и манивела, завърта коляновия вал на двигателя, който прехвърля резерва от инерция към маховика. Маховикът предава въртящия момент през съединителя към скоростната кутия.
Съхранената в масата на маховика инерция му позволява в обратен ред чрез коляновия вал, мотовилката и буталото да извършва подготвителните ходове на работния цикъл на двигателя. Тоест буталото се движи нагоре (по време на такта на изпускане и компресия) и надолу (по време на такта на всмукване), именно благодарение на енергията, която отделя маховика. Ако двигателят има няколко цилиндъра, работещи в определен ред, тогава подготвителните ходове в някои цилиндри се извършват поради енергията, развита в други, и разбира се маховикът също помага.
Основните движещи се части на двигателя с вътрешно горене са част от коляновия механизъм, чиято цел е да преобразува възвратно-постъпателното движение на буталото във въртеливото движение на коляновия вал. В зависимост от конструкцията на коляновия механизъм, двигателите, както и техните бутала, са багажник и напречна глава, с единично и двойно действие. За разлика от двигателите с багажник, двигателите с напречна глава имат, заедно с бутало, биела и колянов вал, бутален прът и плъзгач (напречна глава), който се движи по напречната греда.
Буталото на багажника е в същото време вид плъзгач, така че има дълга направляваща част, наречена пола или багажник. Пример за такова бутало е буталото на четиритактов дизелов двигател, показано на фиг. 43. Буталото се състои от глава 1 и трон 7, който има камера вътре. Главата на буталото включва дъно и странична повърхност, върху която са разположени жлебове за уплътнителни пръстени на буталото 2 и маслени скреперни пръстени 3. Същото. Жлебът за маслените скреперни пръстени се намира на дъното на багажника.
Водещата част на буталото има устройство за свързването му към мотовилката, състоящо се от бутален щифт 5, втулки 6 и тапи 4. На практика два метода за монтиране на бутален щифт в издатините на направляващата част на буталото са общи: щифтът е фиксиран в издатините неподвижно, свързващият прът е монтиран неподвижно върху него; щифтът не е фиксиран в издатините; свързващият прът също има възможност да се върти около него (т.нар. плаващ щифт). В последния случай дизайнът на щифта (фиг. 43, позиция 5) има несъмнени предимства, тъй като износването на щифта е намалено и става по-равномерно, а условията на работа на щифта се подобряват.
Ориз. 43. Бутало Trunke на четиритактов двигател.
С диаметър на цилиндъра над 400 mm, буталата на двигателите на багажника са направени разглобяеми.
Буталата на двигателите с напречна глава се различават от двигателите на багажника по това, че имат твърда връзка между буталото и пръта. Буталният прът обикновено завършва с фланец, който е свързан с буталото чрез шпилки.
За да се избегне прегряване на дъното на буталото в двигатели с плъзгачи, както и в стволови двигатели с цилиндри с голям диаметър, се използва изкуствено охлаждане на дъната. За целта се използва прясна или морска вода и масло.
На фиг. 44 показва скъсено бутало на модерен двутактов дизелов двигател с компресор. При такива дизелови двигатели долната кухина на цилиндъра се използва като продухваща помпа, така че направляващата част на буталото е значително скъсена (късо или скъсено бутало). Главата на буталото от кована стомана 4 има жлебове отвън за уплътнителни пръстени 3, а вътре в главата на буталото има изместител 5, предназначен да ускори движението на охлаждащото масло. Водещата част на буталото 1, изработена от чугун, има жлебове за направляващи пръстени 2. Вътре в направляващата част има шпилки 7 за закрепване на буталния прът 8 с главата на буталото през отворите в направляващата част. Дъното на буталото се охлажда от масло, което се подава през канал 9 в буталния прът и се изпуска от горната кухина през тръба 6. Най-натоварената част от всички видове бутала е главата на буталото. По време на работа на двигателя горещи газове се притискат към дъното на главата, които го загряват и освен това се стремят да проникнат в двигателя. В резултат на това дъното на главата на буталото има специална конфигурация, определена от необходимата форма на горивната камера и охладена вътрешна повърхност.
Ориз. 44. Скъсено бутало на двутактов дизелов двигател с компресор.
Височината на страничната повърхност на главата на буталото зависи от размера и броя на уплътнителните пръстени на буталото. Буталните пръстени осигуряват не само уплътнения на цилиндъра срещу пробив на газ, но и пренос на топлина от главата на буталото към стените на работната втулка на цилиндъра. Тези функции обикновено се изпълняват от два или три горни пръстена, а останалите са, така да се каже, спомагателни, повишаващи надеждността на тяхната работа. При двигатели с ниска скорост обикновено се монтират пет до седем бутални пръстена, а при двигатели с висока скорост, поради намаляването на времето на газовия поток през течовете между буталото и стените на цилиндъра, са достатъчни три до пет.
Буталните пръстени са направени с правоъгълно или по-рядко трапецовидно напречно сечение от по-мек метал от втулката на цилиндъра. За да се направи възможно монтирането на пръстените в жлебовете на буталото, те се правят разделени, а съединението, наречено ключалка, се прави с наклонен, стъпаловиден (припокриващ се) или прав разрез. Благодарение на разделения дизайн и пружинните свойства на материала, буталните пръстени се притискат плътно към стените на цилиндровата обвивка, предотвратявайки триенето на буталото върху тях. Това подобрява условията на работа на буталото и намалява износването на втулката.
За разлика от уплътнителните пръстени, маслените пръстени служат за предотвратяване навлизането на масло в горивната камера и премахване на излишното масло от стените на цилиндровата обшивка.
Мотовилката на двигателя е проектирана да предава сила от буталото към коляновия вал. Състои се от три основни части (фиг. 45): долна глава I, прът II и горна глава III. Свързващите пръти, като буталата, са или багажник, или напречна глава. Разликата им се определя главно от конструкцията на горната глава и местоположението на свързващия прът спрямо буталото.
Ориз. 45. Биела за багажник двигател.
Горната глава на свързващия прът на двигателите на багажника (двигатели с ниска и средна мощност) е направена от една част. В отвора на главата 1 (фиг. 45) е натисната бронзова втулка 2, която играе ролята на лагер на главата и служи за свързване на мотовилката към буталото с помощта на бутален щифт. Втулката 2 има пръстеновиден жлеб 3 на вътрешната повърхност и отвори 4 за подаване на смазка от централния канал 5, пробити в пръта.
Свързващи пръти на двигатели с напречна глава, които включват главно двигатели с висока мощност (обикновено двутактови дизелови двигатели с мощност на цилиндъра над 300 к.с.), са направени с разделена горна глава. Тази глава е завинтена към горната част на свързващия прът, който има формата на вилка или правоъгълен фланец. Прътът 6 на свързващия прът е направен с кръгло напречно сечение с централен канал 5, което е типично за нискооборотни двигатели.
Биелните пръти на високоскоростни двигатели обикновено имат пръстеновидна или I-образна форма на сечение и често се произвеждат интегрално с горната половина на долната глава, което помага за намаляване на теглото на мотовилката. Долната глава на мотовилката служи за поставяне на колянов лагер, чрез който биелата е свързана с коляновия вал на коляновия вал. Главата се състои от две половини, оборудвани с бронзови или стоманени взаимозаменяеми обшивки, чиято вътрешна повърхност е изпълнена със слой от бабит.
При нискооборотни двигатели свързващият прът е направен с разглобяема долна глава 9, състояща се от две стоманени половини - отливки без облицовки. В този случай върху работната повърхност на всяка половина на главата се излива слой бабит. Този дизайн на долната глава позволява бързата й подмяна в случай на повреда и дава възможност да се регулира височината на компресионната камера на цилиндъра на двигателя чрез промяна на дебелината на компресионното уплътнение 7 между петата на свързващия прът и горната част на главата. За центриране на долната глава с мотовилката в горната й част е предвидена издатина 11.
Двете половини на коляновия лагер са издърпани заедно с два болта на мотовилката 8, които имат по два закрепващи колана, закрепени с винтови гайки и шпленти. Комплект подложки 10 в конектора на лагера е необходим за регулиране на маслената междина между шийката на коляновия вал и антифрикционния пълнител. Уплътненията са фиксирани в съединителя с шпилки и винтове.
Коляновият вал е една от най-критичните, трудни за производство и скъпи части на двигателя. Коляновият вал изпитва значителни натоварвания по време на работа, така че за производството му се използват висококачествени въглеродни и легирани стомани, както и модифициран и легиран чугун. Поради сложността на дизайна, производството на колянов вал включва трудоемки и сложни процеси, а цената му, включително материал, коване и механична обработка, понякога възлиза на повече от 10% от цената на целия двигател.
Коляновите валове на високоскоростни двигатели с ниска и средна мощност са направени плътно ковани или плътно щамповани, валовете на двигатели със средна и висока мощност са направени от две или повече части, свързани с фланци. За шийки с голям диаметър валовете се изработват с композитни манивели.
В зависимост от конструкцията и броя на цилиндрите на двигателя, коляновият вал може да има различен брой колена (манивели): при едноредови двигатели - равен на броя на цилиндрите, а при двуредови (V-образни) - равен на половината броят на цилиндрите. Колената на вала се завъртат един спрямо друг под определен ъгъл, чиято величина зависи от броя на цилиндрите и реда на тяхната работа (реда на мигане за двигатели с четири, шест или повече цилиндъра).
Основните елементи на коляновия вал (фиг. 46, а) са: колянови (или мотовилкови) шийки 2, рамкови (или основни) шийки I и бузи 3, свързващи шийки един към друг.
Понякога, за да се балансират центробежните сили на коляното, към бузите 1 се прикрепя противотежест 2 (фиг. 46.6). Шините на коляновия механизъм са покрити от лагера на долната глава на мотовилката, а шийките на рамката лежат в лагери на рамката, разположени в основната рамка или картера на двигателя и са опорите на коляновия вал. Смазването на шийките се извършва по следния начин. Маслото се подава към шийките на рамката под налягане през отвори в капака и в горната обвивка на лагера на рамката, след което през отвори в бузата (фиг. 46, c) се подава към шийката на коляновия механизъм. В кухите колянови валове на високоскоростни двигатели маслото навлиза в кухината на вала и навлиза в работните повърхности на шийките през кухини и радиални отвори, направени в тях.
Ориз. 46. Колянов вал на двигателя.
Лагерите на рамката поемат всички натоварвания, предавани на коляновия вал. Всеки лагер на рамката се състои от две половини: корпус, отлят неразделно с рамката, и капак, завинтен към корпуса. Вътре в лагера е закрепена стоманена втулка, състояща се от две взаимозаменяеми половини (горна и долна), напълнена с антифрикционна сплав - бабит - върху работната повърхност. Дължината на втулката обикновено се избира по-малка от дължината на шийката на вала. Един от лагерите на рамката (първият от предаването на въртене към разпределителния вал) е проектиран като монтажен лагер (фиг. 47).
Ориз. 47. Монтажна рамка лагер на коляновия вал.
Дължината на вложката 7 на монтажния лагер е равна на дължината на шийката на вала; има антифрикционен пълнеж 1 не само отвътре, но и на крайната повърхност. От своя страна шийката на рамката на вала на мястото на кацане на този лагер има изпъкнали пръстеновидни яки. По този начин монтажният лагер осигурява много специфична позиция на коляновия вал спрямо фундаментната рамка. Корпусът на лагера 7 е предотвратен от въртене и аксиално движение от вложка 5, разположена между капака на лагера 3 и горната половина на корпуса. Равнината на съединителя на обшивката съвпада с равнината, минаваща през оста на вала, която се намира под равнината на свързване на рамката с рамката на двигателя. В равнината на съединителя са монтирани уплътнения 6 на два контролни щифта, предназначени да регулират маслената междина между втулката и шийката на вала.
Капакът на лагера 3 е изработен от лята стомана. Той има проходен вертикален отвор в центъра за подаване на смазка към шийката на вала. В горната половина на обшивката има същия коаксиален отвор, от който маслото навлиза в пръстеновидния маслен жлеб 4 на повърхността на антифрикционния пълнеж и след това в масления охладител 2.
Към задния край на коляновия вал обикновено е прикрепен маховик, предназначен да намали и изравни ъгловата скорост на въртене на вала. В допълнение, инерцията на маховика улеснява прехода на свързващия прът с буталото през мъртви точки. Размерът и теглото на маховика са обратно пропорционални на броя на цилиндрите на двигателя: колкото по-голям е броят на цилиндрите, толкова по-малко трябва да бъде теглото на маховика. Често маховикът, по-специално неговият диск, се използва за свързване към карданния вал, вала на скоростната кутия или вала на електрическия генератор с помощта на еластичен съединител.
Основни размери на KShM VAZ 2110, 2111, 2112
себе си VAZ 2110 двигател, те имат много
сменяеми части за колянови валове с двигатели
ВАЗ 2108, ВАЗ 2109
Колянов механизъм (CSM)преобразува праволинейното възвратно-постъпателно движение на буталата, които възприемат налягането на газа, във въртеливо движение на коляновия вал.
Устройството KShM може да бъде разделено на две групи: подвижни и .
|
мотовилкашарнирно свързва буталото с коляновия вал. Той получава от буталото и предава на коляновия вал силата на налягането на газа по време на силовия ход, осигурява движението на буталата по време на спомагателни ходове. Свързващият прът работи при условия на значителни натоварвания, действащи по неговата надлъжна ос. Мотовилката се състои отгорната глава, в която има гладък отвор за лагера на буталния болт; прът с I-образно сечение и долна глава с разделен отвор за монтаж с коляновия болт на коляновия вал. Долният капак на главата е закрепен с болтове на свързващия прът. Мотовилката е изработена чрез топъл печат от висококачествена стомана. За по-подробно проучване е създаден раздел "". |
|
За смазване на лагера на буталния щифт (бронзова втулка) има дупка или прорези в горната глава на мотовилката. В двигателите YaMZ лагерът се смазва под налягане, за което има маслен канал в мотовилката. Равнината на разделяне на долната глава на свързващия прът може да бъде разположена под различни ъгли спрямо надлъжната ос на свързващия прът. Най-често срещаните са свързващи пръти с перпендикулярен на оста на пръта конектор. тъй като с директен конектор монтирането на мотовилката през цилиндъра по време на сглобяването на двигателя става невъзможно. За подаване на масло към стените на цилиндъра има отвор в долната глава на мотовилката. За да се намали триенето и износването, те се монтират в долните глави на мотовилките.плъзгащи лагери, състоящ се от две взаимозаменяеми подложки (горна и долна).
Слушалкиса изработени от стоманена профилирана лента с дебелина 1,3-1,6 мм за карбураторни двигатели и 2-3,6 мм за дизелови двигатели. На лентата е нанесена антифрикционна сплав с дебелина 0,25-0,4 mm - алуминиева сплав с високо съдържание на калай (за карбураторни двигатели). Дизеловите двигатели KamAZ използват трислойни облицовки, пълни с оловен бронз. Лагерите на свързващия прът са монтирани в долната глава на свързващия прът с намеса от 0,03-0,04 mm. От аксиално смесване и въртене, облицовките се държат в гнездата си чрез антени, които се вписват в жлебове, които при сглобяване на свързващия прът и капачката трябва да бъдат разположени от едната страна на свързващия прът.
2. Неизправности на коляновия вал на двигателя
Коляно-мотовилковият механизъм е механизъм, който осъществява работния процес на силовия агрегат. Главна цел колянов механизъм- превръщане на възвратно-постъпателното движение на всички бутала във въртеливо движение на коляновия вал.
Коляновият механизъм определя вида на силовия агрегат чрез разположението на цилиндрите. В автомобилните двигатели (вижте дизайна на автомобилен двигател) се използват различни опции за колянови механизми:
Компонентите на коляновия механизъм са разделени на
В допълнение, коляновият механизъм включва различни закрепващи елементи, както и свързващ прът и монтажни лагери.
Когато се обмисля дизайнът на коляновия вал, е необходимо да се подчертаят основните елементи на неговия дизайн: колянов вал, основна шейна, шийка на свързващия прът, свързващи пръти, втулки, бутални пръстени (маслен скрепер и компресионни пръстени), щифтове и бутала (виж бутало операция).
Сложният дизайн на вала осигурява получаването и предаването на енергия от буталото и свързващия прът към следващите компоненти и възли. Самият вал е сглобен от елементи, наречени колена. Коленете са свързани с цилиндри, разположени изместени спрямо главната централна ос в определен ред. На технически език името на тези цилиндри е шийки. Тези списания, които са изместени, са прикрепени към свързващите пръти, откъдето идва и името - свързващи пръти. Шийките, разположени по главната ос, са молари. Благодарение на разположението на шийките на свързващия прът с изместване спрямо централната ос се образува лост. Буталото, движещо се надолу, кара коляновия вал да се върти през свързващия прът.
Опциите за дизайн на вала са показани на следващата фигура.
В зависимост от броя на цилиндрите, както и конструктивните решения на двигателя с вътрешно горене според разположението на цилиндрите, той може да бъде едноредов и двуредов.
В първия случай (1) цилиндрите са разположени в една и съща равнина спрямо коляновия вал. По-конкретно, всички те са разположени вертикално върху двигателя, по централната ос, а самият вал е разположен отдолу. При двуредов двигател (поз. 2 и 3) цилиндрите са разположени в два реда под ъгъл един спрямо друг от 60, 90 или 180 °, т.е. един срещу друг. Възниква въпросът: "Защо?" Да се обърнем към физиката. Енергията от изгарянето на работната смес е много голяма и значителен дял от нейното изплащане пада върху главните шийки на коляновия вал, които, макар и железни, имат определен запас от якост и експлоатационен живот. В четирицилиндров автомобилен двигател този проблем се решава просто: 4 цилиндъра - 4 хода на работния цикъл на свой ред. В резултат на това натоварването на коляновия вал се разпределя равномерно във всички зони. В тези двигатели с вътрешно горене, където има повече цилиндри или се изисква повече мощност, те са поставени във "V" форма, допълнително омекотявайки натоварването върху коляновия вал. Така енергията не се абсорбира вертикално, а под ъгъл, което значително омекотява натоварването на коляновия вал.
След кратък преглед на конструкцията на коляновия вал е необходимо да се обърне внимание и на коляновия вал. Говорейки за натоварването на коляновия вал, струва си да се съсредоточите върху лагерите на шийките на коляновия вал. Помислете за връзката на свързващия прът с коляновия вал на двигателя.
Претоварванията, които изпитва валът, са извън здравината на сачмените лагери. Тук има огромно налягане, висока температура, недостъпност за смазване на триещите се елементи и висока скорост на въртене. Следователно за шейните се използват плъзгащи лагери, които осигуряват работата на целия двигател. Коляновият вал се върти на лагерите. Лагерите са разделени на основни и биелни лагери. Основните лагери образуват пръстен около главните шийки на вала. От биелните лагери, по аналогия - около биелните шийки. За да се намали триенето, плъзгащите се повърхности на лагерите и шийките се смазват с масло, подавано през отворите на коляновия вал под високо налягане.
Значителна работа за осигуряване на равномерност и безпроблемна работа на автомобилния двигател се извършва от маховика, който беше споменат по-рано. Тази предавка в края на вала изглажда прекъсванията във въртенето на коляновия вал и гарантира, че всички ходове на празен ход на работния цикъл на всеки цилиндър на двигателя с вътрешно горене са завършени.
Сега нека да разгледаме дизайна на буталото на двигателя.
Самото бутало е кутия, обърната с главата надолу. Това дъно има плавно вдлъбната форма, което подобрява равномерността на натоварването на буталото по време на работния ход и образуването на работната смес. Буталото е закрепено към мотовилката чрез щифт с лагер, който осигурява осцилаторните движения на мотовилката. Стените на буталото се наричат "пола". На пръв поглед има заоблена форма, но има фини разлики.
Първият е удебеляването на стените на полата по посоките на движение на мотовилката. Буталото и свързващият прът се притискат един към друг през монтажния щифт в една и съща равнина. В този, който всъщност движи мотовилката спрямо буталото. Следователно стените на буталото изпитват по-голямо натоварване и натиск там, поради което са направени по-дебели.
Второто е стесняване на диаметъра на полата към дъното. Това беше направено, за да се предотврати задръстване на буталото в цилиндъра при нагряване и да се осигури смазване на триещите се повърхности на полата на буталото и стената на цилиндъра. Самите стени на цилиндъра са толкова гладки и изящно направени, че са сравними с повърхността на огледало. Но тогава остава празнина, която значително влияе върху херметичността на цилиндъра по време на такта на компресия и хода на мощността.
За да се решат тези противоположни проблеми, има пръстени на полата на буталото. Чрез тях самото бутало влиза в контакт със стените на цилиндъра. Всяко бутало има два вида пръстени - компресионни и маслоконтролни. Comp-res-si-on пръстени осигуряват плътност поради налягането на изгорелите газове.
Маслените пръстени говорят сами за себе си. Остатъците от масло, подадено за смекчаване на триенето във връзката бутало-цилиндър, не трябва да остават по време на изгарянето на сместа гориво-въздух. В противен случай е възможна детонация или запушване на запалителни свещи или инжектори с остатъци от тежки фракции петролни продукти, присъстващи в маслото. И всичко това нарушава целия работен цикъл. Следователно, маслото, инжектирано върху стените на цилиндъра по време на ходовете на „празен ход“, се отстранява от пръстените за скрепиране на маслото по време на работния ход на буталото.
Всички цилиндри на двигателя са разположени в един корпус, наречен двигателен блок. Дизайнът му е доста сложен. Той съдържа голям брой проходи за всички системи на двигателя и също така служи като опорна основа за много части и компоненти за електроцентралата като цяло.
Нека разгледаме схемата на работа на коляновия вал.
Буталото е разположено на максимално разстояние от коляновия вал. Свързващият прът и манивелата са подравнени в една линия. В момента, в който горивото влезе в цилиндъра, възниква процесът на горене. Продуктите от горенето, по-специално разширяващите се газове, спомагат за придвижването на буталото към коляновия вал. В същото време се движи и мотовилката, чиято долна глава завърта коляновия вал на 180°. След това свързващият прът и долната му глава се движат и се въртят обратно в първоначалното си положение. Буталото също се връща в първоначалното си положение. Този процес протича в кръгова последователност.
От описанието на работата на коляновия вал става ясно, че коляновият механизъм е основният механизъм на двигателя, от работата на който напълно зависи изправността на транспортното средство. По този начин този агрегат трябва да бъде постоянно наблюдаван и ако има съмнение за неизправност, трябва незабавно да се намесите и да го поправите, тъй като различни повреди на коляновия механизъм могат да доведат до пълна повреда на силовия агрегат, чийто ремонт е много скъп.
Основните симптоми на неизправност на коляновия вал включват следното:
Шумове и ударив двигателя възникват поради износване на основните му компоненти и появата на увеличена празнина между свързващите компоненти. При износване на цилиндъра и буталото, както и при по-голяма хлабина между тях се появява метално почукване, което се чува ясно при студен двигател. Остър и силен метален удар при всякакви режими на работа на двигателя показва увеличена междина между втулката, горната глава на свързващия прът и буталния щифт. Повишеното чукане и шум с бързо увеличаване на скоростта на коляновия вал показва износване на свързващия прът или основните лагерни черупки, а тъпият удар показва износване на основните лагерни черупки. Ако износването на облицовките е достатъчно голямо, тогава най-вероятно налягането на маслото ще спадне рязко. В този случай не се препоръчва екструдиране на двигателя.
Спад на мощносттаповреда на двигателя възниква, когато цилиндрите и буталата се износят, буталните пръстени се износят или заседнат в каналите, или главата на цилиндъра не е добре затегната. Такива неизправности допринасят за спадане на компресията в цилиндъра. За да проверите компресията, има специално устройство - измерване на компресията трябва да се извърши на горещ двигател. За да направите това, трябва да развиете всички запалителни свещи и след това да инсталирате върха на манометъра на мястото на една от тях. При напълно отворен дросел завъртете двигателя със стартера за три секунди. Използвайки подобен метод, всички останали цилиндри се проверяват последователно. Стойността на компресията трябва да бъде в границите, посочени в техническите спецификации на двигателя. Разликата в компресията между цилиндрите не трябва да надвишава 1 kg/cm2.
Повишена консумация на масло, прекомерен разход на гориво и образуването на дим в отработените газове обикновено се случва, когато цилиндрите и пръстените се износят или когато буталните пръстени заседнат. Проблемът с положението на пръстена може да се реши без разглобяване на двигателя, като се налее подходяща течност в цилиндъра през специални отвори за свещта.
Въглеродни отлаганиявърху горивните камери и буталните глави, намалява топло- и водопроводимостта, което допринася за прегряване на двигателя, повишен разход на гориво и спад на мощността.
Пукнатинипо стените на охладителната риза на блока, както и на главата на цилиндъра, могат да се образуват поради замръзване на охлаждащата течност, в резултат на прегряване на двигателя, в резултат на пълнене на охладителната система (вижте системата за охлаждане на двигателя) на горещ двигател със студена охлаждаща течност. Пукнатини в цилиндровия блок могат да доведат до изтичане на охлаждаща течност в цилиндрите. В резултат на това изгорелите газове стават бели.
Основните неизправности на коляновия вал са разгледани по-горе.
Закрепващи работи
За да предотвратите преминаването на охлаждаща течност и газове през уплътнението на главата на цилиндъра, трябва периодично да проверявате закрепването на главата с гаечен ключ със специална динамометрична дръжка с определена последователност и сила. Позицията на затягане и последователността на затягане на гайките показват автомобилни фабрики.
Чугунена глава на цилиндъра е прикрепена, когато двигателят е в горещо положение; алуминиева глава, напротив, е прикрепена към студен двигател. Необходимостта от затягане на закрепването на алуминиевите глави в студено състояние се обяснява с различния коефициент на линейно разширение на материала на шпилките и болтовете и материала на главата. В това отношение затягането на гайките на много горещ двигател не гарантира правилното затягане на блока на главата на цилиндъра, след като двигателят е охладен.
Затягането на закрепващите болтове на картерния съд за предотвратяване на деформация на картера и течове също се проверява в съответствие с последователността, т.е. редуващо се затягане на диаметрално противоположни болтове.
Проверка на състоянието на коляновия механизъм
Техническото състояние на коляно-мотовилковите механизми се определя:
Разход на маслопри леко износен двигател е незначителен и може да бъде равен на 0,1-0,25 литра на 100 км. При общо значително износване на двигателя разходът на масло може да бъде 1 литър на 100 км или повече, което по правило е придружено от обилен дим.
Налягане на маслената системамоторът трябва да отговаря на ограниченията, установени за дадения тип двигател и вида на използваното масло. Намаляването на налягането на маслото при ниски обороти на коляновия вал на загрят захранващ агрегат показва неизправност в системата за смазване или наличие на неприемливо износване на лагерите на двигателя. Падането на налягането на маслото на манометъра до 0 показва неизправност на предпазния клапан или манометъра.
Компресияе индикатор за херметичността на цилиндрите на двигателя и характеризира състоянието на клапаните, цилиндрите и буталата. Херметичността на цилиндрите може да се определи с помощта на манометър. Промяната в налягането (компресията) се проверява след предварително загряване на двигателя до 80°C с отстранени запалителни свещи. След като поставите върха на манометъра в отворите за запалителните свещи, завъртете коляновия вал на двигателя на 10 - 14 оборота със стартера и запишете показанията на манометъра. Проверката се извършва 3 пъти за всеки цилиндър. Ако показанията на компресията са с 30 - 40% под установената норма, това показва неизправност (изгаряне на бутални пръстени или тяхното счупване, повреда на уплътнението на главата на цилиндъра или изтичащи клапани).
Вакуум във всмукателната тръбамотора се мери с вакуумметър. Стойността на вакуума за двигатели, работещи в стационарно състояние, може да варира от износването на групата цилиндър-бутало, както и от състоянието на газоразпределителните елементи (вижте газоразпределителния механизъм), настройката на карбуратора (вижте структурата на карбуратора) и инсталациите за запалване. По този начин този метод за проверка е общ и не дава възможност да се идентифицира конкретна неизправност въз основа на един индикатор.
Обемът на газовете, проникващи в картера на двигателя, се променя поради разхлабването на интерфейсите цилиндър + бутало + бутален пръстен, което се увеличава със степента на износване на тези части. Количеството проникващи газове се измерва при пълно натоварване на двигателя.
Поддръжката на коляновия вал се състои в постоянно наблюдение на крепежните елементи и затягане на разхлабените гайки и болтове на картера, както и на главата на цилиндъра. Монтажните болтове на главата на цилиндъра и болтовите гайки трябва да се затягат при горещ двигател в определена последователност.
Двигателят трябва да се поддържа чист, да се избърсва или измива всеки ден с четка, потопена в керосин, след което да се избърсва със суха кърпа. Трябва да се помни, че мръсотията, напоена с масло и бензин, представлява сериозна опасност от пожар, ако има някакви неизправности в системата за запалване на двигателя и системата за захранване на двигателя, а също така допринася за образуването на корозия.
Периодично трябва да сваляте главата на цилиндъра и да отстранявате всички въглеродни отлагания, които са се образували в горивните камери.
Въглеродните отлагания не провеждат топлина добре. При определено ниво на въглеродни отлагания върху клапаните и буталата, преносът на топлина към охлаждащата течност рязко се влошава, двигателят прегрява и индикаторите му за мощност намаляват. В тази връзка има нужда от по-често включване на ниски предавки и нуждата от гориво се увеличава. Интензивността на образуване на сажди изцяло зависи от вида и качеството на маслото и горивото, използвани за двигателя. Най-интензивното образуване на въглерод се получава при използване на нискооктанов бензин с достатъчно висока точка на кипене. Ударите, които възникват в този случай по време на работа на двигателя, са от детонационен характер и в крайна сметка водят до намаляване на експлоатационния живот на двигателя.
Въглеродните отлагания трябва да бъдат отстранени от горивните камери, от стъблата и главите на клапаните, от входящите канали на цилиндровия блок и от буталните глави. Препоръчително е да отстраните въглеродните отлагания с помощта на телени четки или метални стъргалки. Въглеродните отлагания първо се омекотяват с керосин.
При последващо сглобяване на двигателя уплътнението на главата трябва да се монтира по такъв начин, че страната на уплътнението, върху която има непрекъснат кант на джъмперите между ръбовете на отворите за горивните камери, да е насочена към главата на блокът.
Струва си да се има предвид, че при шофиране извън града в продължение на 60 минути със скорост 65-80 км/ч, цилиндрите се изгарят (почистват) от въглеродни отлагания.
При правилна редовна поддръжка на коляновия вал експлоатационният му живот ще се удължи много години.
