mecanismo de manivela(KShM) serve para converter o movimento alternativo retilíneo do pistão no movimento rotacional do virabrequim.
O virabrequim consiste em peças fixas e móveis. O grupo de peças estacionárias consiste no bloco de cilindros, cabeçotes, camisas, camisas e capas dos mancais principais.
O grupo de peças móveis inclui pistões, anéis de pistão, pinos de pistão, bielas e um virabrequim com volante.
Bloco de cilindrosé a parte básica (estrutura) do motor (Fig. 3). Todos os principais mecanismos e sistemas de motor estão instalados nele.
Figura 3. Partes fixas do mecanismo de manivela: 1 – tampa do bloco da engrenagem de distribuição; 2 – junta de aço amianto; 2 – cabeçote; 4, 10 – orifícios de entrada da camisa d'água; 5, 9 – furos de saída da camisa d’água; 6, 8 – canais para fornecimento de mistura combustível; 11 – sede de válvula; 12 – manga; 13 – pinos de fixação; 14 – parte superior; 15 – bloco de cilindros; 16 – soquetes de manga
Nos motores multicilindros refrigerados a líquido de automóveis e tratores, todos os cilindros são feitos na forma de uma peça fundida comum, chamada de bloco de cilindros. Este projeto possui a maior rigidez e boa capacidade de fabricação. Atualmente, apenas motores refrigerados a ar são fabricados com cilindros separados.
O bloco de cilindros opera sob condições significativas de até 2.000 °C e aquecimento e pressão irregulares (9,0...10,0 MPa). Para suportar cargas significativas de força e temperatura, o bloco de cilindros deve ter alta rigidez, garantindo mínima deformação de todos os seus elementos, garantir a estanqueidade de todas as cavidades (cilindros, camisa de refrigeração, canais, etc.), ter longa vida útil, simples e projeto tecnológico.
Ferro fundido cinzento ou ligas de alumínio são usados para fabricar o bloco de cilindros. O material preferido para a fabricação de um bloco de cilindros atualmente é o ferro fundido, porque... é barato, tem grande resistência e não é suscetível à deformação térmica.
No final da década de 60, a indústria nacional dominava a fundição de blocos de ferro fundido com espessura de parede de 2,5...3,5 mm. Esses blocos são caracterizados por alta resistência, rigidez e estabilidade dimensional, e têm peso quase igual aos de alumínio.
Uma desvantagem significativa dos blocos feitos de ligas de alumínio é a sua maior expansão térmica e qualidades mecânicas relativamente baixas.
A disposição dos cilindros pode ser de carreira única (vertical ou inclinada), carreira dupla ou em forma de V, com ângulo de curvatura entre os cilindros de 60°, 75°, 90°. Motores com ângulo de curvatura de 180° são chamados de motores boxer. O layout em V se difundiu na década de 80 do século XX, pois garante maior compacidade e menor peso específico do motor. Nesse caso, aumenta a rigidez do virabrequim e de seus suportes, o que ajuda a aumentar a vida útil do motor. O menor comprimento do motor facilita sua colocação no veículo e, com a mesma distância entre eixos, permite maior área útil da plataforma de carga.
Nos motores com disposição de cilindros de carreira única, eles são numerados a partir do dianteiro. Nos motores em forma de V, os números são atribuídos primeiro à margem direita de cilindros, começando pela dianteira, e depois a margem esquerda é marcada.
O cilindro na maioria dos motores de automóveis e tratores é feito na forma de camisas instaladas no bloco. Com base no método de instalação, as mangas são divididas em secas e úmidas.
As camisas úmidas, lavadas externamente com refrigerante, proporcionam melhor remoção de calor e são mais convenientes para reparos, pois pode ser facilmente substituído sem o uso de ferramentas e acessórios especiais.
A estanqueidade da manga úmida é garantida vedando a parte inferior com um anel de borracha e instalando uma junta de cobre sob o colar superior. O uso de camisas úmidas melhora a remoção do excesso de calor dos cilindros, mas reduz a rigidez do bloco de cilindros.
As camisas secas são usadas principalmente em motores de dois tempos, onde o uso de camisas úmidas é difícil.
A manga percebe a alta pressão dos gases de trabalho com uma temperatura significativa. Portanto, os revestimentos são feitos, via de regra, de liga de ferro fundido, que apresenta boa resistência ao desgaste erosivo e abrasivo e apresenta resistência satisfatória à corrosão. A superfície interna da camisa - o espelho do cilindro - é cuidadosamente processada.
Como as condições de operação da parte superior da camisa são as mais severas e se desgastam mais intensamente, nos motores modernos o desgaste uniforme dos cilindros ao longo da altura é garantido por insertos curtos feitos de fundição austenítica anticorrosiva de alta liga ferro (niresist). O uso de tal inserto aumenta a vida útil das mangas em 2,5 vezes.
Cabeça do cilindro serve para acomodar câmaras de combustão, válvulas de admissão e escape, velas ou injetores.
Durante a operação do motor, o cabeçote do cilindro fica exposto a altas temperaturas e pressões. O aquecimento de partes individuais da cabeça é desigual, porque alguns deles entram em contato com produtos de combustão com temperaturas de até 2.500 ° C, enquanto outros são lavados pelo refrigerante.
Requisitos básicos para o projeto do cabeçote: - alta rigidez, eliminando deformações por cargas mecânicas e empenamentos nas temperaturas de operação; simplicidade; capacidade de fabricação do design e baixo peso.
A cabeça do cilindro é feita de ferro fundido ou liga de alumínio. A escolha do material depende do tipo de motor. Nos motores carburados, onde a mistura combustível é comprimida, é dada preferência às ligas de alumínio mais termicamente condutoras, pois garantem um funcionamento sem detonações. Nos motores diesel onde o ar é comprimido, o cabeçote em ferro fundido ajuda a elevar a temperatura das paredes das câmaras de combustão, o que melhora o fluxo do processo operacional, principalmente na partida em climas frios.
Os cabeçotes dos cilindros podem ser individuais ou comuns. Cabeçotes individuais são normalmente usados em motores refrigerados a ar. A maioria dos motores refrigerados a líquido usa cabeçotes comuns para cada banco de cilindros. Em alguns casos, com um grande comprimento de bloco de cilindros, são utilizados cabeçotes para um grupo de dois ou três cilindros (por exemplo, para o motor YaMZ-240 e A=01 L).
O motor YaMZ-740 possui cabeçotes separados para cada cilindro. O uso de cabeçotes separados aumenta a confiabilidade do motor, evita a inclinação do cabeçote devido ao aperto irregular e à passagem de gás pela junta.
Nos motores com carburador e em alguns tipos de motores diesel, as câmaras de combustão geralmente estão localizadas nos cabeçotes dos cilindros. A forma e localização das câmaras de combustão, canais de admissão e escape são um importante parâmetro de projeto que determina a potência e o desempenho econômico dos motores.
O formato da câmara de combustão deve proporcionar as melhores condições para o enchimento do cilindro com carga nova, combustão completa e sem detonações da mistura, bem como uma boa limpeza do cilindro dos produtos da combustão.
Atualmente, os motores diesel preferem câmaras de combustão localizadas nos pistões. Tais câmaras possuem superfície menor e, portanto, pequenas perdas de calor. Os motores com câmaras de combustão no pistão apresentam propriedades antidetonantes mais elevadas e um fator de enchimento aumentado.
A tecnologia de fabricação de cabeçotes em motores com câmara de combustão em pistão não é complicada. A câmara no pistão é fácil de obter por fundição e posterior usinagem para levar o volume da câmara ao volume especificado com alta precisão.
A operação a longo prazo da cabeça do cilindro sem deformação e empenamento é garantida pelo resfriamento racional, ou seja, remoção de calor mais intensa de suas partes mais aquecidas.
reparo técnico de biela
Objetivo do KShM. O mecanismo de manivela converte o movimento alternativo retilíneo dos pistões, que percebem a pressão do gás, no movimento rotacional do virabrequim.
Tipos e tipos de CVM
Composição do KShM. As partes do mecanismo de manivela podem ser divididas em dois grupos: móveis e estacionárias. O primeiro inclui o pistão com anéis e pino do pistão, biela, virabrequim e volante, o segundo inclui o bloco de cilindros, cabeçote, tampa do bloco da engrenagem de distribuição e cárter (cárter). Ambos os grupos também incluem fixadores.
Projeto de peças. A cabeça do cilindro é projetada para fechar o cilindro e abriga as portas e válvulas de admissão e escape, bem como o injetor ou vela de ignição. Por tipo, os cabeçotes são divididos em individuais (a), grupo (b) e gerais (c).
A cabeça do cilindro é geralmente feita de ligas de alumínio usando métodos de fundição de precisão seguida de usinagem e possui um formato muito complexo. O cabeçote é fixado ao bloco de cilindros por meio de parafusos ou pernos, que são apertados em uma determinada sequência e com um determinado torque de aperto recomendado pelo fabricante.
O cilindro é uma das partes principais das máquinas e mecanismos: uma parte oca com superfície interna cilíndrica na qual se move um pistão. Os cilindros, assim como o cabeçote, são: individuais, de grupo e gerais.
Existem dois tipos de mangas:
“Secos” são camisas que não têm contato direto com o refrigerante.
“Úmidos” são revestimentos cuja superfície externa é lavada pelo líquido refrigerante.
As mangas úmidas proporcionam boa dissipação de calor e podem ser facilmente substituídas durante reparos. Eles são mais frequentemente usados em motores diesel com diâmetro de cilindro superior a 120 mm, mas às vezes são usados em motores com diâmetro de cilindro menor. Os cartuchos secos são mais fáceis de fabricar. Os motores equipados com camisas secas apresentam boa manutenção. Em caso de desgaste, a camisa pode ser facilmente substituída sem perfurar os cilindros. Camisas secas também podem ser usadas ao reconstruir um motor que não tenha usado camisas anteriormente.
Na maioria dos motores modernos de automóveis de passageiros, os cilindros são feitos diretamente por perfuração no bloco de cilindros. No caso em que o bloco é de alumínio, são aplicados revestimentos especiais nas paredes do cilindro e requisitos especiais são impostos às peças correspondentes (pistões e anéis).
A superfície interna do revestimento é submetida a um tratamento especial - brunimento, cromagem, nitretação. As mangas são fundidas em ferro fundido de alta resistência ou aços especiais. As camisas e a carcaça do bloco de cilindros são geralmente feitas do mesmo material da estrutura do motor.
Um pistão é uma peça projetada para perceber ciclicamente a pressão dos gases em expansão e convertê-la em movimento mecânico translacional, que é então percebido pelo mecanismo de manivela. Serve também para realizar cursos auxiliares de limpeza e enchimento do cilindro. Via de regra, é equipado com anéis de pistão para melhorar a estanqueidade do sistema cilindro-pistão. Os pistões podem ser compostos ou não compostos.
O pistão é dividido em duas partes: a cabeça e a parte guia (saia). A cabeça inclui o fundo, a câmara de combustão e as ranhuras do anel. A saia tem duas abas para abertura para os dedos. Existem dois tipos de anéis: anéis de compressão, que servem para evitar vazamento de gás do espaço acima do pistão, e anéis raspadores de óleo, projetados para remover o óleo das paredes do cilindro.
O pino do pistão, que serve para articular o pistão com a biela, é feito de aço oco com superfície endurecida por correntes de alta frequência. A partir do movimento longitudinal, que pode causar arranhões nas paredes do cilindro, o pino é preso nas saliências do pistão por meio de dois anéis de retenção inseridos nos recessos anulares. Os dedos podem ser fixos ou soltos.
A biela é projetada para conectar o pistão ao virabrequim por meio de um pino. Executa um movimento de balanço complexo. Consiste em três partes: a cabeça superior da biela, a biela, a cabeça inferior com tampa para montagem no virabrequim.
O virabrequim é projetado para transmitir torque ao consumidor e ao mesmo tempo fornecer movimento alternativo do pistão devido à rotação da manivela. O virabrequim possui um nariz e uma haste na qual o volante é montado.
O volante é um enorme disco de metal montado no virabrequim do motor. Durante o curso de potência, o pistão, através da biela e da manivela, gira o virabrequim do motor, que transfere a reserva de inércia para o volante. O volante transmite torque através da embreagem para a caixa de câmbio.
A inércia armazenada na massa do volante permite que este, na ordem inversa, através do virabrequim, biela e pistão, realize os cursos preparatórios do ciclo de funcionamento do motor. Ou seja, o pistão se move para cima (durante o curso de exaustão e compressão) e para baixo (durante o curso de admissão), justamente pela energia liberada pelo volante. Se o motor tiver vários cilindros operando em uma determinada ordem, então os cursos preparatórios em alguns cilindros são realizados devido à energia desenvolvida em outros, e claro que o volante também ajuda.
As principais partes móveis do motor de combustão interna fazem parte do mecanismo de manivela, cujo objetivo é converter o movimento alternativo do pistão no movimento rotacional do virabrequim. Dependendo do projeto do mecanismo de manivela, os motores, assim como seus pistões, são de tronco e cruzeta, de ação simples e dupla. Ao contrário dos motores tronco, os motores de cruzeta possuem, junto com um pistão, biela e virabrequim, uma haste de pistão e um controle deslizante (cruzeta) que se move ao longo da travessa.
O pistão do tronco é ao mesmo tempo uma espécie de controle deslizante, portanto possui uma longa parte guia chamada saia ou tronco. Um exemplo de tal pistão é o pistão de um motor diesel de quatro tempos, mostrado na Fig. 43. O pistão consiste em uma cabeça 1 e um trono 7, que possui uma câmara em seu interior. A cabeça do pistão inclui uma superfície inferior e lateral nas quais estão localizadas ranhuras para anéis de vedação de pistão 2 e anéis raspadores de óleo 3. O mesmo. A ranhura para os anéis raspadores de óleo está localizada na parte inferior do tronco.
A parte guia do pistão possui um dispositivo para conectá-lo à biela, composto por um pino de pistão 5, buchas 6 e plugues 4. Na prática, dois métodos de instalação de um pino de pistão nas saliências da parte guia do pistão são comuns: o pino é fixado rigidamente nas saliências, a biela é montada nele imóvel; o pino não é fixado nas saliências; a biela também tem a capacidade de girar em torno dele (o chamado pino flutuante). Neste último caso, o desenho do pino (Fig. 43, item 5) apresenta vantagens indiscutíveis, pois o desgaste do pino é reduzido e ocorre de forma mais uniforme, e as condições de trabalho do pino são melhoradas.
Arroz. 43. Pistão Trunke de um motor de quatro tempos.
Com diâmetro de cilindro superior a 400 mm, os pistões dos motores principais são destacáveis.
Os pistões dos motores de cruzeta diferem dos motores principais porque possuem uma conexão rígida entre o pistão e a haste. A haste do pistão geralmente termina em um flange, que é conectado ao pistão por meio de pinos.
Para evitar o superaquecimento do fundo do pistão em motores com cursores, bem como em motores tronco com cilindros de grande diâmetro, utiliza-se o resfriamento artificial do fundo. Para tanto, utiliza-se água doce ou do mar e óleo.
Na Fig. 44 mostra um pistão encurtado de um moderno motor diesel superalimentado de dois tempos. Nesses motores diesel, a cavidade inferior do cilindro é usada como bomba de limpeza, de modo que a parte guia do pistão é significativamente encurtada (pistão curto ou encurtado). A cabeça do pistão de aço forjado 4 possui ranhuras na parte externa para os anéis de vedação 3, e dentro da cabeça do pistão há um deslocador 5, projetado para acelerar o movimento do óleo refrigerante. A parte guia do pistão 1, em ferro fundido, possui ranhuras para os anéis guia 2. No interior da parte guia existem pinos 7 para fixação da haste do pistão 8 com a cabeça do pistão através dos orifícios da parte guia. A parte inferior do pistão é resfriada por óleo, que é fornecido pelo canal 9 na haste do pistão e descarregado da cavidade superior pelo tubo 6. A parte mais carregada de todos os tipos de pistões é a cabeça do pistão. Durante o funcionamento do motor, gases quentes são pressionados na parte inferior do cabeçote, que o aquecem e, além disso, tendem a penetrar no motor. Como resultado, a parte inferior da cabeça do pistão tem uma configuração especial, determinada pelo formato necessário da câmara de combustão, e uma superfície interna resfriada.
Arroz. 44. Pistão encurtado de um motor diesel superalimentado de dois tempos.
A altura da superfície lateral da cabeça do pistão depende do tamanho e do número de anéis de vedação do pistão. Os anéis de pistão fornecem não apenas vedações do cilindro contra a passagem de gás, mas também transferência de calor da cabeça do pistão para as paredes da camisa de trabalho do cilindro. Essas funções são geralmente executadas por dois ou três anéis superiores, sendo os demais, por assim dizer, auxiliares, aumentando a confiabilidade de seu funcionamento. Em motores de baixa rotação, normalmente são instalados de cinco a sete anéis de pistão, e em motores de alta rotação, devido à redução do tempo de fluxo do gás pelos vazamentos entre o pistão e as paredes do cilindro, três a cinco são suficientes.
Os anéis do pistão são feitos de seção transversal retangular ou, menos comumente, trapezoidal, de um metal mais macio que a camisa do cilindro. Para possibilitar a instalação dos anéis nas ranhuras do pistão, eles são bipartidos, e a junta, chamada de trava, é feita com corte oblíquo, escalonado (sobreposto) ou reto. Graças ao design dividido e às propriedades de mola do material, os anéis do pistão são pressionados firmemente contra as paredes da camisa do cilindro, evitando que o pistão frite contra eles. Isto melhora as condições de operação do pistão e reduz o desgaste da bucha.
Ao contrário dos anéis de vedação, os anéis raspadores de óleo servem para evitar que o óleo entre na câmara de combustão e remover o excesso de óleo das paredes da camisa do cilindro.
A biela do motor é projetada para transmitir força do pistão ao virabrequim. É composto por três partes principais (Fig. 45): cabeça inferior I, haste II e cabeça superior III. As bielas, assim como os pistões, são tronco ou cruzeta. Sua diferença é determinada principalmente pelo desenho da cabeça superior e pela localização da biela em relação ao pistão.
Arroz. 45. Biela para motor tronco.
A cabeça da biela superior dos motores tronco (motores de baixa e média potência) é feita de peça única. Uma bucha de bronze 2 é pressionada no orifício da cabeça 1 (Fig. 45), que atua como rolamento da cabeça e serve para conectar a biela ao pistão por meio de um pino de pistão. A bucha 2 possui uma ranhura anular 3 na superfície interna e furos 4 para fornecimento de lubrificante do canal central 5 perfurado na haste.
As bielas dos motores de cruzeta, que incluem principalmente motores de alta potência (geralmente motores diesel de dois tempos com potência de cilindro superior a 300 HP), são feitas com cabeçote superior dividido. Esta cabeça é aparafusada ao topo da biela, que tem o formato de um garfo ou flange retangular. A biela 6 da biela é de seção circular com canal central 5, típico de motores de baixa rotação.
As bielas dos motores de alta velocidade geralmente têm um formato seccional anular ou em forma de I e geralmente são fabricadas integralmente com a metade superior da cabeça inferior, o que ajuda a reduzir o peso da biela. A cabeça inferior da biela serve para alojar um mancal de manivela, através do qual a biela é conectada ao munhão da manivela do virabrequim. A cabeça consiste em duas metades equipadas com revestimentos intercambiáveis de bronze ou aço, cuja superfície interna é preenchida com uma camada de babbitt.
Nos motores de baixa rotação, a biela é feita com cabeça inferior destacável 9, composta por duas metades de aço - fundidas sem camisas. Neste caso, uma camada de babbitt é colocada na superfície de trabalho de cada metade da cabeça. Este desenho do cabeçote inferior permite sua substituição rápida em caso de falha e permite ajustar a altura da câmara de compressão do cilindro do motor alterando a espessura da junta de compressão 7 entre o calcanhar da biela e a parte superior da cabeça. Para centralizar a cabeça inferior com a biela, uma saliência 11 é fornecida em sua parte superior.
Ambas as metades do mancal da manivela são unidas por dois parafusos da biela 8, que possuem dois cintos de segurança cada, fixados com porcas castelo e contrapinos. Um conjunto de calços 10 no conector do mancal é necessário para regular a folga de óleo entre o munhão do virabrequim e o enchimento antifricção. As juntas são fixadas no conector com pinos e parafusos.
O virabrequim é uma das peças de motor mais críticas, difíceis de fabricar e caras. O virabrequim sofre cargas significativas durante a operação, portanto, para sua fabricação são utilizados aços carbono e ligas de alta qualidade, bem como ferro fundido modificado e ligado. Devido à complexidade do projeto, a fabricação de um virabrequim envolve processos complexos e trabalhosos, e seu custo, incluindo material, forjamento e usinagem, às vezes chega a mais de 10% do custo de todo o motor.
Os virabrequins dos motores de alta rotação de baixa e média potência são maciços forjados ou maciços estampados, os eixos dos motores de média e alta potência são constituídos por duas ou mais peças conectadas por flanges. Para munhões de grande diâmetro, os eixos são feitos com manivelas compostas.
Dependendo do projeto e do número de cilindros do motor, o virabrequim pode ter um número diferente de cotovelos (manivelas): em motores de carreira única - igual ao número de cilindros, e em motores de duas carreiras (em forma de V) - igual a metade o número de cilindros. Os cotovelos do eixo giram entre si em um determinado ângulo, cuja magnitude depende do número de cilindros e da ordem de seu funcionamento (a ordem de flash para motores com quatro, seis ou mais cilindros).
Os principais elementos do virabrequim (Fig. 46, a) são: munhões da manivela (ou biela) 2, munhões da estrutura (ou principal) I e bochechas 3, conectando os munhões entre si.
Às vezes, para equilibrar as forças centrífugas do joelho, um contrapeso 2 é preso às bochechas 1 (Fig. 46.6). Os munhões da manivela são cobertos pelo rolamento da cabeça inferior da biela, e os munhões da estrutura ficam nos mancais da estrutura localizados na estrutura de fundação ou cárter do motor e são os suportes do virabrequim. A lubrificação dos munhões é realizada da seguinte forma. O óleo é fornecido aos munhões da estrutura sob pressão através de furos na tampa e na carcaça superior do mancal da estrutura, depois através de furos na bochecha (Fig. 46, c) é fornecido ao munhão da manivela. Em virabrequins ocos de motores de alta velocidade, o óleo entra na cavidade do eixo e entra nas superfícies de trabalho dos munhões através de cavidades e furos radiais feitos neles.
Arroz. 46. Virabrequim do motor.
Os rolamentos da estrutura absorvem todas as cargas transmitidas ao virabrequim. Cada rolamento da estrutura consiste em duas metades: um alojamento, fundido integralmente com a estrutura, e uma tampa, aparafusada ao alojamento. No interior do mancal é fixado um revestimento de aço, composto por duas metades intercambiáveis (superior e inferior), preenchidas com uma liga antifricção - babbitt - na superfície de trabalho. O comprimento do revestimento geralmente é escolhido menor que o comprimento do munhão do eixo. Um dos rolamentos da estrutura (o primeiro da transmissão da rotação para a árvore de cames) foi concebido como rolamento de montagem (Fig. 47).
Arroz. 47. Instalação da estrutura do rolamento do virabrequim.
O comprimento do inserto 7 do mancal de montagem é igual ao comprimento do munhão do eixo; possui enchimento antifricção 1 não só no interior, mas também na superfície final. Por sua vez, o munhão da estrutura do eixo no local de assentamento deste rolamento possui colares anulares salientes. Assim, o rolamento de montagem garante uma posição muito específica do virabrequim em relação à estrutura de fundação. O casquilho 7 é impedido de rotação e movimento axial por uma inserção 5 localizada entre a tampa do mancal 3 e a metade superior do casquilho. O plano do conector da camisa coincide com o plano que passa pelo eixo do eixo, que está localizado abaixo do plano de conexão da carcaça com a carcaça do motor. No plano do conector, as gaxetas 6 são instaladas em dois pinos de controle, projetados para regular a folga de óleo entre a camisa e o munhão do eixo.
A tampa do rolamento 3 é feita de aço fundido. Possui um orifício vertical passante no centro para fornecer lubrificante ao munhão do eixo. Na metade superior da camisa existe o mesmo orifício coaxial, a partir do qual o óleo entra na ranhura anular de óleo 4 na superfície do enchimento antifricção e depois no resfriador de óleo 2.
Um volante geralmente é fixado na extremidade traseira do virabrequim, projetado para reduzir e equalizar a velocidade angular de rotação do eixo. Além disso, a inércia do volante facilita a transição da biela com o pistão através de pontos mortos. O tamanho e o peso do volante estão inversamente relacionados ao número de cilindros do motor: quanto maior o número de cilindros, menor deve ser o peso do volante. Freqüentemente, um volante, em particular seu disco, é usado para conectar-se ao eixo da hélice, ao eixo da caixa de engrenagens ou ao eixo do gerador elétrico usando um acoplamento elástico.
Dimensões principais do KShM VAZ 2110, 2111, 2112
eles próprios motor VAZ 2110, eles têm muito
peças intercambiáveis para virabrequins com motores
VAZ 2108, VAZ 2109
Mecanismo de manivela (CSM) converte o movimento alternativo retilíneo dos pistões, que percebem a pressão do gás, em movimento rotacional do virabrequim.
O dispositivo KShM pode ser dividido em dois grupos: móvel e .
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biela conecta de forma articulada o pistão à manivela do virabrequim. Recebe do pistão e transmite ao virabrequim a força da pressão do gás durante o curso de força, garantindo o movimento dos pistões durante os cursos auxiliares. A biela opera sob condições de cargas significativas atuando ao longo de seu eixo longitudinal. A biela consiste em a cabeça superior, na qual existe um orifício liso para o rolamento do pino do pistão; uma haste de seção I e uma cabeça inferior com furo bipartido para montagem no moente do virabrequim. A tampa inferior do cabeçote é fixada com parafusos da biela. A biela é feita por estampagem a quente em aço de alta qualidade. Para um estudo mais detalhado, foi criada uma seção "". |
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Para lubrificar o rolamento do pino do pistão (bucha de bronze), existe um furo ou ranhuras na cabeça superior da biela. Nos motores YaMZ, o rolamento é lubrificado sob pressão, para o qual existe um canal de óleo na biela. O plano de separação da cabeça inferior da biela pode estar localizado em diferentes ângulos em relação ao eixo longitudinal da biela. As mais comuns são bielas com conector perpendicular ao eixo da biela. Nos motores YaMZ com diâmetro maior que o diâmetro do cilindro, o tamanho da cabeça inferior da biela é feito um conector oblíquo da cabeça inferior, já que com um conector direto torna-se impossível montar a biela através do cilindro durante a montagem do motor. Para fornecer óleo às paredes do cilindro, existe um orifício na cabeça inferior da biela. Para reduzir o atrito e o desgaste, são instalados nas cabeças inferiores das bielas.rolamentos lisos, composto por dois revestimentos intercambiáveis (superior e inferior).
Fones de ouvido são feitos de fita perfilada de aço com espessura de 1,3-1,6 mm para motores de carburador e 2-3,6 mm para motores a diesel. Uma liga antifricção com espessura de 0,25-0,4 mm é aplicada à fita - uma liga de alumínio com alto teor de estanho (para motores com carburador). Os motores diesel KamAZ usam camisas de três camadas preenchidas com bronze de chumbo. Os rolamentos da biela são instalados na cabeça inferior da biela com um ajuste interferente de 0,03-0,04 mm. A partir da mistura e rotação axial, as camisas são fixadas em seus soquetes por antenas que se encaixam em ranhuras, que, na montagem da biela e da tampa, devem ficar localizadas em um dos lados da biela.
2. Mau funcionamento do virabrequim do motor
Um mecanismo de manivela é um mecanismo que realiza o processo de trabalho da unidade de potência. Propósito principal mecanismo de manivela- conversão do movimento alternativo de todos os pistões em movimento rotacional do virabrequim.
O mecanismo de manivela determina o tipo de unidade de potência pela disposição dos cilindros. Nos motores de automóveis (veja o projeto de um motor de carro), são utilizadas várias opções de mecanismos de manivela:
Os componentes do mecanismo de manivela são divididos em
Além disso, o mecanismo de manivela inclui vários elementos de fixação, bem como uma biela e rolamentos de montagem.
Ao considerar o projeto de um virabrequim, é necessário destacar os principais elementos de seu projeto: virabrequim, munhão principal, munhão da biela, bielas, camisas, anéis de pistão (raspador de óleo e anéis de compressão), pinos e pistões (ver pistão Operação).
O design complexo do eixo garante o recebimento e transmissão de energia do pistão e da biela para componentes e conjuntos subsequentes. O próprio eixo é montado a partir de elementos chamados cotovelos. Os joelhos são conectados por cilindros localizados deslocados em relação ao eixo central principal em uma determinada ordem. Em linguagem técnica, o nome destes cilindros é pescoço. Os munhões deslocados são presos às bielas, daí o nome - bielas. Os colos localizados ao longo do eixo principal são molares. Devido à disposição dos munhões da biela com deslocamento em relação ao eixo central, forma-se uma alavanca. O pistão, movendo-se para baixo, faz com que o virabrequim gire através da biela.
As opções de design de eixo são mostradas na figura a seguir.
Dependendo do número de cilindros, bem como das soluções de projeto do motor de combustão interna de acordo com a disposição dos cilindros, ele pode ser de carreira única ou de carreira dupla.
No primeiro caso (1), os cilindros estão localizados no mesmo plano em relação ao virabrequim. Mais especificamente, todos eles estão localizados verticalmente no motor, ao longo do eixo central, e o próprio eixo está localizado na parte inferior. Em um motor de duas carreiras (itens 2 e 3), os cilindros são colocados em duas carreiras formando um ângulo entre si de 60, 90 ou 180°, ou seja, opostos entre si. Surge a pergunta: “Por quê?” Vamos nos voltar para a física. A energia da combustão da mistura de trabalho é muito grande e uma parte significativa do seu reembolso recai sobre os munhões principais do virabrequim, que, embora sejam de ferro, possuem certa margem de resistência e vida útil. Em um motor de carro de quatro cilindros, esse problema é resolvido de forma simples: 4 cilindros - 4 tempos do ciclo de trabalho por vez. Como resultado, a carga no virabrequim é distribuída uniformemente em todas as áreas. Nos motores de combustão interna onde há mais cilindros ou é necessária mais potência, eles são colocados em forma de “V”, suavizando ainda mais a carga no virabrequim. Assim, a energia não é absorvida verticalmente, mas sim em ângulo, o que suaviza significativamente a carga no virabrequim.
Após um breve exame do projeto do virabrequim, também é necessário prestar atenção ao virabrequim. Falando em carga no virabrequim, vale focar nos mancais dos munhões do virabrequim. Considere a conexão da biela ao virabrequim do motor.
As sobrecargas que o eixo sofre estão além da resistência dos rolamentos de esferas. Aqui há enorme pressão, alta temperatura, inacessibilidade de lubrificação dos elementos de atrito e alta velocidade de rotação. Portanto, é para os munhões que são utilizados mancais deslizantes, que garantem o funcionamento de todo o motor. O virabrequim gira sobre os rolamentos. Os rolamentos são divididos em rolamentos principais e de biela. Os rolamentos principais formam um anel ao redor dos munhões principais do eixo. Dos rolamentos da biela, por analogia - ao redor dos munhões da biela. Para reduzir o atrito, as superfícies deslizantes dos mancais e munhões são lubrificadas com óleo fornecido através dos orifícios do virabrequim sob alta pressão.
Um trabalho significativo para garantir a uniformidade e o bom funcionamento do motor do carro é realizado pelo volante, mencionado anteriormente. Esta engrenagem na extremidade do eixo suaviza as interrupções na rotação do virabrequim e garante que todos os cursos “marchados” do ciclo de trabalho de cada cilindro do motor de combustão interna sejam concluídos.
Agora vamos dar uma olhada no design do pistão do motor.
O pistão em si é uma lata virada de cabeça para baixo. Este fundo tem formato suavemente côncavo, o que melhora a uniformidade da carga no pistão durante o curso de trabalho e a formação da mistura de trabalho. O pistão é preso à biela por meio de um pino com mancal, que garante os movimentos oscilatórios da biela. As paredes do pistão são chamadas de “saia”. À primeira vista, tem um formato arredondado, mas existem diferenças sutis.
O primeiro é o espessamento das paredes da saia nas direções de movimento da biela. O pistão e a biela pressionam-se alternadamente através do pino de montagem no mesmo plano. Naquele que realmente move a biela em relação ao pistão. Conseqüentemente, as paredes do pistão sofrem maior carga e pressão, razão pela qual são mais espessas.
A segunda é um estreitamento do diâmetro da saia em direção à parte inferior. Isso foi feito para evitar que o pistão ficasse preso no cilindro quando aquecido e para garantir a lubrificação das superfícies de atrito da saia do pistão e da parede do cilindro. As paredes do cilindro são tão lisas e requintadas que são comparáveis à superfície de um espelho. Mas então permanece uma lacuna, o que afeta significativamente a estanqueidade do cilindro durante o curso de compressão e o curso de potência.
Para resolver esses problemas opostos, existem anéis na saia do pistão. É através deles que o próprio pistão entra em contato com as paredes do cilindro. Cada pistão possui dois tipos de anéis - compressão e controle de óleo. Os anéis de compressão garantem a estanqueidade devido à pressão dos gases queimados.
Os anéis raspadores de óleo falam por si. Os resíduos do óleo fornecido para suavizar o atrito na conexão pistão-cilindro não devem permanecer durante a combustão da mistura ar-combustível. Caso contrário, é possível detonar ou entupir velas ou injetores com resíduos de frações pesadas de derivados de petróleo presentes no óleo. E tudo isso atrapalha todo o ciclo de trabalho. Portanto, o óleo injetado nas paredes do cilindro durante os cursos “marcha lenta” é removido pelos anéis raspadores de óleo durante o curso de trabalho do pistão.
Todos os cilindros do motor estão alojados em uma única carcaça chamada bloco do motor. Seu design é bastante complexo. Ele contém um grande número de passagens para todos os sistemas do motor e também serve como base de suporte para muitas peças e componentes da usina como um todo.
Consideremos o diagrama de funcionamento do virabrequim.
O pistão está localizado na distância máxima do virabrequim. A biela e a manivela estão alinhadas em uma linha. No momento em que o combustível entra no cilindro, ocorre o processo de combustão. Os produtos da combustão, em particular os gases em expansão, ajudam a mover o pistão em direção ao virabrequim. Ao mesmo tempo, a biela também se move, cuja cabeça inferior gira o virabrequim 180°. Em seguida, a biela e sua cabeça inferior se movem e giram de volta à posição original. O pistão também retorna à sua posição original. Este processo ocorre em uma sequência circular.
Pela descrição do funcionamento do virabrequim, fica claro que o mecanismo de manivela é o principal mecanismo do motor, de cujo funcionamento depende totalmente a operacionalidade do veículo de transporte. Assim, esta unidade deve ser monitorada constantemente, e caso haja alguma suspeita de mau funcionamento, deve-se intervir e consertá-la imediatamente, pois diversas avarias do mecanismo de manivela podem resultar na avaria total da unidade motriz, cujo reparo é muito caro.
Os principais sintomas de mau funcionamento do virabrequim incluem o seguinte:
Ruídos e batidas no motor surgem devido ao desgaste de seus componentes principais e ao aparecimento de uma folga aumentada entre os componentes correspondentes. Quando o cilindro e o pistão se desgastam, bem como quando ocorre uma folga maior entre eles, surge uma batida metálica, que pode ser ouvida claramente quando o motor está frio. Uma batida metálica forte e forte em qualquer modo de operação do motor indica um aumento da folga entre a bucha, a cabeça superior da biela e o pino do pistão. O aumento de batidas e ruídos com um rápido aumento na velocidade do virabrequim indica desgaste da biela ou dos casquilhos principais, e uma batida surda indica desgaste dos casquilhos principais. Se o desgaste das camisas for suficientemente grande, provavelmente a pressão do óleo cairá drasticamente. Neste caso, a extrusão do motor não é recomendada.
Queda de energia danos ao motor ocorrem quando os cilindros e pistões se desgastam, os anéis do pistão se desgastam ou ficam presos nas ranhuras ou o cabeçote do cilindro não está devidamente apertado. Tais avarias contribuem para uma queda na compressão do cilindro. Para verificar a compressão, existe um dispositivo especial - as medições devem ser feitas com um medidor de compressão em um motor quente. Para fazer isso, é necessário desparafusar todas as velas e, em seguida, instalar a ponta do medidor de compressão no lugar de uma delas. Com o acelerador completamente aberto, dê partida no motor com a partida por três segundos. Usando um método semelhante, todos os outros cilindros são verificados sequencialmente. O valor de compressão deve estar dentro dos limites especificados nas especificações técnicas do motor. A diferença de compressão entre os cilindros não deve ser superior a 1 kg/cm2.
Aumento do consumo de óleo, o consumo excessivo de combustível e a formação de fumaça nos gases de escapamento geralmente ocorrem quando os cilindros e os anéis se desgastam ou quando os anéis do pistão ficam presos. O problema com a posição do anel pode ser resolvido sem desmontar o motor, despejando o líquido apropriado no cilindro através de orifícios especiais para a vela.
Depósitos de carbono nas câmaras de combustão e nas cabeças dos pistões, reduz a condutividade térmica e da água, o que contribui para o superaquecimento do motor, aumento do consumo de combustível e queda de potência.
Rachaduras nas paredes da camisa de refrigeração do bloco, bem como no cabeçote, podem se formar devido ao congelamento do líquido refrigerante, em decorrência do superaquecimento do motor, em decorrência do enchimento do sistema de refrigeração (ver sistema de refrigeração do motor) de um motor quente com líquido refrigerante frio. Rachaduras no bloco de cilindros podem permitir que o líquido refrigerante vaze para dentro dos cilindros. Como resultado, os gases de escape tornam-se brancos.
Os principais problemas de funcionamento do virabrequim são discutidos acima.
Trabalhos de fixação
Para evitar a passagem de líquido refrigerante e gases pela junta do cabeçote, deve-se verificar periodicamente a fixação do cabeçote com uma chave com manípulo de torque especial com uma determinada sequência e força. A posição de aperto e a sequência de aperto das porcas indicam fábricas de automóveis.
Uma cabeça de cilindro de ferro fundido é fixada quando o motor está na posição quente; uma cabeça de alumínio, ao contrário, é fixada em um motor frio. A necessidade de apertar a fixação das cabeças de alumínio a frio é explicada pelos diferentes coeficientes de expansão linear do material dos pinos e parafusos e do material da cabeça. A este respeito, apertar as porcas em um motor muito quente não garante o aperto adequado de encaixe no bloco do cabeçote após o resfriamento do motor.
O aperto dos parafusos de fixação do cárter para evitar deformações e vazamentos do cárter também é verificado obedecendo à sequência, ou seja, apertando alternadamente parafusos diametralmente opostos.
Verificando a condição do mecanismo de manivela
A condição técnica dos mecanismos de manivela é determinada:
Consumo de óleo em um motor levemente desgastado, é insignificante e pode ser igual a 0,1-0,25 litros por 100 km. Com desgaste geral significativo do motor, o consumo de óleo pode ser de 1 litro por 100 km ou mais, o que, via de regra, é acompanhado de muita fumaça.
Pressão do sistema de óleo o motor deve atender aos limites estabelecidos para o tipo de motor determinado e para o tipo de óleo utilizado. Uma diminuição na pressão do óleo em baixas velocidades do virabrequim de uma unidade de potência aquecida indica um mau funcionamento no sistema de lubrificação ou a presença de desgaste inaceitável nos rolamentos do motor. Uma queda na pressão do óleo no manômetro para 0 indica um mau funcionamento da válvula limitadora de pressão ou do manômetro.
Compressãoé um indicador da estanqueidade dos cilindros do motor e caracteriza o estado das válvulas, cilindros e pistões. A estanqueidade dos cilindros pode ser determinada usando um manômetro. A alteração da pressão (compressão) é verificada após pré-aquecer o motor a 80°C com as velas removidas. Depois de instalar a ponta do medidor de compressão nos orifícios das velas, gire o virabrequim do motor 10 a 14 rotações com a partida e registre as leituras do medidor de compressão. A verificação é realizada 3 vezes para cada cilindro. Se as leituras de compressão estiverem 30 - 40% abaixo da norma estabelecida, isso indica mau funcionamento (queima dos anéis do pistão ou sua quebra, danos na junta do cabeçote ou vazamento nas válvulas).
Vácuo no tubo de admissão o motor é medido com um medidor de vácuo. O valor do vácuo para motores operando em estado estacionário pode variar do desgaste do grupo cilindro-pistão, bem como do estado dos elementos de distribuição de gás (ver mecanismo de distribuição de gás), ajuste do carburador (ver estrutura do carburador) e instalações de ignição. Assim, este método de verificação é geral e não permite identificar uma avaria específica com base num indicador.
O volume de gases que penetram no cárter do motor, altera-se devido à frouxidão das interfaces cilindro + pistão + anel de pistão, que aumenta com o grau de desgaste dessas peças. A quantidade de gases penetrantes é medida em plena carga do motor.
A manutenção do virabrequim consiste em monitorar constantemente os fixadores e apertar porcas e parafusos soltos do cárter, bem como do cabeçote. Os parafusos de montagem do cabeçote e as porcas dos prisioneiros devem ser apertados em um motor quente em uma determinada sequência.
O motor deve ser mantido limpo, enxugado ou lavado todos os dias com escova embebida em querosene e depois enxugado com pano seco. Deve-se lembrar que sujeira embebida em óleo e gasolina representa grave risco de incêndio se houver mau funcionamento do sistema de ignição do motor e do sistema de alimentação do motor, além de contribuir para a formação de corrosão.
Periodicamente, é necessário remover o cabeçote e remover todos os depósitos de carbono que se formaram nas câmaras de combustão.
Os depósitos de carbono não conduzem bem o calor. A um certo nível de depósitos de carbono nas válvulas e pistões, a transferência de calor para o líquido de arrefecimento deteriora-se drasticamente, o motor sobreaquece e os seus indicadores de potência diminuem. Nesse sentido, há necessidade de engatar marchas baixas com mais frequência e a necessidade de combustível aumenta. A intensidade da formação de fuligem depende inteiramente do tipo e qualidade do óleo e combustível utilizado no motor. A formação de carbono mais intensa ocorre quando se utiliza gasolina de baixa octanagem e ponto de ebulição suficientemente alto. As batidas que ocorrem neste caso durante o funcionamento do motor são de natureza detonativa e acabam por levar a uma diminuição da vida útil do motor.
Os depósitos de carbono devem ser removidos das câmaras de combustão, das hastes e cabeçotes das válvulas, dos canais de admissão do bloco de cilindros e dos cabeçotes dos pistões. Recomenda-se remover os depósitos de carbono com escovas de aço ou raspadores de metal. Os depósitos de carbono são primeiro amolecidos com querosene.
Na montagem posterior do motor, a junta do cabeçote deve ser instalada de forma que o lado da junta, no qual há uma borda contínua dos jumpers entre as bordas dos furos das câmaras de combustão, fique direcionado para o cabeçote de o bloco.
Vale a pena considerar que ao dirigir um carro fora da cidade por 60 minutos a uma velocidade de 65-80 km/h, os cilindros são queimados (limpos) dos depósitos de carbono.
Com a manutenção regular adequada do virabrequim, sua vida útil se estenderá por muitos anos.
