Однією із складових частин двигуна є кривошипно-шатунний механізм (скорочено – КШМ). Про нього і йтиметься у нашій статті.
Основне призначення КШМ у зміні прямолінійних рухів поршня на обертальні дії колінвала в моторі, а також навпаки.
Схема кривошипно-шатунного механізму (КШМ): 1 - Вкладиш шатунного підшипника; 2 - Втулка верхньої головки шатуна; 3 - Поршневі кільця; 4 – поршень; 5 - Поршневий палець; 6 - Стопорне кільце; 7 – Шатун; 8 - Колінчастий вал; 9 – Кришка шатунного підшипника
Ця деталь КШМ представлена у вигляді циліндра, зробленого з алюмінію та деяких домішок. Складовими частинами поршня є: спідниця, головка, днище, поєднані в єдину деталь, але мають різні функції. У днищі поршня, яке може мати різну форму, знаходиться камера згоряння. Довгі поглиблення головки призначені для кілець. Кільця компресійні захищають механізм від проривів газу. У свою чергу кільця маслознімні забезпечують видалення зайвої кількості олії з циліндра. Спідниця містить дві боби, які сприяють розташуванню поршневого пальця, що є сполучною ланкою між поршнем і шатуном.
По своїй суті поршень – це деталь, яка трансформує коливання тиску газу в механічний процес та сприяє зворотній дії – нагнітає тиск шляхом зворотно-поступальної діяльності.
Основне призначення шатуна – переміщення зусилля, одержаного від поршня на колінвал. У будові шатуна існує верхня та нижня головка, з'єднання деталей здійснюються за допомогою шарнірів. Складовою частиною деталі є ще двотавровий стрижень. Завдяки нижній голівці, що розбирається, створюється міцне і точне кріплення з шийкою коленвала. Що стосується верхньої головки, то в ній розташований поршневий палець, що обертається.
Головна роль коленвала - обробка зусилля, що надходить від шатуна для трансформування його в момент, що крутить. Колінвал складають кілька корінних, шатунних шийок, що мешкають у підшипниках. У шийках і щоках є спеціальні отвори, що використовуються як маслопроводи.
Маховик розміщений на кінці колінвалу. Механізм представлений у вигляді 2 об'єднаних дискових пластин. Зубчаста сторона деталі безпосередньо задіяна в запуску мотора.
Призначення циліндра КШМ – напрямок роботи поршнів. У блоці циліндрів зосереджено точки кріплення агрегатів, сорочки охолодження, подушки для підшипників. У голові блоку циліндрів розміщена камера згоряння, втулки, місця для свічок, сідла клапана, канали для впуску і випуску. Зверху блок циліндрів захищає спеціальна герметична прокладка. Разом з цим головка циліндра прикрита гумовою прокладкою та штампованою кришкою.
Кривошипно-шатунний механізм призначенийдля перетворення зворотно-поступального руху поршня у обертальний рух колінчастого валу.
Деталі кривошипно-шатунного механізму можна поділити на:
Крім того, до кривошипно-шатунного механізму належать різні кріпильні деталі, а також корінні та шатунні підшипники.
Блок-картер- Основний елемент кістяка двигуна. Він піддається значним силовим і тепловим впливам і повинен мати високу міцність і жорсткість. У блок-картері встановлюють циліндри, опори колінчастого валу, деякі пристрої механізму газорозподілу, різні вузли мастил з її складною мережею каналів та інше допоміжне обладнання. Блок-картер виготовляють із чавуну або алюмінієвого сплаву литтям.
Циліндриявляють собою напрямні елементи кривошипно-шатунного механізму. Усередині їх переміщуються поршні. Довжина утворює циліндра визначається ходом поршня та його розмірами. Циліндри працюють в умовах різко змінного тиску надпоршневої порожнини. Їхні стінки стикаються з полум'ям і гарячими газами, що мають температуру до 1500...2500 °С.
Циліндри повинні бути міцними, жорсткими, термо- та зносостійкими при обмеженій кількості мастила. Крім того, матеріал циліндрів повинен мати хороші ливарні властивості і легко оброблятися на верстатах. Зазвичай циліндри виготовляють із спеціального легованого чавуну, але можуть застосовуватися також алюмінієві сплави та сталь. Внутрішню робочу поверхню циліндра, яка називається його дзеркалом, ретельно обробляють і покривають хромом для зменшення тертя, підвищення зносостійкості та довговічності.
У двигунах з охолодженням рідини циліндри можуть бути відлиті разом з блоком циліндрів або у вигляді окремих гільз, що встановлюються в отворах блоку. Між зовнішніми стінками циліндрів і блоком є порожнини, які називаються сорочкою охолодження. Остання заповнюється рідиною, що охолоджує двигун. Якщо гільза циліндра своєю зовнішньою поверхнею безпосередньо стикається з охолоджувальною рідиною, її називають мокрою. В іншому випадку вона називається сухою. Застосування змінних мокрих гільз полегшує ремонт двигуна. При встановленні в блок мокрі гільзи надійно ущільнюються.
Циліндри двигунів повітряного охолодження відливають індивідуально. Для поліпшення тепловідведення їх зовнішні поверхні постачають кільцевими ребрами. У більшості двигунів повітряного охолодження циліндри разом з головками кріплять загальними болтами або шпильками до верхньої частини картера.
У V-подібному двигуні циліндри одного ряду можуть бути зміщені дещо відносно циліндрів іншого ряду. Це пов'язано з тим, що на кожному кривошипі колінчастого валу кріпляться два шатуни, один з яких призначений для правого поршня, а інший - для поршня лівої половини блоку.
На ретельно оброблену верхню площину блоку циліндрів встановлюють головку блоку, яка закриває зверху циліндри. У головці над циліндрами виконані поглиблення, що утворюють камери згоряння. У двигунів рідинного охолодження в тілі головки блоку передбачена сорочка охолодження, сполучена з сорочкою охолодження блоку циліндрів. При верхньому розташуванні клапанів у головці є гнізда для них, впускні та випускні канали, отвори з різьбленням для встановлення свічок запалювання (у бензинових двигунів) або форсунок (у дизелів), магістралі мастил, кріпильні та інші допоміжні отвори. Матеріалом для головки блоку зазвичай є алюмінієвий сплав або чавун.
Щільне з'єднання блоку циліндрів та головки блоку забезпечується за допомогою болтів або шпильок з гайками. Для герметизації стику з метою запобігання витоку газів з циліндрів та охолоджуючої рідини з сорочки охолодження між блоком циліндрів та головкою блоку встановлюється прокладка. Вона зазвичай виготовляється з азбестового картону та облицьовується тонким сталевим або мідним листом. Іноді прокладку по обидва боки натирають графітом для захисту від пригорання.
Нижня частина картера, що оберігає деталі кривошипно-шатунного та інших механізмів двигуна від забруднення, зазвичай називається піддоном. У двигунах порівняно малої потужності піддон є також резервуаром для моторного масла. Піддон найчастіше виконується литим або виготовляється зі сталевого листа штампуванням. Для усунення підтікання олії між блок-картером та піддоном встановлюється прокладка (на двигунах невеликої потужності для ущільнення цього стику часто використовується герметик – «рідка прокладка»).
З'єднані один з одним нерухомі деталі кривошипно-шатунного механізму є кістяком двигуна, що сприймає всі основні силові та теплові навантаження, як внутрішні (пов'язані з роботою двигуна), так і зовнішні (обумовлені трансмісією та ходовою частиною). Силові навантаження, що передаються на кістяк двигуна від несучої системи ТС (рама, кузов, корпус) і назад, істотно залежать від способу кріплення двигуна. Зазвичай він кріпиться в трьох або чотирьох точках так, щоб не сприймалися навантаження, викликані перекосами несучої системи, що виникають під час руху машини по нерівностях. Кріплення двигуна повинно унеможливлювати його зміщення в горизонтальній площині під дією поздовжніх і поперечних сил (при розгоні, гальмуванні, повороті і т.д.). Для зменшення вібрації, що передається на несучу систему ТС від працюючого двигуна, між двигуном та підмоторною рамою, в місцях кріплення, встановлюються гумові подушки різноманітних конструкцій.
Поршневу групу кривошипно-шатунного механізму утворюєпоршень у зборі з комплектом компресійних та маслознімних кілець, поршневим пальцем та деталями його кріплення. Її призначення полягає в тому, щоб під час робочого ходу сприймати тиск газів і через шатун передавати зусилля на колінчастий вал, здійснювати інші допоміжні такти, а також ущільнювати надпоршневу порожнину циліндра для запобігання прориву газів у картер і проникнення моторного масла.
Поршеньявляє собою металеву склянку складної форми, що встановлюється в циліндрі днищем вгору. Він складається із двох основних частин. Верхня потовщена частина називається головкою, а нижня напрямна частина – спідницею. Головка поршня містить днище 4 (рис. а) та стінки 2. У стінках проточені канавки 5 для компресійних кілець. Нижні канавки мають дренажні отвори 6 для відведення олії. Для збільшення міцності і жорсткості головки її стінки забезпечені масивними ребрами 3, що зв'язують стінки і днище з боби, в яких встановлюється поршневий палець. Іноді обребують також внутрішню поверхню днища.
Спідниця має тонші стінки, ніж у головки. У її середній частині розташовані боби з отворами.
Мал. Конструкції поршнів з різною формою днища (а-з) та їх елементів:
1 – бобишка; 2 – стінка поршня; 3 – ребро; 4 - днище поршня; 5 - канавки для компресійних кілець; 6 - дренажний отвір для відведення олії
Днища поршнів можуть бути плоскими (див. а), опуклими, увігнутими та фігурними (рис. б-з). Їх форма залежить від типу двигуна та камери згоряння, прийнятого способу сумішоутворення та технології виготовлення поршнів. Найпростішою та найтехнологічнішою є плоска форма. У дизелях застосовуються поршні з увігнутими та фігурними днищами (див. рис. е-з).
При роботі двигуна поршні нагріваються сильніше, ніж циліндри, що охолоджуються рідиною або повітрям, тому розширення поршнів (особливо алюмінієвих) більше. Незважаючи на наявність зазору між циліндром та поршнем, може статися заклинювання останнього. Для запобігання заклинювання спідниці надають овальну форму (велика вісь овалу перпендикулярна осі поршневого пальця), збільшують діаметр спідниці в порівнянні з діаметром головки, розрізають спідницю (найчастіше виконують Т-або П-подібний розріз), заливають у поршень компенсаційні вставки, спідниці в площині хитання шатуна, або примусово охолоджують внутрішні поверхні поршня струменями моторної олії під тиском.
Поршень, що піддається впливу значних силових і теплових навантажень, повинен мати високу міцність, теплопровідність і зносостійкість. З метою зменшення інерційних сил та моментів у нього має бути мала маса. Це враховується при виборі конструкції та матеріалу для поршня. Найчастіше матеріалом є алюмінієвий сплав або чавун. Іноді застосовують сталь та магнієві сплави. Перспективними матеріалами для поршнів або їх окремих частин є кераміка та спечені матеріали, що мають достатню міцність, високу зносостійкість, низьку теплопровідність, малу щільність і невеликий коефіцієнт теплового розширення.
Поршневі кільцязабезпечують щільне рухоме з'єднання поршня з циліндром. Вони запобігають прориву газів з надпоршневої порожнини в картер і попадання масла в камеру згоряння. Розрізняють компресійні та маслознімні кільця.
Компресійні кільця(Два або три) встановлюють у верхні канавки поршня. Вони мають розріз, який називають замком, і тому можуть пружинити. У вільному стані діаметр кільця повинен бути дещо більшим за діаметр циліндра. При введенні в циліндр такого кільця у стислому стані воно створює щільне з'єднання. Для того, щоб забезпечити можливість розширення встановленого в циліндрі кільця при нагріванні, в замку повинен бути зазор 0,2...0,4 мм. З метою забезпечення гарного приробітку компресійних кілець до циліндрів часто застосовують кільця з конусною зовнішньою поверхнею, а також кільця, що скручуються, з фаскою на кромці з внутрішньої або зовнішньої сторони. Завдяки наявності фаски такі кільця при встановленні в циліндр перекошуються в перерізі, щільно прилягаючи до стінок канавок на поршні.
Маслознімні кільця(одне або два) видаляють олію зі стінок циліндра, не дозволяючи йому потрапляти в камеру згоряння. Вони розташовуються на поршні під компресійними кільцями. Зазвичай маслознімні кільця мають кільцеву канавку на зовнішній циліндричній поверхні та радіальні наскрізні прорізи для відведення олії, що по них проходить до дренажних отворів у поршні (див. рис. а). Крім маслознімних кілець з прорізами для відведення олії використовуються складові кільця з осьовими та радіальними розширювачами.
Для запобігання витоку газів з камери згоряння в картер через замки поршневих кілець необхідно стежити, щоб замки сусідніх кілець не розташовувалися на одній прямій.
Поршневі кільця працюють у складних умовах. Вони піддаються впливу високих температур, а змащування зовнішніх поверхонь, що переміщаються з великою швидкістю по дзеркалу циліндра, недостатньо. Тому до матеріалу для поршневих кілець висуваються високі вимоги. Найчастіше для виготовлення застосовують високосортний легований чавун. Верхні компресійні кільця, що працюють у найважчих умовах, зазвичай покривають із зовнішнього боку пористим хромом. Складові маслознімні кільця виготовляють із легованої сталі.
Поршневий палецьслужить для шарнірного з'єднання поршня із шатуном. Він є трубкою, що проходить через верхню головку шатуна і встановлену кінцями в бобишки поршня. Кріплення поршневого пальця в бобишка здійснюється двома стопорними пружинними кільцями, розташованими в спеціальних канавках бобишек. Таке кріплення дозволяє пальцю (у цьому випадку він називається плаваючим) прокручуватися. Вся його поверхня стає робочою, і він менше зношується. Вісь пальця в бобишках поршня може бути зміщена щодо осі циліндра на 1,5-2,0 мм у бік дії більшої бічної сили. Завдяки цьому зменшується стукіт поршня в непрогрітому двигуні.
Поршневі пальці виготовляють із високоякісної сталі. Для забезпечення високої зносостійкості їх зовнішню циліндричну поверхню піддають гартуванню або цементації, а потім шліфують і полірують.
Поршнева групаскладається з досить великої кількості деталей (поршень, кільця, палець), маса яких з технологічних причин може коливатися; у деяких межах. Якщо різниця у масі поршневих груп у різних циліндрах буде значною, то під час роботи двигуна виникнуть додаткові інерційні навантаження. Тому поршневі групи для одного двигуна підбирають так, щоб вони несуттєво відрізнялися масою (для важких двигунів не більше ніж на 10 г).
Шатунна група кривошипно-шатунного механізму складається з:
Шатунз'єднує поршень з кривошипом колінчастого валу і, перетворюючи зворотно-поступальний рух поршневої групи в обертальний рух колінчастого валу, робить складний рух, піддаючись при цьому дії знакозмінних ударних навантажень. Шатун складається з трьох конструктивних елементів: стрижня 2, верхньої (поршневої) головки 1 і нижньої (кривошипної) головки 3. Стрижень шатуна зазвичай має двотавровий перетин. У верхню головку для зменшення тертя запресовують бронзову втулку 6 з отвором для підведення масла до поверхонь, що труться. Нижню головку шатуна для забезпечення можливості збирання з колінчастим валом виконують роз'ємною. У бензинових двигунів роз'єм головки зазвичай розташований під кутом 90 ° до осі шатуна. У дизелів нижня головка шатуна 7 зазвичай має косий роз'єм. Кришка 4 нижньої головки кріпиться до шатуна двома шатунними болтами, точно підігнаними до отворів у шатуні та кришці для забезпечення високої точності складання. Щоб кріплення не ослабло, гайки болтів стопорять шплінтами, стопорними шайбами чи контргайками. Отвір у нижній головці розточують у зборі з кришкою, тому кришки шатунів не можуть бути взаємозамінними.
Мал. Деталі шатунної групи:
1 – верхня головка шатуна; 2 – стрижень; 3 – нижня головка шатуна; 4 – кришка нижньої головки; 5 – вкладиші; 6 – втулка; 7 – шатун дизеля; S - основний шатун зчленованого шатунного вузла
Для зменшення тертя в з'єднанні шатуна з колінчастим валом та полегшення ремонту двигуна в нижню головку шатуна встановлюють шатунний підшипник, який виконаний у вигляді двох сталевих тонкостінних вкладишів 5, залитих антифрикційним сплавом. Внутрішня поверхня вкладишів точно підігнана до шийок колінчастого валу. Для фіксації вкладишів щодо головки вони мають відігнуті вусики, що входять до відповідних паз головки. Підведення масла до поверхонь, що труться, забезпечують кільцеві проточки і отвори у вкладишах.
Для забезпечення гарної врівноваженості деталей кривошипно-шатунного механізму шатунні групи одного двигуна (як і поршневі) повинні мати однакову масу з відповідним її розподілом між верхньою та нижньою головками шатуна.
У V-подібних двигунах іноді використовуються зчленовані шатунні вузли, що складаються зі спарених шатунів. Основний шатун 8, має звичайну конструкцію, з'єднаний з поршнем одного ряду. Допоміжний причіпний шатун, з'єднаний верхньою головкою з поршнем іншого ряду, нижньою головкою шарнірно кріпиться за допомогою пальця до нижньої головки основного шатуна.
З'єднаний з поршнем за допомогою шатуна, сприймає сили, що діють на поршень. На ньому виникає крутний момент, який потім передається на трансмісію, а також використовується для приведення в дію інших механізмів та агрегатів. Під впливом різко змінюються за величиною і напрямом сил інерції та тиску газів колінчастий вал обертається нерівномірно, відчуваючи крутильні коливання, піддаючись скручування, вигину, стиску та розтягуванню, а також сприймаючи теплові навантаження. Тому він повинен мати достатню міцність, жорсткість і зносостійкість при порівняно невеликій масі.
Конструкції колінчастих валів відрізняються складністю. Їх форма визначається числом та розташуванням циліндрів, порядком роботи двигуна та числом корінних опор. Основними частинами колінчастого валу є корінні шийки 3, шатунні шийки 2, щоки 4, противаги 5, передній кінець (шкарпетка 1) і задній кінець (хвостовик 6) з фланцем.
До шатунних шийок колінчастого валу приєднують нижні голівки шатунів. Корінними шийками вал встановлюють у підшипниках картера двигуна. З'єднуються корінні та шатунні шийки за допомогою щік. Плавний перехід від шийок до щок, званий жолобником, дозволяє уникнути концентрації напруг і можливих поломок колінчастого валу. Противаги призначені для розвантаження корінних підшипників від відцентрових сил, що виникають на кривошипах валу під час його обертання. Їх, як правило, виготовляють як єдине ціле зі щоками.
Для забезпечення нормальної роботи двигуна до робочих поверхонь корінних та шатунних шийок необхідно подавати моторне масло під тиском. Олія надходить з отворів у картері до корінних підшипників. Потім воно через спеціальні канали в корінних шийках, щоках та шатунних шийках потрапляє до шатунних підшипників. Для додаткового відцентрового очищення олії в шатунних шийках є грязеуловлювальні порожнини, закриті заглушками.
Колінчасті вали виготовляють методом кування або лиття із середньовуглецевих та легованих сталей (може застосовуватися також чавун високоякісних марок). Після механічної та термічної обробки корінні та шатунні шийки піддають поверхневому загартування (для підвищення зносостійкості), а потім шліфують і полірують. Після обробки вал балансують, тобто домагаються такого розподілу його маси щодо осі обертання, при якому вал перебуває у стані байдужої рівноваги.
У корінних підшипниках застосовують тонкостінні зносостійкі вкладиші, аналогічні до вкладок шатунних підшипників. Для сприйняття осьових навантажень та запобігання осьовому зміщенню колінчастого валу один з його корінних підшипників (зазвичай передній) роблять завзятим.
Маховиккріпиться до фланця хвостовика колінчастого валу. Він є ретельно збалансованим чавунним диском певної маси. Крім забезпечення рівномірного обертання колінчастого валу маховик сприяє подоланню опору стиснення в циліндрах при пуску двигуна та короткочасних перевантажень, наприклад, при торканні ТС з місця. На обід маховика закріплений зубчастий вінець для пуску двигуна від стартера. Поверхня маховика, що стикається з веденим диском зчеплення, шліфують та полірують.
Мал. Колінчастий вал:
1 - шкарпетка; 2 – шатунна шийка; 3 – корінна шийка; 4 – щока; 5 - противагу; 6 - хвостовик із фланцем
ПРИСТРІЙ І ТЕХНІЧНЕ ОБСЛУГОВУВАННЯ
ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ"
Тема №2. Загальний пристрій та робота двигуна
Заняття №2.2. Кривошипно-шатунний механізм (КШМ)
з підготовки фахівців з ВУС-837 «водії транспортних засобів категорії «С»
Москва 2011
Тема № 2. Загальний пристрій та робота двигуна(СЛАЙД №1)
Заняття № 2.2 Кривошипно-шатунний механізм (КШМ)
Навчальні питання (СЛАЙД №2)
Час: 2 години.
Місце проведення:аудиторія.
Вид заняття:лекція.
Методичні вказівки.
Обґрунтовувати навчальним важливість цього навчального питання. Основні положення давати під запис до конспекту.
Наводити конкретні приклади досвіду експлуатації автомобілів.
Звернути увагу на правильність проведення конспектів.
Навчальний матеріал викладати з використанням кадрів у Microsoft PowerPoint, схем та плакатів.
Підтримувати зв'язок із аудиторією.
Контроль якості засвоєння навчального матеріалу проводити коротким опитуванням за викладеним матеріалом.
Підбивати підсумок розглянутого питання та приступати до викладу наступного навчального питання.
Зробити висновки щодо матеріалу заняття, підбити підсумок заняття, відповісти питання учнів. Дати завдання самостійну роботу.
Вступ
При швидкому збільшенні автомобільного парку в Росії значно збільшилася витрата паливно-мастильних матеріалів. Значно скоротити витрати ПММ дозволяє правильна експлуатація КШМ, а також підтримка його у справному стані. Ці вимоги будуть виконані лише у тому випадку, якщо проводиться своєчасне обслуговування автомобіля у встановленому обсязі.
Правильне виконання технічного обслуговування покладається на водіїв, які мають знати правила догляду за КШМ та його влаштування.
У цій лекції розглядається загальний устрій КШМ, принцип його роботи, особливості КШМ двигунів КамАЗ-740, ЯМЗ-238, а також основні причини та ознаки несправностей КШМ.
Навчальне питання №1.
Призначення, загальний устрій, принципи роботи КШМ
Кривошипно-шатунний механізм призначений для перетворення прямолінійного зворотно-поступального руху поршнів, сприйняття сили тиску газів, обертальний рух колінчастого валу (рис. 1), (СЛАЙД № 4).
Мал. 1. Кривошипно-шатунний механізм (СЛАЙД №4)
Склад КШМ двигуна.
До складу кривошипно-шатунного механізму двигуна входять дві групи деталей: нерухомі та рухливі.
До нерухомихдеталям відносяться: блок циліндрів, що служить кістяком двигуна, картер маховика, циліндри, головка блоку або головка циліндрів і піддон картера. (СЛАЙД №5)
Рухливимидеталями є поршні з кільцями та поршневими пальцями, шатун, колінчастий вал, маховик. (СЛАЙД №6)
Блок циліндрівпризначений для кріплення та складання на ньому і всередині його основних механізмів та деталей систем двигуна.
Головка блоку- це кришка, що закриває циліндри
Піддон- оберігає від забруднення деталі КШМ
Поршні- для сприйняття тиску газів під час робочого ходу та передачі зусилля через палець та шатун колінчастому валу.
Склад: днище, голівка, спідниця. Днище – плоске – сприймає тиск газів. Має підсилювальні ребра (для підвищення міцності та відбору тепла).
Головка має кільцеві канавки для компресійного та маслознімного кільця, службовців для ущільнення камери згоряння та забезпечення герметичності. При згорянні робочої суміші або дизельного палива значна кількість тепла поглинається поршнем і відводиться від нього поршневими кільцями до дзеркала циліндра.
Компресійні кільця- щільно прилягають до поверхні циліндра, що запобігає прориву газів в картер двигуна і попадання масла зі стінок циліндра в камеру згоряння.
Олійне кільце- Знімає надлишки масла зі стінок циліндра і відводить його до пальця. Дві наскрізні проточки - для відведення олії всередину поршня.
Олійне кільце розбірне.
Поршневий палецьпризначений для кріплення шатуна до поршня та передачі зусилля від поршня шатуна. Тип – плаваючий.
Шатун- для сприйняття зусилля від поршневого пальця та передачі його на колінчастий вал, а також для перетворення зворотно-поступального руху поршня у обертальний рух колінчастого валу.
У нижній головці шатуна встановлені вкладиші. Вкладиші мають отвори для проходу олії. У нижній головці шатуна просвердлено отвір для подачі олії на стінки циліндра та на розподільчий вал.
Колінчастий валпризначений для сприйняття зусиль від окремих шатунів, перетворення разом з ними поступального руху у обертальний, та передачі крутного моменту на трансмісію автомобіля, а також для приводу в дію різних механізмів та деталей двигуна (ГРМ, водяного насоса, масляного насоса, вентилятора, насоса гідропідсилювача, генератора, компресора). КВ - сталевий, з каналами для змащування корінних та шатунних шийок та відцентровими пастками для очищення олії.
Шатунні шийки та щоки утворюють кривошип. Противаги - для розвантаження корінних підшипників від дії інерційних сил, а також для врівноваження КВ від дії відцентрових сил.
Маховик- для накопичення енергії протягом робочого ходу, обертання КВ під час допоміжних тактів, зменшення нерівномірності обертання валу, згладжування моменту переходу деталей КШМ через мертві точки, полегшення пуску двигуна та торкання автомобіля з місця. На обід встановлюється зубчастий вінець для запуску двигуна від стартера. Маховик кріпиться до фланця колінчастого валу сталевими високоякісними болтами. Колінчастий вал у зборі з маховиком та зчепленням піддають статичному та динамічному балансуванню, щоб неврівноважені сили інерції не викликали вібрації двигуна та сильного зносу корінних підшипників.
Принцип роботи кривошипно-шатунного механізму.(СЛАЙД №7).
Поршень найбільш віддалений від колінчастого валу. Шатун і кривошип (щоки) колінчастого валу ніби витягнулися в одну лінію. У циліндрі починає горіти паливо. Гази, що розширюються (продукти горіння) починають переміщати поршень у бік колінчастого валу, шатун разом з поршнем також переміщається. У цей час нижня головка шатуна, пов'язана з колінчастим валом, повертає колінчастий вал щодо осі. Повернувши колінчастий вал на 180°, нижня головка шатуна разом із шатунною шийкою почне рухатися у вихідне положення убік поршня. Тому поршень також почне зворотний рух. Таким чином, поршень то видаляється, то наближається до колінчастого валу. У цих крайніх точках поршень як би миттєво зупиняється і його швидкість дорівнює нулю. Тому такі точки назвали „мертвими". Положення, яке займає поршень, коли він найбільш віддалений від колінчастого валу - верхня мертва точка, - скорочено називають ст. , - н.
Мал. 2. Принцип роботи кривошипно-шатунного механізму (СЛАЙД №7)
Висновки з питання.
Навчальне питання №2
Особливості влаштування основних деталей КШМ двигунів, що вивчаються.
Блок-картер. У двигунів КамАЗ-740, ЯМЗ-238 блок - картер є єдиним виливком, що поєднує блок циліндрів і верхню половину картера. Блок циліндрів призначений для кріплення та складання на ньому та всередині його основних механізмів та деталей систем двигуна (СЛАЙД № 9).
У V-подібних двигунів КамАЗ-740 (рис. 3) та ЯМЗ-238 у верхній частині блоку циліндрів є дві оброблені поверхні (площини), на які встановлюються головки. Нижня частина блоку закінчується обробленим фланцем для приєднання мастил.
У середній частині блоку циліндрів є отвори для встановлення підшипників ковзання під опорні шийки розподільчого валу. Площина роз'єму блоку може проходити по осі колінчастого валу або бути зміщеною щодо неї вниз. До нижньої частини блок-картера кріпиться сталева штампована мастила, що служить резервуаром для олії. По каналах в блоці масло з мастильної ємності подається до деталей двигуна, що труться.
Блоки циліндрів двигунів КамАЗ-740 та ЯМЗ-238 відлиті з легованого сірого чавуну разом із верхньою частиною картера. Вони мають оброблені посадкові отвори для гільз циліндрів, а на поверхнях, що сполучаються з головками, є отвори для подачі охолоджувальної рідини з водяної сорочки головки блоку циліндрів.
Для КамАЗ-740 лівий ряд циліндрів зміщений щодо правого вперед на 29,5 мм. Для ЯМЗ-238 навпаки правий по відношенню до лівого на 35 мм, що викликано встановленням на одній шийці шатунної колінчастого валу двох шатунів.
Картерна частина блоку пов'язана з кришками корінних підшипників корінними та стяжними болтами. Центрування кришок корінних підшипників проводиться горизонтальними штифтами, які запресовані на стику між блоком і кришками, але переважно входять в блок для запобігання їх випаданню при знятті кришок.
Крім того, кришка п'ятої корінної опори центрується в поздовжньому напрямку двома вертикальними штифтами, що забезпечують точність збігу розточок під упорні півкільця колінчастого валу на блоці та кришках.
Розточування блоку циліндрів під вкладиші корінних підшипників проводиться в зборі з кришками, тому кришки корінних підшипників не взаємозамінні і встановлюються в певному положенні. Вони виготовлені з високоміцного чавуну. Кріплення кришок здійснюється за допомогою вертикальних та горизонтальних стяжних болтів, які затягуються з регламентованим моментом. Для двигуна КамАЗ-740 болти кріплення з моментом затягування 275-295 Н∙м (28-30 кгс∙м), а стяжні болти з моментом затяжки 147-167 Н∙м (15-16 кгс∙м). На кожній кришці нанесено порядковий номер опори, нумерація яких починається з переднього торця блоку. Для двигуна ЯМЗ-238 вертикальні болти затягуються з моментом 425-455 Н∙м (43-47 кгс∙м), а горизонтальні – 97-117 Н∙м (10-12 кгс∙м). Кришки також не взаємозамінні, кожна з них має власний номер.
На двигуні КамАЗ-740 спереду до блоку кріпиться кришка, що закриває гідромуфт приводу вентилятора. Ззаду – картер маховика, який є кришкою механізму приводу агрегатів, розташованого на задньому торці блоку. На картері маховика праворуч розміщений фіксатор, який використовується для встановлення кута випередження впорскування палива та регулювання теплових зазорів у клапанному механізмі. Ручка фіксатора під час експлуатації встановлена у верхньому положенні. У нижньому положенні її встановлюють при регулювальних роботах, при цьому фіксатор знаходиться в зачепленні з маховиком, а поршень першого циліндра - у ВМТ на такті стиснення.
На двигуні ЯМЗ-238 до передньої частини блоку циліндрів кріпиться кришка, що закриває шестерні розподілу, а до задньої площини блоку приєднано картер зчеплення. На правій бічній стінці блоку циліндрів є два оброблені кронштейни для кріплення стартера.
Мал. 3. Блок циліндрів V-подібного двигуна (СЛАЙД №9):
1 – блок циліндрів; 2 – кришка корінного підшипника колінчастого валу;
3 – болт кріплення кришки; 4 – болт стяжний кріплення кришки
Гільзи циліндрів. На двигунах встановлені гільзи «мокрого» типу, легкознімні, виготовлені зі спеціального чавуну, об'ємно загартовані підвищення зносостійкості. Дзеркало гільзи оброблено хонінгуванням.
Верхня частина гільзи ущільнена внаслідок затискання верхнього фланця гільзи між блоком та головкою через прокладку. У поєднанні «гільза – блок циліндрів» водяна порожнина ущільнена гумовими кільцями. У верхній частині кільце встановлено під бурт у проточку гільзи, а в нижній - у розточування блоку.
Переважне застосування в двигунах мокрих гільз пов'язане з тим, що вони забезпечують найкраще відведення тепла. Це підвищує працездатність та термін служби деталей циліндропоршневої групи.
Головки циліндрів КамАЗ-740 (рис. 4) окремі на кожен циліндр, виготовлені з алюмінієвого сплаву, для охолодження мають порожнину, що сполучається із порожниною охолодження блоку.
Кожна головка циліндра встановлюється на два напрямних штифтах, запресованих блок циліндрів, і кріпиться чотирма болтами 3 з легованої сталі. У голівці виконано отвір зливу моторного масла з-під клапанної кришки в порожнину штанги. Вікна впускного та випускного каналів розташовані на протилежних сторонах головки циліндрів.
Мал. 4. Головка циліндра з клапанами у зборі двигуна КамАЗ-740: (СЛАЙД №10):
1 – головка циліндра; 2 – прокладка кришки головки циліндра; 3 – болт кріплення головки;
4 – кришка головки циліндра; 5 – болт кріплення кришки; 6 – прокладка-заповнювач;
7 – прокладка ущільнювальна головки циліндра
Стик «головка циліндрів – гільза» (газовий стик) – безпрокладний. Герметичність ущільнення забезпечується високою точністю обробки поверхонь, що сполучаються ущільнювального кільця і гільзи циліндра. Для зменшення шкідливих обсягів у газовому стику встановлена фторопластова прокладка-заповнювач. Застосування прокладки-заповнювача знижує питому витрату палива та димність відпрацьованих газів.
Для ущільнення перепускних каналів охолоджувальної рідини в отвори днища головки встановлені кільця ущільнювачів з силіконової гуми.
Простір між головкою та блоком, отвори стоку моторного масла та штангові отвори ущільнені прокладкою головки циліндра з термостійкої гуми. На прокладці додатково виконані ущільнювальні бурти втулки подачі олії та канавка зливу олії в штангові отвори.
Кожна головка циліндрів закривається кришкою головки циліндрів 4 (рис. 5) та кріпиться болтом 5.
На відміну від двигуна КамАЗ-740.11 на ЯМЗ-238 головки спільні для кожного ряду циліндрів відлиті із сірого чавуну. Встановлюються на шпильки та кріпляться гайками через сталеазбестову прокладку. Зверху кожна головка закривається кришкою через гумову маслостійку прокладку (рис. 5).
Мал. 5. Головка циліндрів двигуна ЯМЗ-238 (СЛАЙД №11):
1 – головка циліндрів; 2 – прокладка кришки головки циліндра; 3 – гайка кріплення головки; 4 – кришка головки циліндрів; 5 – баранчики кріплення кришки; 6 – шпилька кріплення головки; 7 – прокладка головки циліндра; 8 – сідло клапана; 9 – шайба; 10 - шпилька впускного колектора; 11 – пробка заливної горловини
Кожна головка є загальною для чотирьох циліндрів. У верхню частину голівки запресовані напрямні втулки клапанів. У кожного циліндра головка кріпиться шістьма рівномірно розташованими шпильками 6. У нижній частині головки виконані отвори для запресування сідел клапанів. На верхній площині головки розміщені клапани зі пружинами, коромисла клапанів зі стійками, а також латунні склянки під форсунки. Зверху головка циліндрів закрита сталевою штампованою кришкою 4, яка кріпиться до головки баранчиками 5. Ущільнення між кришкою і головкою забезпечується прокладкою 2. На кришці є пробкою 11, що закривається горловина для заливки в картер масла.
Особливу увагу необхідно звернути на послідовність затягування гайок та болтів кріплення головок блоку циліндрів. На двигунах КамАЗ-740.11, ЯМЗ-238 затягування болтів та гайок проводять у послідовності, вказаній на рис. 6.
Мал. 6. Послідовність затягування гайок (болтів) кріплення головок блоку
циліндрів: (СЛАЙД №12):
а – двигунів ЯМЗ-238; б - КамАЗ-740
Розглянемо поршневу групу та шатуни.
Поршень.При такті робочого ходу поршень сприймає тиск газів і передає через шатуни на колінчастий вал. Поршень складається з трьох основних частин (: (СЛАЙД №13): днища 5, ущільнюючої частини 6 з проточеними в ній канавками для поршневих кілець 3, 4 і спідниці 7, поверхня якої стикається з дзеркалом циліндра. Днище поршня з внутрішньою поверхнею головки циліндр що утворює камеру згоряння, безпосередньо сприймає тиск газів: воно може бути плоским, опуклим, а на КамАЗ-740.11 та ЯМЗ-238 – фасонним.
Мал. 7. Поршні: (СЛАЙД №14):
а – карбюраторних двигунів; б - дизелів КамАЗ; в – дизелів ЯМЗ
Значний вплив на процес сумішоутворення, як у карбюраторних, так і дизельних двигунах, мають форми камер згоряння. Від того, як виконана камера згоряння на двигуні, залежить конструкція поршня (рис. 7).
Поршні дизелів (рис. 6, б, в) відлиті з алюмінієвого сплаву. У головках поршнів виконано камеру згоряння, яка у КамАЗ-740.11 зміщена щодо осі поршня убік від виточок під клапани на 5 мм, а на ЯМЗ-238 розташована по центру. На циліндричній головці поршня є три (на ЯМЗ-238 - чотири) канавки: верхні служать для установки в них компресійних кілець, а одна нижня - для установки розбірного кільця маслосъемного. У середній частині поршень має дві боби з отворами діаметром для поршневого пальця. Спідниця поршня має форму конуса овального перерізу, що надає їй необхідної міцності. Крім того, у нижній частині спідниці поршня двигуна КамАЗ-740.11 є бічні виїмки для проходів противаги колінчастого валу.
Щоб зменшити сили інерції поворотно-поступально рухомих мас, поршні, як правило, виготовляють з легких алюмінієвих кремнистих сплавів для зменшення їх маси. Для двигуна підбирають поршні, маса яких не відрізняється більш як на 2-8 г.
Поршневі кільця. Як раніше говорилося, основна функція поршневих кілець – ущільнення камери згоряння та забезпечення герметичності з'єднання деталей поршень – циліндр – канавки. Крім того, при згорянні робочої суміші значна кількість тепла поглинається поршнем і відводиться від нього поршневими кільцями.
Конструктивно поршневе кільце (рис.8) є плоскою розрізною пружиною із зазором, який називається замком. Замок дозволяє встановлювати кільця на поршень і забезпечує вільне розширення при нагріванні в процесі роботи двигуна. Поршневі кільця діляться на компресійні та маслознімні.
Мал. 8. Поршневі кільця: (СЛАЙД №14):
а – типи поршневих кілець; б - розташування кілець на поршні
Компресійні кільця 2 (рис. 8, а) підбирають таким чином, щоб вони вільно прокочувалися канавкою поршня. При встановленні поршня в циліндр кільця стискаються до діаметра циліндра і щільно прилягають до його поверхні, що запобігає прориву газів в картер двигуна і потрапляння масла зі стінок циліндра в камеру згоряння.
Олійне кільце 3 знімає надлишки олії зі стінок циліндра і відводить його в мастильну ємність.
Поршневі кільця виготовляють із легованого чавуну. Поверхня верхнього компресійного кільця підвищення зносостійкості піддають пористому хромированию, інші кільця прискорення приробітку покривають тонким шаром олова чи молибдена.
Чавунне маслознімне кільце 3 відрізняється від компресійного прорізами 1 для проходу олії. У канавці поршня під маслознімне кільце свердлять один або два ряди отворів для відведення олії всередину поршня. На багатьох двигунах застосовують сталеві складові маслознімні кільця.
На двигунах КамАЗ-740 встановлені два компресійні кільця та одне маслознімне, а на ЯМЗ-238 – три компресійні кільця та одне маслознімне. Компресійні кільця у своєму перерізі мають трапеціїдальну форму. Верхнє кільце вкрите хромом, нижнє – молібденом (на ЯМЗ-238 – оловом). Маслознімне кільце коробчатого перерізу з витим пружинним розширювачем та хромованою робочою поверхнею.
Маслознімне кільце розбірне, сталеве, має два кільцеві диски, радіальний та осьовий розширювачі. Два кільцеві диски знімають із дзеркала циліндра зайву олію, яка через отвори в поршні відводиться в картер двигуна. Робоча циліндрична поверхня сталевих дисків покривається жорстким хромом. Замок кілець прямий. Після встановлення кілець у циліндр монтажний зазор у замку має бути 0,3-0,5 мм. Замки всіх кілець при встановленні їх на поршень розташовують по колу під кутом 120 °. При встановленні сталевого складового маслознімного кільця на рівні кутові інтервали зміщуються тільки замки компресійних кілець.
Поршневий палець -призначений для шарнірного з'єднання поршня із верхньою головкою шатуна. Через пальці передаються значні зусилля, тому їх виготовляють із легованих або вуглецевих сталей з подальшою цементацією або загартуванням струмами високої частоти. Поршневий палець 10 (рис. 9) є товстостінною трубкою з ретельно відшліфованою зовнішньою поверхнею, що проходить через верхню головку шатуна і кінцями спирається на бобишки 2 поршня (рис. 8). За способом з'єднання з шатуном найбільшого поширення набули плаваючі поршневі пальці, які вільно повертаються в бобишках і втулці, встановленої у верхній головці шатуна. Осьове переміщення поршневого пальця обмежується стопорними кільцями 9 (рис. 9), розташованими у виточення бобишок поршня.
Мал. 9. Шатунно-поршнева група двигуна КамАЗ-740 (СЛАЙД №15):
1 – поршень; 2 – втулка верхньої головки шатуна; 3 – шатун; 4 – шатунний болт; 5 – кришка шатуна; 6 – гайки; 7 – мітки спаренності; 8 – вкладиш нижньої головки шатуна; 9 – стопорне кільце; 10 – палець; 11 - маслознімне кільце; 12 - компресійні кільця
Шатун - злужить для з'єднання поршня з кривошипом колінчастого валу і забезпечує при такті робочого ходу передачу зусилля від тиску газів на поршень до колінчастого валу, а при допоміжних тактах - навпаки, від колінчастого валу до поршня.
Шатуни 3 двигунів ЯМЗ-238 і КамАЗ-740 двотаврового перерізу, складаються з верхньої голівки, нижньої голівки та кришки 5. Нижня голівка шатуна забезпечена змінними вкладишами 8, верхня голівка – запресованою бронзовою втулкою 2.
Для змащення поршневого пальця у верхній головці шатуна є виріз, а у втулці – отвір, що збігається з вирізом у шатуні. У стрижні шатуна при примусовому змазуванні плаваючого поршневого пальця (ЯМЗ-238) свердлиться наскрізний отвір - масляний канал.
Нижню головку шатуна, як правило, роблять роз'ємною в площині перпендикулярної до осі шатуна. У тих випадках, коли нижня головка має значні розміри та перевищує діаметр циліндра (ЯМЗ-238), площина роз'єму головки виконана під кутом (косий зріз), що дозволяє монтувати шатун через циліндр при ремонті за рахунок зменшення радіуса кола, що описується нижньою частиною шатуна.
Кришка шатуна виготовляється з тієї ж сталі, що і шатун, і обробляється разом з нижньою головкою, тому перестановка кришок з одного шатуна на інший не допускається. На шатунах і кришках з цією метою робляться мітки 7. Щоб забезпечити високу точність при складанні нижньої головки шатуна, його кришку 5 фіксують шліфованими поясками болтів 4, які затягують 6 гайками і стопорять шплінтами або шайбами. У нижню голівку встановлюють шатунний підшипник у вигляді сталевих тонкостінних вкладишів 8, які з внутрішньої сторони покриті шаром антифрикційного сплаву.
Від осьового зміщення та провертання вкладки утримуються виступами (вусиками), які входять у канавки нижньої головки шатуна та його кришки.
Для кращої врівноваженості кривошипно-шатунного механізму різниця в масі шатунів не повинна перевищувати 6-8 г. У V-подібних двигунах на кожній шийці шатунної колінчастого валу розташовані два шатуни. У цих двигунах для правильного складання шатунно-поршневої групи поршні та шатуни встановлюють строго за мітками.
На кришці та стрижні шатуна дизеля КамАЗ-740 мітки вибивають у вигляді тризначних номерів. Крім того, на кришці та шатуні вибивають порядковий номер циліндра.
У шатуна ЯМЗ-238 (рис. 10) на кришці та шатуні з боку короткого болта вибито порядковий номер циліндра. На стику з боку довгого болта вибиті мітки спареності у вигляді двозначного числа, однакового для шатуна і кришки, і ризики, що охоплює шатун та кришку.
Мал. 9. Поршень із шатуном (СЛАЙД №15):
1 – поршень; 2 – стопорне кільце; 3 – шатун; 4 – вкладиші; 5 – кришка шатуна; 6 – замкова шайба; 7 – довгий болт кришки шатуна; 8 – короткий болт; 9 – втулка; 10 - поршневий палець; 11 - маслознімні кільця; 12 - компресійні кільця; 13 – тороїдальна камера згоряння
Колінчастий вал сприймає силу тиску газів на поршень і сили інерції поворотно-поступально рухомих і обертових мас кривошипно-шатунного механізму.
Сили, що передаються поршнями на колінчастий вал, створюють момент, що крутить, який за допомогою трансмісії передається на колеса автомобіля.
Колінчастий вал двигуна КамАЗ-740 (рис. 11), ЯМЗ-238 (рис. 12) сталевий, виготовлений гарячим штампуванням, піддається азотуванню або загартуванням струмами високої частоти шатунних і корінних шийок. Має п'ять корінних опор та чотири шатунні шийки. У шатунних шийках валу виконані внутрішні порожнини, які повідомляються з олійними каналами в корінних шийках.
Мал. 11. Колінчастий вал двигуна КамАЗ-740 у зборі (СЛАЙД №16):
1 – передня противага; 2 – шестерня приводу масляного насоса; 3 – втулка; 4 – заглушка шатунної шийки; 5 – задня противага; 6 – провідна шестерня; 7 – масловідбивач; 8 – колінчастий вал
Мал. 12. Колінчастий вал двигуна ЯМЗ-238 з маховиком (СЛАЙД №16):
1 – колінчастий вал; 2 – нижня вкладка підшипника; 3 – маховик; 4 – півкільце завзятого підшипника; 5 – права замкова платівка; 6 – болт кріплення маховика; 7 – задній масловідбивач; 8 – верхній вкладиш підшипника; 9 - передній масловідбивач; 10 – замкова шайба; 11 - гайка кріплення передньої противаги; 12 – шків; 13 - шайба шківа; 14 - болт шківа; 15 - передня противага; 16 - шестерня колінчастого валу; 17 – шпонка
У цих порожнинах під дією відцентрової сили осідають забруднення моторної олії. Забруднюючі частинки накопичуються у втулках 3 (рис. 11). Порожнини зовні закриті заглушками 4. Ущільнення колінчастого валу забезпечується гумовими самопідтискними сальниками, встановленими в картері маховика та кришці розподільних шестерень.
На носінні та хвостовику колінчастого валу встановлені: шестерня 2 приводу масляного насоса і провідна шестерня 6 у зборі з масловідбивачем 7. Виносні противаги 1 і 5 знімні, закріплені на валу пресовою посадкою
На двигуні КамАЗ-740 осьові переміщення колінчастого валу обмежені чотирма сталеалюміневими півкільцями, встановленими в проточках задньої корінної опори так, щоб сторона з канавками прилягала до завзятих торців валу, а вус входив у паз на кришці заднього корінного підшипника.
На двигуні ЯМЗ-238 (рис. 12) для врівноваження двигуна і розвантаження корінних підшипників від інерційних сил зворотно-поступально рухомих мас поршнів і шатунів і неврівноважених відцентрових сил на щоках колінчастого валу встановлені противаги, в зборі з якими. Крім того, в систему врівноваження входять виносні маси, розташовані в маховику і закріплені у вигляді противаги на носінні колінчастого валу. Від осьових зсувів вал фіксується чотирма бронзовими півкільцями, встановленими у виточках задньої корінної опори.
Корінні та шатунні шийки відлиті порожнистими. Порожнини шатунних шийок герметично закриті пробками.
Задній кінець колінчастого валу ущільнюється сальником, що складається з двох напівкілець, виготовлених із просоченого графітом шнура азбестового. Півкільця закладені в обойми і працюють, безпосередньо стикаючись з полірованою поверхнею шийки колінчастого валу.
Маховик (рис. 13) служить для забезпечення виведення поршнів з мертвих точок, більш рівномірного обертання колінчастого валу багатоциліндрового двигуна при його режимі холостого ходу, полегшення пуску двигуна, зниження короткочасних перевантажень при торканні автомобіля і передачі моментів, що обертає, агрегатам трансмісії на всіх режимах роботи двигуна.
Мал. 13. Маховик двигуна КамАЗ-740 (СЛАЙД №17):
1 – зубчастий вінець; 2 – фіксатор маховика; 3 – маховик; 4 – настановна втулка; 5 – сухар віджимного важеля зчеплення; 6 – болт кріплення маховика; 7 – завзяте пружинне кільце; 8 – настановна втулка; 9 – манжета первинного валу коробки передач
Маховик 3 виготовляють з чавуну та динамічно балансують у зборі з колінчастим валом. На фланці маховик центрується у строго визначеному положенні за допомогою штифтів або болтів 6, якими він кріпиться до фланця. На обід маховика напресований (а на ЯМЗ-238 кріплять болтами, які стопорять замковими шайбами) зубчастий вінець 1, призначений для обертання колінчастого валу стартером при пуску двигуна. У дизеля КамАЗ-740 маховик центрується за допомогою двох штифтів і кріпиться . На торці або обід маховика багатьох двигунів наносяться мітки, за якими поршень першого циліндра можна встановити в ВМТ на такті стиснення для встановлення запалення у карбюраторних двигунів або моменту впорскування дизелів.
Маховик ЯМЗ-238 кріплять до колінчастого валу вісьмома болтами, які стопорять від самовідвертання замковими шайбами (одна шайба на два болти).
Кривошипно-шатунний механізм (КШМ), мабуть, найважливіша система двигуна.
Призначення кривошипно-шатунного механізму - перетворювати зворотно-поступальний рух на обертальний і назад.
Усі деталі кривошипно-шатунного механізму поділяються на дві групи: рухомі та нерухомі. До рухомих відносяться:
До нерухомих:
Поршень схожий на перевернуту склянку, в яку укладаються кільця. На будь-якому з них присутні два види кілець: маслознімне та компресійне. Маслознімних зазвичай ставлять два, а компресійних - одне. Але бувають і винятки у вигляді: два такі і два такі — все залежить від типу двигуна.
Шатун виготовляється із двотаврового сталевого профілю. Складається з верхньої головки, яка з'єднується з поршнем за допомогою пальця, і нижньої – з'єднання з колінчастим валом.
Колінчастий вал виготовляється в основному із чавуну підвищеної міцності. Являє собою неспіввісний стрижень. Всі шийки ретельно шліфуються з дотриманням необхідних параметрів. Існують корінні шийки для установки корінних підшипників, і шатунні для установки через підшипники шатунів.
Роль підшипників ковзання виконують розрізні півкільця, виконані у вигляді двох вкладишів, які оброблені струмами високої частоти для міцності. Усі вони вкриті антифрикційним шаром. Корінні кріпляться до блоку двигуна, а шатунні - до нижньої голівки шатуна. Щоб вкладиші добре працювали, роблять канавки для доступу масла. Якщо вкладки провернуло – значить, є недостатнє підведення олії до них. Це зазвичай відбувається при засміченні масляної системи. Вкладиші ремонту не підлягають.
Поздовжнє переміщення валу обмежують спеціальні завзяті шайби. З обох кінців обов'язково застосування різних сальників для запобігання виходу олії із системи змащення двигуна.
До передньої частини колінвалу кріпиться шків приводу системи охолодження та зірочка, яка приводить в дію розподільний вал за допомогою ланцюгової передачі. На основних моделях автомобілів, що випускаються сьогодні, їй на заміну прийшов ремінь. До задньої частини колінчастого валу кріпиться маховик. Він призначений для усунення дисбалансу валу.
Також на ньому стоїть зубчастий вінець, призначений для запуску двигуна. Щоб при розбиранні та подальшому складанні не виникало проблем – кріплення маховика виконується за несиметричною системою. Від розташування міток його встановлення залежить і момент запалення – отже, оптимальна робота двигуна. При виготовленні його балансують разом із колінчастим валом.
Картер двигуна виготовляється разом із блоком циліндрів. Він служить основою для кріплення ГРМ та КШМ. Є піддон, який є ємністю для масла, а також для захисту двигуна від деформації. Знизу передбачена спеціальна пробка для зливу моторної олії.
На поршень чинять тиск гази, які виробляються при згорянні паливної суміші. При цьому він здійснює зворотно - поступальні рухи, змушуючи прокручуватися колінчастий вал двигуна. Від нього обертальний рух передається на трансмісію, а звідти – на колеса автомобіля.
А ось на відео показано як працює КШМ у :
Основні ознаки несправності КШМ:
Кривошипно-шатунний механізм двигуна дуже вразливий. Для ефективної роботи необхідна своєчасна заміна олії. Найкраще її проводити на станціях техобслуговування. Навіть, якщо Ви нещодавно поміняли олію, і приходить пора сезонного ТО – обов'язково перейдіть на ту олію, яка вказана в інструкції з експлуатації машини. Якщо в роботі двигуна виникають якісь проблеми: шуми, стукіт - звертайтеся до фахівців - тільки в авторизованому центрі Вам дадуть об'єктивну оцінку стану автомобіля.
Вітаю читачів нашого затишного блоґу! Зараз поговоримо про серце наших залізних коней, двигуни внутрішнього згоряння. А якщо точніше, цього разу розглянемо призначення кривошипно-шатунного механізму – одного з ключових механізмів двигуна.
Важко переоцінити призначення кривошипно-шатунного механізму. По суті, саме ми зобов'язані дякувати за те, що наші залізні коні не стоять на місці, а можуть перевозити наші тлінні тіла і дарувати нам радість водіння.
Якщо говорити сухою технічною мовою, то призначення кривошипно-шатунного механізму (КШМ) призначене для перетворення енергії паливно-повітряної суміші, що згоріла, в механічне обертання.
Звичайно, КШМ не монолітна конструкція і складається з ряду більш простих деталей, про які йтиметься нижче.
Умовно елементи кривошипно-шатунного механізму можна розділити на дві великі підгрупи: рухомі та нерухомі частини.
До першої відносяться поршні з кільцями і пальцями, шатуни, колінчастий вал (у народі колінвал), а також маховик.
Нерухомі елементи КШМ представлені блоком циліндрів та головкою блоку циліндрів, картером, а також прокладкою, розташованою між блоком та головкою.
А тепер трохи докладніше про роль кожного з акторів театру кривошипно-шатунного механізму. Одним з перших удар паливно-повітряної суміші, що згорає, приймає на себе.
Цей героїчний елемент є металеву циліндричну деталь, грубо кажучи, що має форму склянки.
Насправді його форма досить непроста – з канавками, опуклостями, отворами та вирізами.
Всі ці складності форм потрібні не тільки для ефективної роботи мотора, але й для того, щоб було де розмістити поршневі кільця, а також куди вставити поршневий палець, до якого кріпиться наступна важлива деталь механізму - .
Сенс існування шатуна простий, як п'ять копійок — передача поступального руху поршня колінчастому валу.
Досить нудна, але важлива роль. Сам собою шатун виглядає як металевий стрижень двотаврового перерізу.
З одного його кінця знаходиться отвір для кріплення до поршня за допомогою поршневого пальця, а з іншого – півкільце, яке надівається на шатунну шийку валу та фіксується болтовими з'єднаннями спеціальною кришкою.
Варто зазначити, що з'єднання шатуна з колінвалом рухоме - він повинен обертатися.
Важливість наступного елемента КШМ важко переоцінити – це.
Звичайно, назвати цю деталь валом у звичному розумінні досить важко - форма у нього складна і все через те, що до нього кріпляться всі шатунно-поршневі зв'язки двигуна.
Колінвал - ключовий елемент мотора, що обертає, і йому доводиться витримувати неймовірні навантаження, тому і вимоги до якості його виконання і міцності матеріалів високі.
Основними деталями колінчастого валу є шатунні шийки (місця, куди кріпляться шатуни), щіки, корінні шийки та противаги. До речі, свою назву кривошипно-шатунний механізм отримав саме завдяки частині коленвала, а якщо бути точним, кривошипу – так іноді називають зв'язок шатунної шийки та щік по обидва боки від неї.
Вінчає колінчастий вал з однієї із сторін.
Слід зазначити, що, попри свою відносну зовнішню простоту, маховик грає відразу кілька ролей.
По-перше, в його головне завдання входить підтримка рівномірного обертання колінвала під час роботи двигуна.
По-друге, саме це скромне металеве колесо виступає сполучною ланкою між стартером і тим самим колінчастим валом, коли Ви повертаєте ключ запалювання для запуску двигуна.
Практично всі рухомі частини кривошипно-шатунного механізму розташовуються в блоці циліндрів, а закриває все це обертання, що обертається, неподобство від наших з Вами очей головка блоку циліндрів.
У неї, як правило, вбудовані клапани, свічки та канали для підведення охолоджувальної рідини, олії, а також повітряно-паливної суміші.
Слід зазначити, що саме разом із головкою зумовлюють такий важливий параметр двигуна, як його маса.
У класичному виконанні ці елементи виготовляються з чавуну, але завдяки сучасним технологіям автовиробники все частіше застосовують алюміній в їх конструкції, що благотворно впливає на вагу мотора і, як наслідок, всього автомобіля.
Застосування легких сплавів стало можливим навіть у такому критичному елементі блоку, як гільзи циліндрів (в них переміщуються вгору і вниз поршні), які повинні мати стійкість до зношування і витримувати високі температури.
На закінчення, дорогі наші читачі, хотілося б сказати кілька слів про види компонування двигунів внутрішнього згоряння та схеми розташування циліндрів.
Автомобільні концерни комплектують свої твори моторами кількох видів, а саме:
З точки зору балансу, найоптимальнішими є рядні та опозитні двигуни.
Перші досить поширені в автосвіті - рядні чотирициліндрові агрегати зустрічаються часто-густо, а ось доля опозитних не настільки публічна - вони стали синонімом якоїсь ексклюзивності і «клубності».
Так, наприклад, їх можна зустріти в надрах спортивних Porsche або Subaru.
Оптимальним поєднанням характеристик мають V-подібні та їх споріднені W-подібні двигуни. На їх базі будують як доступні для середнього автолюбителя машини, так і божевільні суперкари, вартість яких настільки ж неймовірна, як і характер.
Робота W-подібного двигуна:
//www.youtube.com/watch?v=xKBpiNorQYQ
Шановні відвідувачі блогу, у цій невеликій статті ми спробували прояснити призначення кривошипно-шатунного механізму, розглянути його загалом його компоненти. Буду вдячний за передплату.
Читайте статті на блозі та підвищуйте свій професійний рівень.
