Одной из составляющих частей двигателя является кривошипно-шатунный механизм (сокращенно – КШМ). О нем и пойдет речь в нашей статье.
Основное предназначение КШМ в изменении прямолинейных движений поршня на вращательные действия коленвала в моторе, а также наоборот.
Схема кривошипно-шатунного механизма(КШМ): 1 – Вкладыш шатунного подшипник; 2 – Втулка верхней головки шатуна; 3 – Поршневые кольца; 4 – поршень; 5 – Поршневой палец; 6 — Стопорное кольцо; 7 – Шатун; 8 – Коленчатый вал; 9 – Крышка шатунного подшипника
Эта деталь КШМ представлена в виде цилиндра, сделанного из алюминия и некоторых примесей. Составляющими частями поршня есть: юбка, головка, днище, соединенные в единую деталь, но имеющие разные функции. В днище поршня, которое может иметь разную форму, находится камера сгорания. Продолговатые углубления головки предназначены для колец. Кольца компрессионные защищают механизм от прорывов газа. В свою очередь кольца маслосъемные обеспечивают удаление лишнего количества масла из цилиндра. Юбка содержит две бобышки, которые способствуют расположению поршневого пальца, служащего связующим звеном между поршнем и шатуном.
По своей сути поршень – это деталь, которая трансформирует колебания давления газа в механический процесс и способствует обратному действию – нагнетает давление путем обратно-поступательной деятельности.
Основное предназначение шатуна – перемещение усилия, полученного от поршня на коленвал. В строении шатуна существует верхняя и нижняя головка, соединение деталей осуществляются с помощью шарниров. Составляющей частью детали является еще двутавровый стержень. Благодаря разбирающейся нижней головке создается крепкое и точное крепление с шейкой коленвала. Что касается верхней головки, то в ней расположен вращающийся поршневой палец.
Главная роль коленвала – обработка усилия, поступающего от шатуна для трансформирования его в крутящий момент. Коленвал составляют несколько коренных, шатунных шеек, обитающих в подшипниках. В шейках и щеках есть специальные отверстия, использующиеся в виде маслопроводов.
Маховик размещен на конце коленвала. Механизм представлен в виде 2-х объединенных дисковых пластин. Зубчатая сторона детали задействована напрямую в запуске мотора.
Предназначение цилиндра КШМ – направление работы поршней. В блоке цилиндров сосредоточены точки крепления агрегатов, рубашки охлаждения, подушки для подшипников. В голове блока цилиндров размещена камера сгорания, втулки, посадочные места для свечей, седла клапана, каналы для впуска и выпуска. Сверху блок цилиндров защищает специальная герметичная прокладка. Вместе с этим головка цилиндра прикрыта резиновой прокладкой, а также штампованной крышкой.
Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Детали кривошипно-шатунного механизма можно разделить на:
Кроме того, к кривошипно-шатунному механизму относятся различные крепежные детали, а также коренные и шатунные подшипники.
Блок-картер - основной элемент остова двигателя. Он подвергается значительным силовым и тепловым воздействиям и должен обладать высокой прочностью и жесткостью. В блок-картере устанавливают цилиндры, опоры коленчатого вала, некоторые устройства механизма газораспределения, различные узлы смазочной системы с ее сложной сетью каналов и другое вспомогательное оборудование. Блок-картер изготавливают из чугуна или алюминиевого сплава литьем.
Цилиндры представляют собой направляющие элементы ⭐ кривошипно-шатунного механизма. Внутри их перемещаются поршни. Длина образующей цилиндра определяется ходом поршня и его размерами. Цилиндры работают в условиях резко изменяющегося давления в надпоршневой полости. Их стенки соприкасаются с пламенем и горячими газами, имеющими температуру до 1500… 2 500 °С.
Цилиндры должны быть прочными, жесткими, термо- и износостойкими при ограниченном количестве смазки. Кроме того, материал цилиндров должен обладать хорошими литейными свойствами и легко обрабатываться на станках. Обычно цилиндры изготавливают из специального легированного чугуна, но могут применяться также алюминиевые сплавы и сталь. Внутреннюю рабочую поверхность цилиндра, называемую его зеркалом, тщательно обрабатывают и покрывают хромом для уменьшения трения, повышения износостойкости и долговечности.
В двигателях с жидкостным охлаждением цилиндры могут быть отлиты вместе с блоком цилиндров или в виде отдельных гильз, устанавливаемых в отверстиях блока. Между наружными стенками цилиндров и блоком имеются полости, называемые рубашкой охлаждения. Последняя заполняется жидкостью, охлаждающей двигатель. Если гильза цилиндра своей наружной поверхностью непосредственно соприкасается с охлаждающей жидкостью, то ее называют мокрой. В противном случае она называется сухой. Применение сменных мокрых гильз облегчает ремонт двигателя. При установке в блок мокрые гильзы надежно уплотняются.
Цилиндры двигателей воздушного охлаждения отливают индивидуально. Для улучшения теплоотвода их наружные поверхности снабжают кольцевыми ребрами. У большинства двигателей воздушного охлаждения цилиндры вместе с их головками крепят общими болтами или шпильками к верхней части картера.
В V-образном двигателе цилиндры одного ряда могут быть несколько смещены относительно цилиндров другого ряда. Это связано с тем, что на каждом кривошипе коленчатого вала крепятся два шатуна, один из которых предназначен для поршня правой, а другой - для поршня левой половины блока.
На тщательно обработанную верхнюю плоскость блока цилиндров устанавливают головку блока, которая закрывает цилиндры сверху. В головке над цилиндрами выполнены углубления, образующие камеры сгорания. У двигателей жидкостного охлаждения в теле головки блока предусмотрена рубашка охлаждения, сообщающаяся с рубашкой охлаждения блока цилиндров. При верхнем расположении клапанов в головке имеются гнезда для них, впускные и выпускные каналы, отверстия с резьбой для установки свечей зажигания (у бензиновых двигателей) или форсунок (у дизелей), магистрали смазочной системы, крепежные и другие вспомогательные отверстия. Материалом для головки блока обычно служит алюминиевый сплав или чугун.
Плотное соединение блока цилиндров и головки блока обеспечивается с помощью болтов или шпилек с гайками. Для герметизации стыка с целью предотвращения утечки газов из цилиндров и охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения между блоком цилиндров и головкой блока устанавливается прокладка. Она обычно изготавливается из асбестового картона и облицовывается тонким стальным или медным листом. Иногда прокладку с обеих сторон натирают графитом для защиты от пригорания.
Нижняя часть картера, предохраняющая детали кривошипно-шатунного и других механизмов двигателя от загрязнения, обычно называется поддоном. В двигателях сравнительно малой мощности поддон служит также резервуаром для моторного масла. Поддон чаще всего выполняется литым или изготавливается из стального листа штамповкой. Для устранения подтекания масла между блок-картером и поддоном устанавливается прокладка (на двигателях небольшой мощности для уплотнения этого стыка часто используется герметик - «жидкая прокладка»).
Соединенные друг с другом неподвижные детали кривошипно-шатунного механизма являются остовом двигателя, воспринимающим все основные силовые и тепловые нагрузки, как внутренние (связанные с работой двигателя), так и внешние (обусловленные трансмиссией и ходовой частью). Силовые нагрузки, передающиеся на остов двигателя от несущей системы ТС (рама, кузов, корпус) и обратно, существенно зависят от способа крепления двигателя. Обычно он крепится в трех или четырех точках так, чтобы не воспринимались нагрузки, вызванные перекосами несущей системы, возникающими при движении машины по неровностям. Крепление двигателя должно исключать возможность его смещения в горизонтальной плоскости под действием продольных и поперечных сил (при разгоне, торможении, повороте и т.д.). Для уменьшения вибрации, передающейся на несущую систему ТС от работающего двигателя, между двигателем и подмоторной рамой, в местах крепления, устанавливаются резиновые подушки разнообразных конструкций.
Поршневую группу кривошипно-шатунного механизма образует поршень в сборе с комплектом компрессионных и маслосъемных колец, поршневым пальцем и деталями его крепления. Ее назначение заключается в том, чтобы во время рабочего хода воспринимать давление газов и через шатун передавать усилие на коленчатый вал, осуществлять другие вспомогательные такты, а также уплотнять надпоршневую полость цилиндра для предотвращения прорыва газов в картер и проникновения в него моторного масла.
Поршень представляет собой металлический стакан сложной формы, устанавливаемый в цилиндре днищем вверх. Он состоит из двух основных частей. Верхняя утолщенная часть называется головкой, а нижняя направляющая часть - юбкой. Головка поршня содержит днище 4 (рис. а) и стенки 2. В стенках проточены канавки 5 для компрессионных колец. Нижние канавки имеют дренажные отверстия 6 для отвода масла. Для увеличения прочности и жесткости головки ее стенки снабжены массивными ребрами 3, связывающими стенки и днище с бобышками, в которых устанавливается поршневой палец. Иногда оребряют также внутреннюю поверхность днища.
Юбка имеет более тонкие стенки, чем у головки. В ее средней части расположены бобышки с отверстиями.
Рис. Конструкции поршней с различной формой днища (а-з) и их элементов:
1 - бобышка; 2 - стенка поршня; 3 - ребро; 4 - днище поршня; 5 - канавки для компрессионных колец; 6 - дренажное отверстие для отвода масла
Днища поршней могут быть плоскими (см. а), выпуклыми, вогнутыми и фигурными (рис. б-з). Их форма зависит от типа двигателя и камеры сгорания, принятого способа смесеобразования и технологии изготовления поршней. Самой простой и технологичной является плоская форма. В дизелях применяются поршни с вогнутыми и фигурными днищами (см. рис. е-з).
При работе двигателя поршни нагреваются сильнее, чем цилиндры, охлаждаемые жидкостью или воздухом, поэтому расширение поршней (особенно алюминиевых) больше. Несмотря на наличие зазора между цилиндром и поршнем, может произойти заклинивание последнего. Для предотвращения заклинивания юбке придают овальную форму (большая ось овала перпендикулярна оси поршневого пальца), увеличивают диаметр юбки по сравнению с диаметром головки, разрезают юбку (чаще всего выполняют Т- или П-образный разрез), заливают в поршень компенсационные вставки, ограничивающие тепловое расширение юбки в плоскости качания шатуна, или принудительно охлаждают внутренние поверхности поршня струями моторного масла под давлением.
Поршень, подвергающийся воздействию значительных силовых и тепловых нагрузок, должен обладать высокой прочностью, теплопроводностью и износостойкостью. В целях уменьшения инерционных сил и моментов у него должна быть малая масса. Это учитывается при выборе конструкции и материала для поршня. Чаще всего материалом служит алюминиевый сплав или чугун. Иногда применяют сталь и магниевые сплавы. Перспективными материалами для поршней или их отдельных частей являются керамика и спеченные материалы, обладающие достаточной прочностью, высокой износостойкостью, низкой теплопроводностью, малой плотностью и небольшим коэффициентом теплового расширения.
Поршневые кольца обеспечивают плотное подвижное соединение поршня с цилиндром. Они предотвращают прорыв газов из надпоршневой полости в картер и попадание масла в камеру сгорания. Различают компрессионные и маслосъемные кольца.
Компрессионные кольца (два или три) устанавливают в верхние канавки поршня. Они имеют разрез, называемый замком, и поэтому могут пружинить. В свободном состоянии диаметр кольца должен быть несколько больше диаметра цилиндра. При введении в цилиндр такого кольца в сжатом состоянии оно создает плотное соединение. Для того чтобы обеспечить возможность расширения установленного в цилиндре кольца при нагревании, в замке должен быть зазор 0,2…0,4 мм. С целью обеспечения хорошей приработки компрессионных колец к цилиндрам часто применяют кольца с конусной наружной поверхностью, а также скручивающиеся кольца с фаской на кромке с внутренней или наружной стороны. Благодаря наличию фаски такие кольца при установке в цилиндр перекашиваются в сечении, плотно прилегая к стенкам канавок на поршне.
Маслосъемные кольца (одно или два) удаляют масло со стенок цилиндра, не позволяя ему попадать в камеру сгорания. Они располагаются на поршне под компрессионными кольцами. Обычно маслосъемные кольца имеют кольцевую канавку на наружной цилиндрической поверхности и радиальные сквозные прорези для отвода масла, которое по ним проходит к дренажным отверстиям в поршне (см. рис. а). Кроме маслосъемных колец с прорезями для отвода масла используются составные кольца с осевыми и радиальными расширителями.
Для предотвращения утечки газов из камеры сгорания в картер через замки поршневых колец необходимо следить за тем, чтобы замки соседних колец не располагались на одной прямой.
Поршневые кольца работают в сложных условиях. Они подвергаются воздействию высоких температур, а смазывание их наружных поверхностей, перемещающихся с большой скоростью по зеркалу цилиндра, недостаточно. Поэтому к материалу для поршневых колец предъявляются высокие требования. Чаще всего для их изготовления применяют высокосортный легированный чугун. Верхние компрессионные кольца, работающие в наиболее тяжелых условиях, обычно покрывают с наружной стороны пористым хромом. Составные маслосъемные кольца изготавливают из легированной стали.
Поршневой палец служит для шарнирного соединения поршня с шатуном. Он представляет собой трубку, проходящую через верхнюю головку шатуна и установленную концами в бобышки поршня. Крепление поршневого пальца в бобышках осуществляется двумя стопорными пружинными кольцами, расположенными в специальных канавках бобышек. Такое крепление позволяет пальцу (в этом случае он называется плавающим) проворачиваться. Вся его поверхность становится рабочей, и он меньше изнашивается. Ось пальца в бобышках поршня может быть смещена относительно оси цилиндра на 1,5…2,0 мм в сторону действия большей боковой силы. Благодаря этому уменьшается стук поршня в непрогретом двигателе.
Поршневые пальцы изготавливают из высококачественной стали. Для обеспечения высокой износоустойчивости их наружную цилиндрическую поверхность подвергают закалке или цементации, а затем шлифуют и полируют.
Поршневая группа состоит из довольно большого числа деталей (поршень, кольца, палец), масса которых по технологическим причинам может колебаться; в некоторых пределах. Если различие в массе поршневых групп в разных цилиндрах будет значительным, то при работе двигателя возникнут дополнительные инерционные нагрузки. Поэтому поршневые группы для одного двигателя подбирают так, чтобы они несущественно отличались по массе (для тяжелых двигателей не более чем на 10 г).
Шатунная группа кривошипно-шатунного механизма состоит из:
Шатун соединяет поршень с кривошипом коленчатого вала и, преобразуя возвратно-поступательное движение поршневой группы во вращательное движение коленчатого вала, совершает сложное движение, подвергаясь при этом действию знакопеременных ударных нагрузок. Шатун состоит из трех конструктивных элементов: стержня 2, верхней (поршневой) головки 1 и нижней (кривошипной) головки 3. Стержень шатуна обычно имеет двутавровое сечение. В верхнюю головку для уменьшения трения запрессовывают бронзовую втулку 6 с отверстием для подвода масла к трущимся поверхностям. Нижнюю головку шатуна для обеспечения возможности сборки с коленчатым валом выполняют разъемной. У бензиновых двигателей разъем головки обычно расположен под углом 90° к оси шатуна. У дизелей нижняя головка шатуна 7, как правило, имеет косой разъем. Крышка 4 нижней головки крепится к шатуну двумя шатунными болтами, точно подогнанными к отверстиям в шатуне и крышке для обеспечения высокой точности сборки. Чтобы крепление не ослабло, гайки болтов стопорят шплинтами, стопорными шайбами или контргайками. Отверстие в нижней головке растачивают в сборе с крышкой, поэтому крышки шатунов не могут быть взаимозаменяемыми.
Рис. Детали шатунной группы:
1 - верхняя головка шатуна; 2 - стержень; 3 - нижняя головка шатуна; 4 - крышка нижней головки; 5 - вкладыши; 6 - втулка; 7 - шатун дизеля; S - основной шатун сочлененного шатунного узла
Для уменьшения трения в соединении шатуна с коленчатым валом и облегчения ремонта двигателя в нижнюю головку шатуна устанавливают шатунный подшипник, который выполнен в виде двух тонкостенных стальных вкладышей 5, залитых антифрикционным сплавом. Внутренняя поверхность вкладышей точно подогнана к шейкам коленчатого вала. Для фиксации вкладышей относительно головки они имеют отогнутые усики, входящие в соответствующие пазы головки. Подвод масла к трущимся поверхностям обеспечивают кольцевые проточки и отверстия во вкладышах.
Для обеспечения хорошей уравновешенности деталей кривошипно-шатунного механизма шатунные группы одного двигателя (как и поршневые) должны иметь одинаковую массу с соответствующим ее распределением между верхней и нижней головками шатуна.
В V-образных двигателях иногда используются сочлененные шатунные узлы, состоящие из спаренных шатунов. Основной шатун 8, имеющий обычную конструкцию, соединен с поршнем одного ряда. Вспомогательный прицепной шатун, соединенный верхней головкой с поршнем другого ряда, нижней головкой шарнирно крепится с помощью пальца к нижней головке основного шатуна.
Соединенный с поршнем посредством шатуна, воспринимает действующие на поршень силы. На нем возникает вращающий момент, который затем передается на трансмиссию, а также используется для приведения в действие других механизмов и агрегатов. Под влиянием резко изменяющихся по величине и направлению сил инерции и давления газов коленчатый вал вращается неравномерно, испытывая крутильные колебания, подвергаясь скручиванию, изгибу, сжатию и растяжению, а также воспринимая тепловые нагрузки. Поэтому он должен обладать достаточной прочностью, жесткостью и износостойкостью при сравнительно небольшой массе.
Конструкции коленчатых валов отличаются сложностью. Их форма определяется числом и расположением цилиндров, порядком работы двигателя и числом коренных опор. Основными частями коленчатого вала являются коренные шейки 3, шатунные шейки 2, щеки 4, противовесы 5, передний конец (носок 1) и задний конец (хвостовик 6) с фланцем.
К шатунным шейкам коленчатого вала присоединяют нижние головки шатунов. Коренными шейками вал устанавливают в подшипниках картера двигателя. Соединяются коренные и шатунные шейки при помощи щек. Плавный переход от шеек к щекам, называемый галтелью, позволяет избежать концентрации напряжений и возможных поломок коленчатого вала. Противовесы предназначены для разгрузки коренных подшипников от центробежных сил, возникающих на кривошипах вала во время его вращения. Их, как правило, изготавливают как единое целое со щеками.
Для обеспечения нормальной работы двигателя к рабочим поверхностям коренных и шатунных шеек необходимо подавать моторное масло под давлением. Масло поступает из отверстий в картере к коренным подшипникам. Затем оно через специальные каналы в коренных шейках, щеках и шатунных шейках попадает к шатунным подшипникам. Для дополнительной центробежной очистки масла в шатунных шейках имеются грязеуловительные полости, закрытые заглушками.
Коленчатые валы изготавливают методом ковки или литья из среднеуглеродистых и легированных сталей (может применяться также чугун высококачественных марок). После механической и термической обработки коренные и шатунные шейки подвергают поверхностной закалке (для повышения износостойкости), а затем шлифуют и полируют. После обработки вал балансируют, т. е. добиваются такого распределения его массы относительно оси вращения, при котором вал находится в состоянии безразличного равновесия.
В коренных подшипниках применяют тонкостенные износостойкие вкладыши, аналогичные вкладышам шатунных подшипников. Для восприятия осевых нагрузок и предотвращения осевого смещения коленчатого вала один из его коренных подшипников (обычно передний) делают упорным.
Маховик крепится к фланцу хвостовика коленчатого вала. Он представляет собой тщательно сбалансированный чугунный диск определенной массы. Кроме обеспечения равномерного вращения коленчатого вала маховик способствует преодолению сопротивления сжатия в цилиндрах при пуске двигателя и кратковременных перегрузок, например, при трогании ТС с места. На ободе маховика закреплен зубчатый венец для пуска двигателя от стартера. Поверхность маховика, которая соприкасается с ведомым диском сцепления, шлифуют и полируют.
Рис. Коленчатый вал:
1 - носок; 2 - шатунная шейка; 3 - коренная шейка; 4 - щека; 5 - противовес; 6 - хвостовик с фланцем
УСТРОЙСТВО И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ»
Тема № 2. Общее устройство и работа двигателя
Занятие № 2.2. Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)
по подготовке специалистов по ВУС-837 «водители транспортных средств категории «С»
Москва 2011
Тема № 2. Общее устройство и работа двигателя (СЛАЙД № 1)
Занятие № 2.2 Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)
Учебные вопросы (СЛАЙД № 2)
Время: 2 часа.
Место проведения: аудитория.
Вид занятия: лекция.
Методические указания.
Обосновывать обучаемым важность рассматриваемого учебного вопроса. Основные положения давать под запись в конспект.
Приводить конкретные примеры из опыта эксплуатации автомобилей.
Обратить внимание на правильность ведения конспектов.
Учебный материал излагать с использованием кадров в Microsoft PowerPoint, схем и плакатов.
Поддерживать связь с аудиторией.
Контроль качества усвоения учебного материал производить кратким опросом по изложенному материалу.
Подводить итог рассмотренного вопроса и приступать к изложению следующего учебного вопроса.
Сделать выводы по материалу занятия, подвести итог занятия, ответить на вопросы обучаемых. Дать задание на самостоятельную работу.
Введение
При быстром увеличении автомобильного парка в России, значительно увеличился расход горюче-смазочных материалов. Значительно сократить расход ГСМ позволяет правильная эксплуатация КШМ, а также поддержание его в исправном состоянии. Эти требования будут выполнены только в том случае, если проводится своевременное обслуживание автомобиля в установленном объеме.
Правильное выполнения технического обслуживания возлагается на водителей, которые должны знать правила ухода за КШМ и его устройство.
В настоящей лекции рассматривается общее устройство КШМ, принцип его работы, особенности КШМ двигателей КамАЗ-740, ЯМЗ-238, а также основные причины и признаки неисправностей КШМ.
Учебный вопрос № 1.
Назначение, общее устройство, принципы работы КШМ
Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршней, восприятия силы давления газов, во вращательное движение коленчатого вала (рис. 1), (СЛАЙД № 4) .
Рис. 1. Кривошипно-шатунный механизм (СЛАЙД № 4)
Состав КШМ двигателя.
Всостав кривошипно-шатунного механизма двигателя входят две группы деталей: неподвижные и подвижные .
К неподвижным деталям относятся: блок цилиндров, служащий остовом двигателя, картер маховика, цилиндры, головка блока или головка цилиндров и поддон картера. (СЛАЙД № 5)
Подвижными деталями являются поршни с кольцами и поршневыми пальцами, шатун, коленчатый вал, маховик. (СЛАЙД № 6)
Блок цилиндров предназначен для крепления и сборки на нем и внутри его основных механизмов и деталей систем двигателя.
Головка блока - это крышка, закрывающая цилиндры
Поддон - предохраняет от загрязнения детали КШМ
Поршни - для восприятия давления газов во время рабочего хода и передачи усилия через палец и шатун коленчатому валу.
Состав: днище, головка, юбка. Днище - плоское - воспринимает давление газов. Имеет усиливающие ребра (для повышения прочности и отбора тепла).
Головка имеет кольцевые канавки для компрессионных и маслосъемного кольца, служащих для уплотнения камеры сгорания и обеспечения герметичности. При сгорании рабочей смеси или дизельного топлива значительное количество тепла поглощается поршнем и отводится от него поршневыми кольцами к зеркалу цилиндра.
Компрессионные кольца - плотно прилегают к поверхности цилиндра, что предотвращает прорыв газов в картер двигателя и попадания масла со стенок цилиндра в камеру сгорания.
Маслосъемное кольцо - снимает излишки масла со стенок цилиндра и отводит его к пальцу. Две сквозные проточки - для отвода масла внутрь поршня.
Маслосъемное кольцо разборное.
Поршневой палец предназначен для крепления шатуна к поршню и передачи усилия от поршня шатуну. Тип - плавающий.
Шатун - для восприятия усилия от поршневого пальца и передачи его на коленчатый вал, а также для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.
В нижней головке шатуна установлены вкладыши. Вкладыши имеют отверстия для прохода масла. В нижней головке шатуна просверлено отверстие для подачи масла на стенки цилиндра и на распределительный вал.
Коленчатый вал предназначен для восприятия усилий от отдельных шатунов, преобразования вместе с ними поступательного движения во вращательное, и передачи крутящего момента на трансмиссию автомобиля, а также для привода в действие различных механизмов и деталей двигателя (ГРМ, водяного насоса, масляного насоса, вентилятора, насоса гидроусилителя, генератора, компрессора). КВ - стальной, с каналами для смазки коренных и шатунных шеек и центробежными ловушками для очистки масла.
Шатунные шейки и щеки образуют КРИВОШИП. Противовесы - для разгрузки коренных подшипников от действия инерционных сил, а также для уравновешивания КВ от действия моментов центробежных сил.
Маховик - для накопления энергии в течение рабочего хода, вращения КВ во время вспомогательных тактов, уменьшения неравномерности вращения вала, сглаживания момента перехода деталей КШМ через мертвые точки, облегчения пуска двигателя и трогания автомобиля с места. На обод устанавливается зубчатый венец для пуска двигателя от стартера. Маховик крепится к фланцу коленчатого вала стальными высококачественными болтами. Коленчатый вал в сборе с маховиком и сцеплением подвергают статической и динамической балансировке, чтобы неуравновешенные силы инерции не вызывали вибрации двигателя и сильного износа коренных подшипников.
Принцип работы кривошипно-шатунного механизма. (СЛАЙД № 7).
Поршень наиболее удален от коленчатого вала. Шатун и кривошип (щеки) коленчатого вала как бы вытянулись в одну линию. В цилиндре начинает гореть топливо. Расширяющиеся газы (продукты горения) начинают перемещать поршень в сторону коленчатого вала, шатун вместе с поршнем также перемещается. В это время нижняя головка шатуна, связанная с коленчатым валом, поворачивает коленчатый вал относительно его оси. Повернув коленчатый вал на 180°, нижняя головка шатуна вместе с шатунной шейкой начнет двигаться обратно в исходное положение в сторону поршня. Поэтому поршень также начнет обратное движение. Таким образом, поршень то удаляется, то приближается к коленчатому валу. В этих крайних точках поршень, как бы мгновенно останавливается и его скорость равна нулю. Поэтому такие точки назвали „мертвыми". Положение, занимаемое поршнем, когда он наиболее удален от коленчатого вала - верхняя мертвая точка, - сокращенно называют в. м. т., а положение, когда поршень наиболее приближен к коленчатому валу, - нижняя мертвая точка, - н. м. т.
Рис. 2. Принцип работы кривошипно-шатунного механизма (СЛАЙД № 7)
Выводы по вопросу .
Учебный вопрос № 2
Особенности устройства основных деталей КШМ изучаемых двигателей
Блок - картер . У двигателей КамАЗ-740, ЯМЗ-238 блок - картер представляет собой единую отливку, объединяющую блок цилиндров и верхнюю половину картера. Блок цилиндров предназначен для крепления и сборки на нем и внутри его основных механизмов и деталей систем двигателя (СЛАЙД № 9).
У V-образных двигателей КамАЗ-740 (рис. 3) и ЯМЗ-238 в верхней части блока цилиндров имеются две обработанные поверхности (плоскости), на которые устанавливаются головки. Нижняя часть блока заканчивается обработанным фланцем для присоединения смазочной емкости.
В средней части блока цилиндров имеются отверстия для установки подшипников скольжения под опорные шейки распределительного вала. Плоскость разъема блока может проходить по оси коленчатого вала или быть смещенной относительно нее вниз. К нижней части блок-картера крепится стальная штампованная смазочная емкость, служащий резервуаром для масла. По каналам в блоке масло из смазочной емкости подается к трущимся деталям двигателя.
Блоки цилиндров двигателей КамАЗ-740 и ЯМЗ-238 отлиты из легированного серого чугуна заодно с верхней частью картера. Они имеют обработанные посадочные отверстия для гильз цилиндров, а на поверхностях, сопрягаемых с головками, имеются отверстия для подачи охлаждающей жидкости из водяной рубашки в головки блока цилиндров.
Для КамАЗ-740 левый ряд цилиндров смещен относительно правого вперед на 29,5 мм. Для ЯМЗ-238 наоборот правый по отношению к левому на 35 мм, что вызвано установкой на одной шатунной шейке коленчатого вала двух шатунов.
Картерная часть блока связана с крышками коренных подшипников коренными и стяжными болтами. Центрирование крышек коренных подшипников производится горизонтальными штифтами, которые запрессованы на стыке между блоком и крышками, но большей частью входящими в блок для предотвращения их выпадения при снятии крышек.
Кроме того, крышка пятой коренной опоры центрируется в продольном направлении двумя вертикальными штифтами, обеспечивающими точность совпадения расточек под упорные полукольца коленчатого вала на блоке и крышках.
Расточка блока цилиндров под вкладыши коренных подшипников производится в сборе с крышками, поэтому крышки коренных подшипников не взаимозаменяемые и устанавливаются в строго определенном положении. Они изготовлены из высокопрочного чугуна. Крепление крышек осуществляется с помощью вертикальных и горизонтальных стяжных болтов, которые затягиваются с регламентированным моментом. Для двигателя КамАЗ-740 болты крепления с моментом затяжки 275-295 Н∙м (28-30 кгс∙м), а стяжные болты с моментом затяжки 147-167 Н∙м (15-16 кгс∙м). На каждой крышке нанесен порядковый номер опоры, нумерация которых начинается с переднего торца блока. Для двигателя ЯМЗ-238, вертикальные болты затягиваются с моментом 425-455 Н∙м (43-47 кгс∙м), а горизонтальные – 97-117 Н∙м (10-12 кгс∙м). Крышки также не взаимозаменяемые, каждая из них имеет свой номер.
На двигателе КамАЗ-740 спереди к блоку крепится крышка, закрывающая гидромуфту привода вентилятора. Сзади – картер маховика, который служит крышкой механизма привода агрегатов, расположенного на заднем торце блока. На картере маховика справа размещен фиксатор, применяемый для установки угла опережения впрыскивания топлива и регулирования тепловых зазоров в клапанном механизме. Ручка фиксатора при эксплуатации установлена в верхнем положении. В нижнее положение ее устанавливают при регулировочных работах, при этом фиксатор находится в зацеплении с маховиком, а поршень первого цилиндра – в ВМТ на такте сжатия.
На двигателе ЯМЗ-238 к передней части блока цилиндров крепится крышка, закрывающая шестерни распределения, а к задней плоскости блока присоединен картер сцепления. На правой боковой стенке блока цилиндров имеются два обработанных кронштейна для крепления стартера.
Рис. 3. Блок цилиндров V-образного двигателя (СЛАЙД № 9):
1 – блок цилиндров; 2 – крышка коренного подшипника коленчатого вала;
3 – болт крепления крышки; 4 – болт стяжной крепления крышки
Гильзы цилиндров . На двигателях установлены гильзы «мокрого» типа, легкосъемные, изготовлены из специального чугуна, объемно закалены для повышения износостойкости. Зеркало гильзы обработано хонингованием.
Верхняя часть гильзы уплотнена в результате зажима верхнего фланца гильзы между блоком и головкой через прокладку. В соединении «гильза – блок цилиндров» водяная полость уплотнена резиновыми кольцами. В верхней части кольцо установлено под бурт в проточку гильзы, а в нижней - в расточки блока.
Преимущественное применение в двигателях мокрых гильз связано с тем, что они обеспечивают лучший отвод тепла. Это повышает работоспособность и срок службы деталей цилиндропоршневой группы.
Головки цилиндров КамАЗ-740 (рис. 4) отдельные на каждый цилиндр, изготовлены из алюминиевого сплава, для охлаждения имеют полость, сообщающуюся с полостью охлаждения блока.
Каждая головка цилиндра устанавливается на два направляющих штифтах, запрессованных в блок цилиндров, и крепится четырьмя болтами 3 из легированной стали. В головке выполнено отверстие слива моторного масла из-под клапанной крышки в штанговую полость. Окна впускного и выпускного каналов расположены на противоположных сторонах головки цилиндров.
Рис. 4. Головка цилиндра с клапанами в сборе двигателя КамАЗ-740: (СЛАЙД №10):
1 – головка цилиндра; 2 – прокладка крышки головки цилиндра; 3 – болт крепления головки;
4 – крышка головки цилиндра; 5 – болт крепления крышки; 6 – прокладка-заполнитель;
7 – прокладка уплотнительная головки цилиндра
Стык «головка цилиндров – гильза» (газовый стык) – беспрокладочный. Герметичность уплотнения обеспечивается высокой точностью обработки сопрягаемых поверхностей уплотнительного кольца и гильзы цилиндра. Для уменьшения вредных объемов в газовом стыке установлена фторопластовая прокладка-заполнитель. Применение прокладки-заполнителя снижает удельный расход топлива и дымность отработавших газов.
Для уплотнения перепускных каналов охлаждающей жидкости в отверстия днища головки установлены уплотнительные кольца из силиконовой резины.
Пространство между головкой и блоком, отверстия стока моторного масла и штанговые отверстия уплотнены прокладкой головки цилиндра из термостойкой резины. На прокладке дополнительно выполнены уплотнительные бурт втулки подачи масла и канавка слива масла в штанговые отверстия.
Каждая головка цилиндров закрывается крышкой головки цилиндров 4 (рис. 5) и крепится болтом 5.
В отличие от двигателя КамАЗ-740.11 на ЯМЗ-238 головки общие для каждого ряда цилиндров отлиты из серого чугуна. Устанавливаются на шпильки и крепятся гайками через сталеасбестовую прокладку. Сверху каждая головка закрывается крышкой через резиновую маслостойкую прокладку (рис. 5).
Рис. 5. Головка цилиндров двигателя ЯМЗ-238 (СЛАЙД №11):
1 – головка цилиндров; 2 – прокладка крышки головки цилиндра; 3 – гайка крепления головки; 4 – крышка головки цилиндров; 5 – барашки крепления крышки; 6 – шпилька крепления головки; 7 – прокладка головки цилиндра; 8 – седло клапана; 9 – шайба; 10 – шпилька впускного коллектора; 11 – пробка заливной горловины
Каждая головка является общей для четырех цилиндров. В верхнюю часть головки запрессованы направляющие втулки клапанов. У каждого цилиндра головка крепится шестью равномерно расположенными шпильками 6. В нижней части головки выполнены отверстия для запрессовки седел клапанов. На верхней плоскости головки размещены клапаны с пружинами, коромысла клапанов со стойками, а также латунные стаканы под форсунки. Сверху головка цилиндров закрыта стальной штампованной крышкой 4, которая крепится к головке барашками 5. Уплотнение между крышкой и головкой обеспечивается прокладкой 2. На крышке имеется закрываемая пробкой 11 горловина для заливки в картер масла.
Особое внимание необходимо обратить на последовательность затяжки гаек и болтов крепления головок блока цилиндров. На двигателях КамАЗ-740.11, ЯМЗ-238 затяжку болтов и гаек проводят в последовательности, указанной на рис. 6.
Рис. 6. Последовательность затяжки гаек (болтов) крепления головок блока
цилиндров: (СЛАЙД №12):
а – двигателей ЯМЗ-238; б – КамАЗ-740
Рассмотрим поршневую группу и шатуны.
Поршень. При такте рабочего хода поршень воспринимает давление газов и передает его через шатуны на коленчатый вал. Поршень состоит из трех основных частей (: (СЛАЙД №13): днища 5, уплотняющей части 6 с проточенными в ней канавками для поршневых колец 3, 4 и юбки 7, поверхность которой соприкасается с зеркалом цилиндра. Днище поршня с внутренней поверхностью головки цилиндра, образующее камеру сгорания, непосредственно воспринимает давление газов: оно может быть плоским, выпуклым, а на КамАЗ-740.11 и ЯМЗ-238 - фасонным. Поршни КАМАЗ и Урала (ЯМЗ) (рис. 7).
Рис. 7. Поршни: (СЛАЙД №14):
а – карбюраторных двигателей; б – дизелей КамАЗ; в – дизелей ЯМЗ
Значительное влияние на процесс смесеобразования, как в карбюраторных, так и в дизельных двигателях, имеют формы камер сгорания. От того, как исполнена камера сгорания на двигателе, и зависит конструкция поршня (рис. 7).
Поршни дизелей (рис. 6, б, в) отлиты из алюминиевого сплава. В головках поршней выполнена камера сгорания, которая у КамАЗ-740.11 смещена относительно оси поршня в сторону от выточек под клапаны на 5 мм, а на ЯМЗ-238 расположена по центру. На цилиндрической головке поршня имеется три (на ЯМЗ-238 – четыре) канавки: верхние служат для установки в них компрессионных колец, а одна нижняя – для установки маслосъемного разборного кольца. В средней части поршень имеет две бобышки с отверстиями диаметром для поршневого пальца. Юбка поршня имеет форму конуса овального сечения, что придает ей необходимую прочность. Кроме того, в нижней части юбки поршня двигателя КамАЗ-740.11 имеются боковые выемки для проходов противовеса коленчатого вала.
Чтобы уменьшить силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс, поршни, как правило, изготовляют из легких кремнистых алюминиевых сплавов для уменьшения их массы. Для двигателя подбирают поршни, масса которых не отличается более чем на 2-8 г.
Поршневые кольца . Как ранее говорилось, основная функция поршневых колец – уплотнение камеры сгорания и обеспечение герметичности соединения деталей поршень – цилиндр – канавки. Кроме того, при сгорании рабочей смеси значительное количество тепла поглощается поршнем и отводится от него поршневыми кольцами.
Конструктивно поршневое кольцо (рис.8) представляет собой плоскую разрезную пружину с зазором, который называется замком. Замок позволяет устанавливать кольца на поршень и обеспечивает свободное расширение их при нагревании в процессе работы двигателя. Поршневые кольца делятся на компрессионные и маслосъемные.
Рис. 8. Поршневые кольца: (СЛАЙД №14):
а – типы поршневых колец; б – расположение колец на поршне
Компрессионные кольца 2 (рис. 8, а) подбирают таким образом, чтобы они свободно прокатывались по канавке поршня. При установке поршня в цилиндр кольца сжимаются до диаметра цилиндра и плотно прилегают к его поверхности, что предотвращает прорыв газов в картер двигателя и попадание масла со стенок цилиндра в камеру сгорания.
Маслосъемное кольцо 3 снимает излишки масла со стенок цилиндра и отводит его в смазочную ёмкость.
Поршневые кольца изготавливают из легированного чугуна. Поверхность верхнего компрессионного кольца для повышения износостойкости подвергают пористому хромированию, а остальные кольца для ускорения приработки покрывают тонким слоем олова или молибдена.
Чугунное маслосъемное кольцо 3 отличается от компрессионного прорезями 1 для прохода масла. В канавке поршня под маслосъемное кольцо сверлят один или два ряда отверстий для отвода масла внутрь поршня. На многих двигателях применяют стальные составные маслосъемные кольца.
На двигателях КамАЗ-740 установлены два компрессионных кольца и одно маслосъемное, а на ЯМЗ-238 – три компрессионных кольца и одно маслосъемное. Компрессионные кольца в своем сечении имеют трапециидальную форму. Верхнее кольцо покрыто хромом, нижнее – молибденом (на ЯМЗ-238 - оловом). Маслосъемное кольцо коробчатого сечения с витым пружинным расширителем и хромированной рабочей поверхностью.
Маслосъемное кольцо разборное, стальное, имеет два кольцевых диска, радиальный и осевой расширители. Два кольцевых диска снимают с зеркала цилиндра лишнее масло, которое через отверстия в поршне отводится в картер двигателя. Рабочая цилиндрическая поверхность стальных дисков покрывается твердым хромом. Замок колец прямой. После установки колец в цилиндр монтажный зазор в замке должен быть 0,3-0,5 мм. Замки всех колец при установке их на поршень располагают по окружности под углом 120°. При установке стального составного маслосъемного кольца на равные угловые интервалы смещаются только замки компрессионных колец.
Поршневой палец - предназначен для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна. Через пальцы передаются значительные усилия, поэтому их изготавливают из легированных или углеродистых сталей с последующей цементацией или закалкой токами высокой частоты. Поршневой палец 10 (рис. 9) представляет собой толстостенную трубку с тщательно отшлифованной наружной поверхностью, проходящую через верхнюю головку шатуна и концами опирающуюся на бобышки 2 поршня (рис. 8). По способу соединения с шатуном наибольшее распространение получили плавающие поршневые пальцы, которые свободно поворачиваются в бобышках и во втулке, установленной в верхней головке шатуна. Осевое перемещение поршневого пальца ограничивается стопорными кольцами 9 (рис. 9), расположенными в выточках бобышек поршня.
Рис. 9. Шатунно-поршневая группа двигателя КамАЗ-740 (СЛАЙД №15):
1 – поршень; 2 – втулка верхней головки шатуна; 3 – шатун; 4 – шатунный болт; 5 – крышка шатуна; 6 – гайки; 7 – метки спаренности; 8 – вкладыш нижней головки шатуна; 9 – стопорное кольцо; 10 – палец; 11 – маслосъемное кольцо; 12 – компрессионные кольца
Шатун - с лужит для соединения поршня с кривошипом коленчатого вала и обеспечивает при такте рабочего хода передачу усилия от давления газов на поршень к коленчатому валу, а при вспомогательных тактах – наоборот, от коленчатого вала к поршню.
Шатуны 3 двигателей ЯМЗ-238 и КамАЗ-740 двутаврового сечения, состоят из верхней головки, нижней головки и крышки 5. Нижняя головка шатуна снабжена сменными вкладышами 8, верхняя головка – запрессованной бронзовой втулкой 2.
Для смазки поршневого пальца в верхней головке шатуна имеется вырез, а во втулке – отверстие, совпадающее с вырезом в шатуне. В стержне шатуна при принудительном смазывании плавающего поршневого пальца (ЯМЗ-238) сверлится сквозное отверстие – масляный канал.
Нижнюю головку шатуна, как правило, делают разъемной в плоскости, перпендикулярной к оси шатуна. В тех случаях, когда нижняя головка имеет значительные размеры и превышает диаметр цилиндра (ЯМЗ-238), плоскость разъема головки выполнена под углом (косой срез), что позволяет монтировать шатун через цилиндр при ремонте за счет уменьшения радиуса окружности, описываемой нижней частью шатуна.
Крышка шатуна изготавливается из той же стали, что и шатун, и обрабатывается совместно с нижней головкой, поэтому перестановка крышек с одного шатуна на другой не допускается. На шатунах и крышках с этой целью делаются метки 7. Чтобы обеспечить высокую точность при сборке нижней головки шатуна, его крышку 5 фиксируют шлифованными поясками болтов 4, которые затягивают гайками 6 и стопорят шплинтами или шайбами. В нижнюю головку устанавливают шатунный подшипник в виде тонкостенных стальных вкладышей 8, которые с внутренней стороны покрыты слоем антифрикционного сплава.
От осевого смещения и проворачивания вкладыши удерживаются выступами (усиками), которые входят в канавки нижней головки шатуна и его крышки.
Для лучшей уравновешенности кривошипно-шатунного механизма разница в массе шатунов не должна превышать 6-8 г. В V-образных двигателях на каждой шатунной шейке коленчатого вала расположены два шатуна. В этих двигателях для правильной сборки шатунно-поршневой группы поршни и шатуны устанавливают строго по меткам.
На крышке и стержне шатуна дизеля КамАЗ-740 метки выбивают в виде трехзначных номеров. Кроме того, на крышке и шатуне выбивают порядковый номер цилиндра.
У шатуна ЯМЗ-238 (рис. 10) на крышке и шатуне со стороны короткого болта выбит порядковый номер цилиндра. На стыке со стороны длинного болта выбиты метки спаренности в виде двузначного числа, одинакового для шатуна и крышки, и риски, охватывающей шатун и крышку.
Рис. 9. Поршень с шатуном (СЛАЙД №15):
1 – поршень; 2 – стопорное кольцо; 3 – шатун; 4 – вкладыши; 5 – крышка шатуна; 6 – замковая шайба; 7 – длинный болт крышки шатуна; 8 – короткий болт; 9 – втулка; 10 – поршневой палец; 11 – маслосъемные кольца; 12 – компрессионные кольца; 13 – тороидальная камера сгорания
Коленчатый вал воспринимает силу давления газов на поршень и силы инерции возвратно-поступательно движущихся и вращающихся масс кривошипно-шатунного механизма.
Силы, передающиеся поршнями на коленчатый вал, создают крутящий момент, который при помощи трансмиссии передается на колеса автомобиля.
Коленчатый вал двигателя КамАЗ-740 (рис. 11), ЯМЗ-238 (рис. 12) стальной, изготовлен горячей штамповкой, подвергается азотированию или закалкой токами высокой частоты шатунных и коренных шеек. Имеет пять коренных опор и четыре шатунные шейки. В шатунных шейках вала выполнены внутренние полости, которые сообщаются с масляными каналами в коренных шейках.
Рис. 11. Коленчатый вал двигателя КамАЗ-740 в сборе (СЛАЙД №16):
1 – передний противовес; 2 – шестерня привода масляного насоса; 3 – втулка; 4 – заглушка шатунной шейки; 5 – задний противовес; 6 – ведущая шестерня; 7 – маслоотражатель; 8 – коленчатый вал
Рис. 12. Коленчатый вал двигателя ЯМЗ-238 с маховиком (СЛАЙД №16):
1 – коленчатый вал; 2 – нижний вкладыш подшипника; 3 – маховик; 4 – полукольцо упорного подшипника; 5 – правая замковая пластинка; 6 – болт крепления маховика; 7 – задний маслоотражатель; 8 – верхний вкладыш подшипника; 9 – передний маслоотражатель; 10 – замковая шайба; 11 – гайка крепления переднего противовеса; 12 – шкив; 13 – шайба шкива; 14 – болт шкива; 15 – передний противовес; 16 – шестерня коленчатого вала; 17 – шпонка
В этих полостях под действием центробежной силы оседают загрязнения моторного масла. Загрязняющие частицы скапливаются во втулках 3 (рис. 11). Полости снаружи закрыты заглушками 4. Уплотнение коленчатого вала обеспечивается резиновыми самоподжимными сальниками, установленными в картере маховика и крышке распределительных шестерен.
На носке и хвостовике коленчатого вала установлены: шестерня 2 привода масляного насоса и ведущая шестерня 6 в сборе с маслоотражателем 7. Выносные противовесы 1 и 5 съемные, закреплены на валу прессовой посадкой
На двигателе КамАЗ-740 осевые перемещения коленчатого вала ограничены четырьмя сталеалюминевыми полукольцами, установленными в проточках задней коренной опоры так, чтобы сторона с канавками прилегала к упорным торцам вала, а ус входил в паз на крышке заднего коренного подшипника.
На двигателе ЯМЗ-238 (рис. 12) для уравновешивания двигателя и разгрузки коренных подшипников от инерционных сил возвратно-поступательно движущихся масс поршней и шатунов и неуравновешенных центробежных сил на щеках коленчатого вала установлены противовесы, в сборе с которыми вал балансируется. Кроме того, в систему уравновешивания входят выносные массы, расположенные в маховике и закрепленные в виде противовеса на носке коленчатого вала. От осевых смещений вал фиксируется четырьмя бронзовыми полукольцами, установленными в выточках задней коренной опоры.
Коренные и шатунные шейки отлиты полыми. Полости шатунных шеек герметично закрыты резьбовыми пробками.
Задний конец коленчатого вала уплотняется сальником, состоящим из двух полуколец, изготовленных из пропитанного графитом асбестового шнура. Полукольца заложены в обоймы и работают, непосредственно соприкасаясь с полированной поверхностью шейки коленчатого вала.
Маховик (рис. 13) служит для обеспечения вывода поршней из мертвых точек, более равномерного вращения коленчатого вала многоцилиндрового двигателя при его режиме холостого хода, облегчения пуска двигателя, снижения кратковременных перегрузок при трогании автомобиля и передачи крутящего момента агрегатам трансмиссии на всех режимах работы двигателя.
Рис. 13. Маховик двигателя КамАЗ-740 (СЛАЙД №17):
1 – зубчатый венец; 2 – фиксатор маховика; 3 – маховик; 4 – установочная втулка; 5 – сухарь отжимного рычага сцепления; 6 – болт крепления маховика; 7 – упорное пружинное кольцо; 8 – установочная втулка; 9 – манжета первичного вала коробки передач
Маховик 3 изготовляют из чугуна и динамически балансируют в сборе с коленчатым валом. На фланце маховик центрируется в строго определенном положении с помощью штифтов или болтов 6, которыми он крепится к фланцу. На обод маховика напрессован (а на ЯМЗ-238 крепят болтами, которые стопорят замковыми шайбами) зубчатый венец 1, предназначенный для вращения коленчатого вала стартером при пуске двигателя.У дизеля КамАЗ-740 маховик центрируется с помощью двух штифтов и крепится болтами непосредственно к коленчатому валу. На торце или ободе маховика многих двигателей наносятся метки, по которым поршень первого цилиндра можно установить в ВМТ на такте сжатия для установки зажигания у карбюраторных двигателей или момента впрыскивания у дизелей.
Маховик ЯМЗ-238 крепят к коленчатому валу восемью болтами, которые стопорят от самоотвертывания замковыми шайбами (одна шайба на два болта).
Кривошипно-шатунный механизм (КШМ), пожалуй, самая важная система двигателя.
Назначение кривошипно-шатунного механизма – преобразовывать возвратно-поступательное движение во вращательное и обратно.
Все детали кривошипно-шатунного механизма делятся на две группы: подвижные и неподвижные. К подвижным относятся:
К неподвижным:
Поршень похож на перевернутый стакан, в который укладываются кольца. На любом из них присутствуют два вида колец: маслосъемное и компрессионное. Маслосъемных обычно ставят два, а компрессионных – одно. Но бывают и исключения в виде: два таких и два таких — все зависит от типа двигателя.
Шатун изготавливается из двутаврового стального профиля. Состоит из верхней головки, которая соединяется с поршнем при помощи пальца, и нижней – соединение с коленчатым валом.
Коленчатый вал изготавливается в основном из чугуна повышенной прочности. Представляет собой несоосный стержень. Все шейки тщательно шлифуются, с соблюдением необходимых параметров. Существуют коренные шейки — для установки коренных подшипников, и шатунные – для установки через подшипники шатунов.
Роль подшипников скольжения выполняют разрезные полукольца, выполненные в виде двух вкладышей, которые обработаны токами высокой частоты для прочности. Все они покрыты антифрикционным слоем. Коренные крепятся к блоку двигателя, а шатунные — к нижней головке шатуна. Чтобы вкладыши хорошо работали, в них делают канавки для доступа масла. Если вкладыши провернуло – значит, имеется недостаточный подвод масла к ним. Это обычно происходит при засорении масляной системы. Вкладыши ремонту не подлежат.
Продольное перемещение вала ограничивают специальные упорные шайбы. С обоих концов обязательно применение различных сальников для предотвращения выхода масла из системы смазки двигателя.
К передней части коленвала крепится шкив привода системы охлаждения и звездочка, которая приводит в действие распредвал при помощи цепной передачи. На основных моделях выпускаемых сегодня автомобилей ей на замену пришел ремень. К задней части коленчатого вала крепится маховик. Он предусмотрен для устранения дисбаланса вала.
Также на нем стоит зубчатый венец, предназначенный для пуска двигателя. Чтобы при разборке и дальнейшей сборке не возникало проблем – крепеж маховика выполняется по не симметричной системе. От расположения меток его установки зависит и момент зажигания – следовательно, оптимальная работа двигателя. При изготовлении его балансируют вместе с коленчатым валом.
Картер двигателя изготавливается вместе с блоком цилиндров. Он служит основой для крепления ГРМ и КШМ. Имеется поддон, который служит емкостью для масла, а так же для защиты двигателя от деформации. Снизу предусмотрена специальная пробка для слива моторного масла.
На поршень оказывают давление газы, которые вырабатываются при сгорании топливной смеси. При этом он совершает возвратно – поступательные движения, заставляя проворачиваться коленчатый вал двигателя. От него вращательное движение передается на трансмиссию, а оттуда – на колеса автомобиля.
А вот на видео показано как работает КШМ в :
Основные признаки неисправности КШМ:
Кривошипно-шатунный механизм двигателя очень уязвим. Для эффективной работы необходима своевременная замена масла. Лучше всего ее производить на станциях техобслуживания. Даже, если Вы недавно поменяли масло, и приходит пора сезонного ТО – обязательно перейдите на то масло, какое указано в инструкции по эксплуатации машины. Если в работе двигателя возникают какие-то проблемы: шумы, стуки – обращайтесь к специалистам – только в авторизированном центре Вам дадут объективную оценку состояния автомобиля.
Приветствую читателей нашего уютного блога! Сейчас поговорим о сердце наших железных коней, двигателях внутреннего сгорания. А если точнее, в этот раз рассмотрим назначение кривошипно шатунного механизма – одного из ключевых механизмов мотора.
Трудно переоценить назначение кривошипно шатунного механизма. По сути, именно его мы обязаны благодарить за то, что наши железные кони не стоят на месте, а могут перевозить наши бренные тела и дарить нам радость вождения.
Если говорить сухим техническим языком, то назначение кривошипно шатунного механизма (КШМ) предназначено для преобразования энергии сгоревшей топливно-воздушной смеси в механическое вращение.
Естественно, КШМ не монолитная конструкция и состоит из ряда более простых деталей, о которых пойдёт речь ниже.
Условно элементы кривошипно-шатунного механизма можно разделить на две большие подгруппы: подвижные и неподвижные части.
К первой относятся поршни с кольцами и пальцами, шатуны, коленчатый вал (в простонародье коленвал), а также маховик.
Неподвижные элементы КШМ представлены блоком цилиндров и головкой блока цилиндров, картером, а также прокладкой, расположенной между блоком и головкой.
А теперь чуточку подробнее о роли каждого из актёров театра кривошипно-шатунного механизма. Одним из первых удар сгорающей топливно-воздушной смеси принимает на себя .
Этот героический элемент представляет собой металлическую цилиндрическую деталь, грубо говоря, имеющую форму стакана.
На самом деле его форма довольно непростая – с канавками, выпуклостями, отверстиями и вырезами.
Все эти сложности форм нужны не только для эффективной работы мотора, но и для того, чтобы было где разместить поршневые кольца, а также куда вставить поршневой палец, к которому крепится следующая важная деталь механизма – .
Смысл существования шатуна прост, как пять копеек — передача поступательного движения поршня коленчатому валу.
Довольно скучная, но важная роль. Сам по себе шатун выглядит как металлический стержень двутаврового сечения.
С одного его конца находится отверстие для крепления к поршню при помощи поршневого пальца, а с другого – полукольцо, которое надевается на шатунную шейку вала и фиксируется болтовыми соединениями специальной крышкой.
Стоит отметить, что соединение шатуна с коленвалом подвижное – он же должен вращаться.
Важность следующего элемента КШМ сложно переоценить – это .
Конечно, назвать эту деталь валом в привычном понимании довольно трудно – форма у него сложная и всё из-за того, что к нему крепятся все шатунно-поршневые связки двигателя.
Коленвал — ключевой вращающий элемент мотора и ему приходится выдерживать невероятные нагрузки, поэтому и требования к качеству его исполнения и прочности материалов высочайшие.
Основными деталями коленчатого вала являются шатунные шейки (места, куда крепятся шатуны), щёки, коренные шейки и противовесы. Кстати, своё название кривошипно-шатунный механизм получил именно благодаря части коленвала, а если быть точным, кривошипу – так иногда называют связку шатунной шейки и щёк по обе стороны от неё.
Венчает коленчатый вал с одной из сторон .
Нужно отметить, что, несмотря на свою относительную внешнюю простоту, маховик играет сразу несколько ролей.
Во-первых, в его главную задачу входит поддержание равномерного вращения коленвала во время работы мотора.
Во-вторых, именно это скромное металлическое колесо выступает связующим звеном между стартером и всё тем же коленчатым валом, когда Вы поворачиваете ключ зажигания для запуска двигателя.
Практически все подвижные части кривошипно-шатунного механизма располагаются в блоке цилиндров, а закрывает всё это крутящееся и вращающееся безобразие от наших с Вами глаз головка блока цилиндров.
В неё, как правило, встроены клапаны, свечи и каналы для подвода охлаждающей жидкости, масла, а также воздушно-топливной смеси.
Нужно отметить, что именно вместе с головкой обуславливают такой немаловажный параметр двигателя, как его масса.
В классическом исполнении эти элементы изготавливаются из чугуна, но, благодаря современным технологиям, автопроизводители всё чаще применяют алюминий в их конструкции, что благотворно влияет на вес мотора и, как следствие, всего автомобиля.
Применение лёгких сплавов стало возможным даже в столь критичном элементе блока, как гильзы цилиндров (в них перемещаются вверх и вниз поршни), которые должны обладать стойкостью к износу и выдерживать высокие температуры.
В заключение, дорогие наши читатели, хотелось бы сказать несколько слов о видах компоновки двигателей внутреннего сгорания и схемах расположения цилиндров.
Автомобильные концерны комплектуют свои творения моторами нескольких видов, а именно:
С точки зрения баланса, самыми оптимальными являются рядные и оппозитные двигатели.
Первые довольно распространены в автомире – рядные четырёхцилиндровые агрегаты встречаются сплошь и рядом, а вот судьба оппозитных не столь публична – они стали синонимом некой эксклюзивности и «клубности».
Так, к примеру, их можно встретить в недрах спортивных Porsche или Subaru.
Оптимальным же сочетанием характеристик обладают V-образные и их родственные W-образные двигатели. На их базе строят как доступные для среднестатистического автолюбителя машины, так и сумасшедшие суперкары, стоимость которых столь же невероятна, как и характер.
Работа W-образного двигателя:
//www.youtube.com/watch?v=xKBpiNorQYQ
Уважаемые посетители блога, в этой небольшой статье мы попытались прояснить назначение кривошипно шатунного механизма, рассмотреть его в общих чертах его компоненты. Буду признателен за подписку.
Читайте статьи на блоге и повышайте свой профессиональный уровень.
