Устройство кривошипно-шатунного механизма двигателя отечественных автомобилей

Кривошипно-шатунный механизм двигателей автомобилей ГАЗ-69, ГАЗ-63 и ГАЗ-51 А в основном имеет одинаковые (унифицированные) детали, за исключением блока цилиндров, головки блока цилиндров и коленчатого вала, которые различаются размерами и конструктивным выполнением, зависящими от количества цилиндров двигателя и шатунов.

Блок цилиндров отлит из специального чугуна. Чтобы уменьшить износ цилиндров, в их верхнюю часть запрессовываются гильзы из кислотоупорного чугуна. Длина гильзы 50 мм, толщина стенок 2 мм. Блок цилиндров имеет рубашку охлаждения по всей длине цилиндров.

Коренные подшипники коленчатого вала снабжены взаимозаменяемыми тонкостенными вкладышами из малоуглеродистой стальной ленты, залитой баббитом специального состава. Вкладыши удерживаются от провертывания при помощи фиксирующих выступов, входящих в пазы, имеющиеся в блоке и крышке. Крышки коренных подшипников крепятся двумя болтами.

Головка блока цилиндров отлита из алюминиевого сплава и крепится к блоку шпильками. Порядок затяжки гаек показан на рисунке а и б.

Между блоком цилиндров и головкой блока цилиндров устанавливается прокладка из асбестового полотна, пропитанного графитом. В прокладке имеются окна, окантованные жестью. Поршень отлит из алюминиевого сплава. Днище поршня плоское, юбка эллиптической формы с П-образной прорезью. При установке поршня в цилиндр эта прорезь должна быть обращена в сторону, противоположную клапанной коробке. На головке поршня выполнены пять кольцевых канавок. Верхняя канавка уменьшает нагрев верхнего компрессионного кольца, остальные канавки служат для установки поршневых колец. Для улучшения приработки поршни покрыты тонким слоем олова.

На поршень устанавливаются по два одинаковых компрессионных и по два одинаковых маслосъемных кольца. Верхнее компрессионное кольцо с наружной стороны хромируют, чтобы повысить его износостойкость. Для лучшей приработки второе компрессионное кольцо и маслосъемные кольца подвергаются лужению. С этой же целью на внутренней цилиндрической поверхности обоих компрессионных колец делается фаска, в результате чего кольца при установке их в цилиндр несколько перекашиваются (скручиваются) и соприкасаются с цилиндром не всей плоскостью, а только нижней кромкой.

Поршневые пальцы плавающего типа, пустотелые, изготавливаются из стали. Наружная поверхность поршневых пальцев подвергается поверхностной закалке на глубину 1 —1,5 мм. От осевых перемещений пальцы удерживаются круглыми пружинными кольцами, устанавливаемыми в кольцевых канавках обеих бобышек поршня.

Шатуны стальные двутаврового сечения, симметричные у двигателя ГАЗ-69 и несимметричные у двигателей ГАЗ-63 и ГАЗ-51А.

Рис. Порядок затяжки болтов и гаек головок блоков цилиндров: а — двигателя автомобиля ГАЗ-69; б — двигателя автомобиля ГАЗ-63; в — двигателя автомобиля ЗИЛ-157К

В верхнюю головку шатуна запрессована втулка из оловянистой бронзы. Во втулке выполнено отверстие, которое совпадает с прорезью в верхней головке шатуна; оно предназначается для смазки поршневого пальца.

Нижняя головка шатуна снабжена взаимозаменяемыми тонкостенными вкладышами из малоуглеродистой стальной ленты, залитой баббитом специального состава. Вкладыши удерживаются от провертывания фиксирующими выступами, входящими в пазы в нижней головке шатуна. Во вкладышах имеются отверстия для прохода масла. У вкладыша, устанавливаемого в шатун, это отверстие совпадает с отверстием в нижней головке шатуна, выходящим наружу в месте перехода головки в тело шатуна. Через это отверстие выбрасывается смазка к цилиндрам и деталям распределительного механизма.

Крышка нижней головки шатуна крепится к шатуну двумя болтами.

Коленчатый вал стальной, кованый, с противовесами. Шатунные и коренные шейки подвергаются поверхностной закалке. Они соединены сверлениями для смазки шатунных подшипников. Каналы в щеках имеют специальные тупики — грязеуловители, закрытые резьбовыми пробками.

Осевые перемещения коленчатого вала воспринимаются передним коренным подшипником через две упорные шайбы. Передняя шайба обращена поверхностью, залитой баббитом, к стальной упорной шайбе, сидящей на валу на шпонке и прижатой к торцу коренного подшипника. Задняя шайба обращена поверхностью, залитой баббитом, к буртику шейки вала. Передняя шайба удерживается от вращения двумя штифтами, запрессованными в блок цилиндров и крышку переднего коренного подшипника, задняя — выступом, входящим в паз на торце крышки коренного подшипника.

Носок коленчатого вала уплотняется самоподжимным сальником, устанавливаемым в крышке распределительных шестерен с наружной стороны блока, и маслоотражательным кольцом, устанавливаемым между распределительной шестерней и ступицей шкива. Хвостовик имеет сальниковое уплотнение, состоящее из двух полуколец, изготовленных из прографиченного асбестового шнура, вкладываемых в две обоймы. Верхняя обойма крепится к торцу блока, нижняя — к крышке подшипника. Кроме того, на задней коренной шейке коленчатого вала перед сальником имеется маслосбрасывающий буртик, входящий в кольцевую выточку подшипника.

Маховик отливается из чугуна и крепится к фланцу хвостовика коленчатого вала при помощи четырех специальных болтов. На маховик напрессован стальной зубчатый венец для запуска двигателя стартером. В наружную поверхность маховика запрессован стальной шарик, служащий для установки зажигания. С этой же целью в обе стороны от шарика нанесено по 12 рисок.

Нижняя часть картера штампованная из листовой стали. Внутри картера имеется перегородка, предохраняющая масло от расплескивания при движении. Нижняя часть крепится к верхней болтами. Место стыка уплотняется пробковыми прокладками.

У кривошипно-шатунного механизма двигателей автомобилей ЗИЛ-157К и ЗИЛ-164А, а также ЗИЛ-157, ЗИЛ-151, ЗИЛ-164 и. ЗИЛ-150 в отличие от двигателей ГАЗ в блоке цилиндров не имеется вставных гильз. Плоскость разъема картера расположена на 70 мм ниже оси коленчатого вала. Крышки четвертого и седьмого (считая от носка коленчатого вала) коренных подшипников крепятся четырьмя болтами, а остальные — двумя.

Крышки коренных подшипников несимметричные. Под всеми крышками на новых двигателях устанавливается с каждой стороны по тонкой прокладке (толщиной 0,05 мм). Эти прокладки во избежание ослабления посадки подшипников удаляются примерно через 50 000—60 000 км пробега.

Головка блока цилиндров отлита из алюминиевого сплава и крепится к блоку болтами и шпильками. Порядок затяжки гаек шпилек и болтов показам на рисунке в.

Между головкой блока и блоком цилиндров устанавливается гладкой стороной к головке блока цилиндров сталеасбестовая прокладка.

Поршень алюминиевый, с юбкой цилиндрической формы. На юбке поршня имеются поперечный и продольный косой разрезы. При установке поршня в цилиндр поперечный разрез должен быть обращен в сторону, противоположную клапанной коробке. На головке поршня выполнены четыре кольцевые канавки для установки поршневых колец.

На поршень устанавливается по три компрессионных и по одному маслосъемному кольцу. В компрессионных кольцах имеются ступенчатые проточки: в верхнем кольце — с внутренней стороны, а в остальных — с наружной.

В верхние головки шатунов запрессовано по две бронзовые втулки. В верхней части нижней головки шатуна имеется боковое отверстие для разбрызгивания масла на зеркало цилиндров и детали распределительного механизма.

Крышка нижней головки шатуна крепится к шатуну двумя болтами с гайками. При сборке шатуна метки-бобышки на шатуне и крышке должны быть обращены в одну сторону. При сборке шатуна с поршнем стрелка, выбитая на поршне, и установочные метки-бобышки шатуна должны быть также обращены в одну сторону; кроме того, стрелка, выбитая на поршне, должна быть обращена к передней части двигателя.

Под крышками на новых двигателях устанавливается с каждой стороны по тонкой прокладке (толщиной 0,05 мм). Эти прокладки во избежание ослабления посадки подшипников удаляются примерно через 30 000—40 000 км пробега.

Коленчатый вал изготовляется без противовесов. В шатунных шейках имеются сквозные сверления для облегчения веса вала.

Осевые перемещения коленчатого вала воспринимаются передним коренным подшипником через две упорные шайбы. Передняя упорная шайба обращена поверхностью, залитой баббитом, к торцу распределительной шестерни, а задняя — к буртику шейки коленчатого вала. Упорные шайбы удерживаются от провертывания имеющимися в них выступами, входящими в прорези крышки переднего коренного подшипника.

Утечке смазки через передний конец коленчатого вала препятствует резиновый каркасный сальник в месте выхода хвостовика вала, а утечке через задний конец коленчатого вала — сальник из асбестовой набивки, маслоотгонная мелкая спиральная канавка и резиновые уплотнители под крышкой седьмого коренного подшипника.

Маховик крепится на фланце хвостовика коленчатого вала шестью болтами. Для установки зажигания на переднем торце маховика выбита метка ВМТ / 1-6.

У двигателя автомобиля Урал-375 блок цилиндров с двухрядным расположением цилиндров отлит из чугуна. В блоке устанавливаются съемные мокрые гильзы 4 с антикоррозийными короткими вставками из нирезиста в верхней части. На каждую группу из четырех цилиндров крепится алюминиевая головка цилиндров 6. Порядок затяжки болтов головки показан на рисунке.

Поршни двигателя отлиты из алюминиевого сплава и снаружи покрыты тонким слоем олова. Они имеют форму эллиптического конуса. В головку поршня залито чугунное кольцо 1, в котором прорезана канавка для верхнего компрессионного кольца.

На поршень установлены три компрессионных и одно маслосъемное кольцо. Два верхних компрессионных кольца 6 имеют хромированную наружную поверхность. Маслосъемное кольцо состоит из двух плоских стальных кольцевых дисков 3, осевого расширителя 4 и радиального расширителя 5.

Поршневые пальцы пустотелые, плавающего типа; фиксируются они от осевого смещения двумя стопорными кольцами. Коленчатый вал двигателя стальной, с четырьмя шатунными и пятью коренными шейками. На каждую шатунную шейку опираются два шатуна (правой и левой группы цилиндров). При сборке двигателя коленчатый вал балансируется (уравновешивается) в плоскости вращения в сборе со ступицей шкива, маховиком и сцеплением.

Коренные и шатунные подшипники — тонкостенные трехслойные вкладыши. Они представляют собой стальную ленту, на которую нанесен медно-никелевый подслой, покрытый сверху тонким слоем антифрикционного сплава СОС-6-6.

На переднем конце коленчатого вала установлено маслоотражательное кольцо, а на заднем конце вала выполнены маслосбрасывающий буртик и маслосгонная канавка. Место выхода переднего конца коленчатого вала уплотняется каркасным резиновым сальником, а заднего конца — сальниковым кольцом из асбестовой набивки. Кроме того, под крышкой заднего коренного подшипника установлены дополнительные резиновые уплотнители.

У двигателя ЯАЗ-М-206Б блок цилиндров отлит из легированного чугуна. Плоскость разъема картера расположена ниже оси коленчатого вала. В гнезда цилиндров блока вставляются сухие гильзы, имеющие в средней части отверстия (продувочные окна) для подачи воздуха в цилиндр. В стенках блока также имеются окна. Гильзы изготавливаются из легированного чугуна и подвергаются термической обработке. В верхней части гильзы имеют буртик, закраинами которого они опираются на кольцевые выточки блока. На торцах гильз выполнена спиральная нарезка для уплотнения камеры сгорания.

Рис. Поперечный разрез двигателя автомобиля Урал-375: 1 — масляный насос; 2 — блок цилиндров; 3 — поршень; 4 — гильза цилиндра; 5 — выпускной газопровод; 5 — головка цилиндров; 7 — крышка головки цилиндров; 8 — коромысло; 9 — выпускной клапан; 10 — штанга коромысла; 11 — карбюратор; 12 — привод распределителя; 13 — впускная труба; 14 — распределитель; 15 — маслоуказатель; 16 — впускной клапан; 17 — искровая зажигательная свеча; 18 — толкатель; 19 — распределительный вал; 20 — шатун; 21 — коленчатый вал; 22 — масляный картер; 23 — маслоприемник

Рис. Порядок затяжки болтов головки блока цилиндров двигателя автомобиля Урал-375

Рис. Установка поршневых колец на поршне двигателя автомобиля Урал-375: 1 — кольцо головки поршня; 2 — нижнее компрессионное кольцо; 3 — кольцевой диск; 4 — осевой расширитель; 5 радиальный расширитель; 6 — верхние компрессионные кольца

Рубашка охлаждения окружена воздушной камерой, откуда воздух поступает в продувочные окна гильз.

К торцам блока цилиндров для повышения жесткости прикрепляются болтами стальные торцовые листы.

В блоке выполнены смотровые люки, обеспечивающие доступ к ресиверу (воздушной камере) и позволяющие наблюдать за состоянием продувочных окон, поршней и колец, не разбирая двигатель.

Коренные подшипники коленчатого вала снабжены тонкостенными вкладышами из малоуглеродистой стальной ленты со слоем свинцовистой бронзы. Верхние и нижние половины вкладышей невзаимозаменяемы. Верхние половины вкладышей отличаются от нижних наличием кольцевой канавки с отверстием посередине для подачи масла. Однако целиком комплекты вкладышей из двух половин для всех коренных подшипников взаимозаменяемы.

Вкладыши удерживаются от провертывания усиками, имеющимися на вкладышах и входящими в канавки на блоке и крышках подшипников.

Коренных подшипников семь. Крышки коренных подшипников крепятся двумя шпильками и гайками.

Головка блока цилиндров отливается из легированного чугуна и крепится к блоку 14 шпильками. Порядок затяжки гаек шпилек показан на рисунке. Поверхность головки блока над цилиндрами образует плоский свод камеры сгорания. В головке блока размещаются детали распределительного механизма и системы питания топливом.

Рис. Порядок затяжки гаек головки блока цилиндров двигателя ЯАЗ-М-206В

Между головкой блока и блоком цилиндров устанавливаются внутренняя многослойная металлическая и наружная составная пробковая прокладки.

Поршень отливается из специального ковкого чугуна большой прочности. Юбка поршня покрывается тонким слоем олова. В днище поршня имеется камера, соответствующая форме распыленной струи топлива, подаваемого в цилиндр из насос-форсунки. Форма юбки цилиндрическая. На головке поршня выполнены четыре кольцевые канавки для компрессионных .колец и на юбке поршня — две канавки для маслосъемных колец. Кроме того, под канавками для маслосъемных колец сделаны кольцевые выточки с двумя рядами радиальных отверстий для отвода масла и лучшей вентиляции картера.

На поршень устанавливается по четыре компрессионных и по два маслосъемных кольца. Верхнее компрессионное кольцо с внешней стороны хромируется, а затем для лучшей приработки на слой хрома наносится тонкий слой свинцового сплава. С этой же целью на внешней стороне остальных компрессионных колец делается по три кольцевые канавки, которые покрываются оловом.

Маслосъемные кольца состоят из трех частей: двух чугунных колец и расширителя. На наружной стороне колец сделаны особой формы прорези для отвода масла. При установке колец на поршни их острые кромки должны быть направлены вниз. Расширитель изготавливается из стальной ленты.

Поршневые пальцы плавающие, пустотелые, изготовляются из хромоникелевой стали. От осевых перемещений пальцы удерживаются стальными заглушками и пружинными кольцами, установленными с наружной стороны обеих бобышек поршня.

Шатуны стальные, двутаврового сечения. В верхнюю головку шатуна запрессовываются две бронзовые втулки с винтовыми канавками на внутренней поверхности. Нижняя головка снабжена тонкостенными вкладышами из малоуглеродистой стальной ленты, покрытой тонким слоем свинцовистой бронзы. Верхние и нижние половины вкладышей невзаимозаменяемы. Верхние половины вкладышей имеют в средней части две канавки, идущие от плоскости разъема до маслоподающих отверстий, нижняя половина — одну среднюю кольцевую канавку по всей полуокружности. Целиком комплекты вкладышей для всех шатунов взаимозаменяемы. Вкладыши удерживаются от провертывания усиками, имеющимися на вкладышах и входящими в канавки нижней головки шатуна. Крышка нижней головки шатуна крепится двумя специальными болтами с гайками. Крышки при разборке нельзя менять местами и перевертывать.

Вдоль всего тела шатуна просверлен канал, соединяющий кольцевую канавку в верхней головке шатуна, образованную впрессованными бронзовыми втулками, с канавками нижней головки. В канале около нижней головки шатуна запрессована втулка, которая ограничивает поступление масла в верхнюю головку для смазки пальца. В верхней головке установлена форсунка, через которую масло попадает на днище поршня для дополнительного его охлаждения.

Коленчатый вал стальной, штампованный, семиопорный, с двумя парами стальных противовесов, прикрепленных болтами к щекам коленчатого вала. Болты после установки противовесов завариваются. Шатунные и коренные шейки подвергаются поверхностной закалке и соединяются сверлениями для смазки шатунных подшипников.

Осевые смещения коленчатого вала воспринимаются задним коренным подшипником через четыре бронзовых полукольца, установленных попарно с каждой стороны подшипника. Для предохранения полуколец от провертывания нижние полукольца надеты на латунные штифты, запрессованные в крышку подшипника. Носок и хвостовик коленчатого вала уплотняются самоподжимными сальниками, устанавливаемыми впереди в крышке и сзади в картере маховика. Кроме того, за сальником на носке коленчатого вала устанавливается маслоотражательное кольцо.

На носке коленчатого вала устанавливаются шестерня привода масляного насоса, шкивы привода вентилятора и генератора и гаситель крутильных колебаний (демпфер).

Гаситель крутильных колебаний состоит из двух частей: малого и большого маховиков. К каждому маховику привулканизирован слой резины, другой стороной этот слой привулканизирован к фланцу. Фланцы вместе с маховиками крепятся на шкиве коленчатого вала.

На хвостовике коленчатого вала имеются фланец и цапфа, на которую устанавливается распределительная шестерня. В торец хвостовика запрессованы два штифта для правильной установки маховика.

Маховик устанавливается на хвостовике коленчатого вала и крепится к нему шестью болтами. На обработанную цилиндрическую поверхность маховика напрессован зубчатый венец. Нижняя часть картера штампованная из листовой стали. Она крепится к верхней части болтами. Место стыка уплотняется пробковой прокладкой.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) двигателя | Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)

Кривошипно-шатунный механизм состоит из неподвижных деталей цилиндров 13 или блока цилиндров с головкой 12, картеров двигателя и маховика, подвижных деталей — поршней 15 с поршневыми кольцами и пальцами 16, шатунов 17, коленчатого вала 19 с подшипниками и маховика 18. В зависимости от расположения цилиндров различают рядные и V-образные двигатели. Все цилиндры рядных двигателей расположены вер­тикально в один ряд, а V-образных — в два ряда с наклоном (развалом).

Рисунок. Устройство одноцилиндрового четырехтактного карбюра­торного двигателя:
1 — шестерни приводи распределительного вала; 2 — распределительный вал; 3 — толкатель; 4 — пружина; 5 — выпускная труба; 6 — впускная труба; 7 — карбюратор; 8 — выпускной клапан; 9 — провод к свече; 10 — искровая зажигательная свеча; 11 — впускной клапан; 12 — головка цилиндра; 13 — цилиндр: 14 — водяная рубашка; 15 — поршень; 16 — поршневой палец; 17 — шатун; 18 — маховик; 19 — коленчатый вал; 20 — резервуар для масла (поддон картера).

Остов двигателя — это совокупность неподвижных деталей, соединенных между собой. Внутри и снаружи остова расположены детали механизмов и систем двигателя. В автотракторных двигателях основной деталью остова служит блок-картер. Остов двигателя с помощью опор крепят к раме трактора или автомобиля.

Верхняя часть блок-картера представляет собой блок цилиндров, нижняя — картер. Сверху блок цилиндров закрывают головкой. Головки крепят к блок-картеру шпильками или болтами. Между блок-картером и головкой ус­танавливают уплотнительную прокладку. Снизу к картеру также через уплотнительную прокладку крепят поддон.

На внешней поверхности поршня нарезаны кольцевые канавки под компрессионные (верхние) и маслосъемные (нижние) кольца. Поршневые кольца, обеспечивающие создание компрессии в цилиндре двигателя, называют компрессионными, а снимающие излишнее масло со стенок цилиндра — маслосъемными.

Поршневые пальцы служат для шарнирного соединения поршня с шатуном. Их выполняют в виде гладких цилиндрических стержней.

Шатун преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Соединяя поршень с коленчатым валом, шатун передает последнему усилие от давления газов и инерционные силы. В верхнюю головку шатуна запрессовывают латунную или бронзовую втулку, в нижнюю (разъемную) головку шатуна — вкладыши шатунного подшипника.

Шатунные подшипники обеспечивают снижение трения и ин­тенсивности изнашивания шейки коленчатого вала во время работы двигателя.

Коленчатый вал преобразует усилия, воспринимаемые от поршней через шатуны, во вращающий момент и передает его механизмам трансмиссии и другим механизмам двигателя. Коленчатый вал состоит из коренных и шатунных шеек. Коренные и шатунные шейки соединяются между собой щеками и образуют колена (кривошипы). Коренными шейками вал устанавливают в подшипники скольжения, расположенные в перегородках блок-картера двигателя, а к шатунным шейкам присоединяют нижние головки шатунов. В У-образных двигателях с каждой шатунной шейкой соединяют два шатуна.

Видео: Кривошипно-шатунный механизм

ustroistvo-avtomobilya.ru

Кривошипно-шатунный механизм | Конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания

Основные подвижные детали ДВС входят в состав кривошипно-шатунного механизма, назначением которого является преобразование возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. В зависимости от конструкции кривошипно-шатунного механизма двигатели, как и их поршни, бывают тронковые и крейцкопфные, простого и двойного действия. В отличие от тронковых крейцкопфные двигатели имеют наряду с поршнем, шатуном и коленчатым валом поршневой шток и ползун (крейцкопф), перемещающийся вдоль поперечины.

Тронковый поршень одновременно является как бы ползуном, поэтому он имеет длинную направляющую часть, называемую юбкой или тронком. Примером такого поршня может служить поршень четырехтактного дизеля, изображенный на рис. 43. Поршень состоит из головки 1 и тронка 7, имеющего внутри камеру. Головка поршня включает в себя донышко и боковую поверхность, на которой расположены канавки для поршневых уплотнительных 2 и маслосъемных 3 колец. Такая же. канавка для маслосъемных колец расположена на нижней части тронка.

Направляющая часть поршня имеет устройство для соединения его с шатуном, состоящее из поршневого пальца 5, втулок 6 и заглушек 4. В практике распространены два способа установки поршневого пальца в бобышках направляющей части поршня: палец закрепляется в бобышках жестко, шатун посажен на него неподвижно; палец не закрепляется в бобышках, шатун также имеет возможность поворота вокруг него (так называемый плавающий палец). В последнем случае конструкция пальца (рис. 43, поз. 5) имеет несомненные преимущества, так как износ пальца уменьшается и происходит более равномерно, улучшаются условия работы пальца.

Рис. 43. Тронковый поршень четырехтактного двигателя.

При диаметре цилиндра более 400 мм поршни тронковых двигателей изготовляют разъемными.

Поршни крейцкопфных двигателей отличаются от тронковых тем, что имеют жесткое соединение поршня со штоком. Поршневой шток обычно заканчивается фланцем, который соединяется с поршнем посредством шпилек.

Во избежание перегрева донышка поршня у двигателей с ползунами, как и у тронковых двигателей с цилиндрами больших диаметров, применяют искусственное охлаждение донышек. Для этой цели используют пресную или забортную воду и масло.

На рис. 44 показан укороченный поршень современного двухтактного дизеля с наддувом. В таких дизелях нижняя полость цилиндра используется в качестве продувочного насоса, поэтому направляющая часть поршня значительно сокращается (короткий или укороченный поршень). Кованая стальная головка поршня 4 имеет снаружи канавки для уплотнительных колец 3, а внутри головки поршня расположен вытеснитель 5, предназначенный для ускорения движения охлаждающего масла. В направляющей части поршня 1, изготовленной из чугуна, предусмотрены канавки для направляющих колец 2. Внутри направляющей части находятся шпильки 7 для крепления штока поршня 8 с головкой поршня через отверстия в направляющей части. Донышко поршня охлаждается маслом, которое подводится по каналу 9 в штоке поршня, а отводится из верхней полости по трубе 6. Наиболее нагруженная часть поршней всех видов — головка поршня. На донышко головки в процессе работы двигателя давят горячие газы, которые нагревают его и, кроме того, стремятся прорваться внутрь двигателя. Вследствие этого донышко головки поршня имеет особую конфигурацию, обусловленную требуемой формой камеры сгорания, и охлаждаемую внутреннюю поверхность.

Рис. 44. Укороченный поршень двухтактного дизеля с наддувом.

Высота боковой поверхности головки поршня зависит от размеров и числа поршневых уплотнительных колец. Поршневые кольца обеспечивают не только уплотнения цилиндра от прорыва газов, но и передачу тепла от головки поршня к стенкам рабочей втулки цилиндра. Эти функции обычно выполняют два-три верхних кольца, а остальные являются как бы вспомогательными, повышая надежность их работы. В тихоходных двигателях обычно ставят пять — семь поршневых колец, а в быстроходных, благодаря уменьшению времени протекания газа через неплотности между поршнем и стенками цилиндра, достаточно трех— пяти.

Поршневые кольца изготовляют прямоугольного или реже трапециевидного сечения из более мягкого металла, чем втулка цилиндра. Для возможности установки колец в пазы поршня их делают разрезными, а место стыка, называемое замком, выполняют с косым, ступенчатым (внахлестку) или прямым срезом. Благодаря разрезной конструкции и пружинящим свойствам материала поршневые кольца плотно прижимаются к стенкам втулки цилиндра, предотвращая трение о них поршня. Тем самым улучшаются условия работы поршня и уменьшается износ втулки.

В отличие от уплотнительных маслосъемные кольца служат для предотвращения попадания масла в камеру сгорания и снятие его излишка со стенок цилиндровой втулки.

Шатун двигателя предназначен для передачи усилия от поршня коленчатому валу. Он состоит из трех основных частей (рис. 45): нижней головки I, стержня II и верхней головки III. Шатуны, как и поршни, бывают тронковые и крейцкопфные. Их различие определяется в основном конструкцией верхней головки и расположением шатуна по отношению к поршню.

Рис. 45. Шатун тронкового двигателя.

Верхняя головка шатуна тронковых двигателей (двигатели малой и средней мощности) выполняется неразъемной. В отверстие головки 1 (рис. 45) запрессовывают бронзовую втулку 2, которая выполняет роль головного подшипника и служит для соединения шатуна с поршнем при помощи поршневого пальца. Втулка 2 имеет по внутренней поверхности кольцевую канавку 3 и отверстия 4 для подвода смазки из центрального канала 5, просверленного в стержне.

Шатуны крейцкопфных двигателей, к которым относятся в основном двигатели большой мощности (как правило, двухтактные дизели с цилиндровой мощностью более 300 э.л.с.), изготовляют с разъемной верхней головкой. Такая головка крепится болтами к верхней части шатуна, имеющей форму развилки или прямоугольного фланца. Стержень 6 шатуна выполняют круглого сечения с центральным каналом 5, что характерно для тихоходных двигателей.

Стержни шатунов быстроходных двигателей имеют обычно кольцевую или двутавровую форму сечений, часто изготовляются заодно с верхней половиной нижней головки, что способствует уменьшению веса шатуна. Нижняя головка шатуна служит для расположения в ней мотылевого подшипника, посредством которого шатун соединяется с мотылевой шейкой коленчатого вала. Головка состоит из двух половин, снабженных бронзовыми или стальными взаимозаменяемыми вкладышами, внутренняя поверхность которых заливается слоем баббита.

В тихоходных двигателях шатун выполняют с отъемной нижней головкой 9, состоящей из двух стальных половин — отливок без вкладышей. В этом случае слоем баббита заливают рабочую поверхность каждой половины головки. Такая конструкция нижней головки позволяет быстро ее заменять в случае выхода из строя и дает возможность регулировать высоту камеры сжатия цилиндра двигателя путем изменения толщины компрессионной прокладки 7 между пяткой шатуна и верхней частью головки. Для центровки нижней головки со стержнем шатуна на верхней ее части предусмотрен выступ 11.

Обе половины мотылевого подшипника стягиваются двумя шатунными болтами 8, которые имеют по два посадочных пояска, крепятся с помощью корончатых гаек и шплинтуются. Набор прокладок 10 в разъеме подшипника необходим для регулирования масляного зазора между мотылевой шейкой коленчатого вала и антифрикционной заливкой. Прокладки фиксируются в разъеме шпильками и винтами.

Коленчатый вал — одна из наиболее ответственных, сложных в изготовлении и дорогостоящих деталей двигателя. Коленчатый вал при работе испытывает значительные нагрузки, поэтому для его изготовления применяют качественные углеродистые и легированные стали, а также модифицированный и легированный чугуны. Ввиду сложности конструкции изготовление коленчатого вала связано с выполнением трудоемких и сложных процессов, а его стоимость, включая материал, ковку и механическую обработку, составляет иногда более 10% стоимости всего двигателя.

Коленчатые валы быстроходных двигателей малой и средней мощности изготовляют цельноковаными или цельноштампованными, валы двигателей средней и большой мощности — составными из двух и более частей, соединенных фланцами. При большом диаметре шеек валы изготовляют с составными кривошипами.

В зависимости от конструкции и числа цилиндров двигателя коленчатый вал может иметь разное число колен (кривошипов): в однорядных двигателях — равное числу цилиндров, а в двухрядных (V-образных)— равное половине числа цилиндров. Колена вала развертывают по отношению друг к другу на определенный угол, величина которого зависит от числа цилиндров и порядка их работы (порядка вспышки у двигателей с числом цилиндров четыре, шесть и более).

Основными элементами коленчатого вала (рис. 46, а) являются: мотылевые (или шатунные) шейки 2, рамовые (или коренные) шейки I и щеки 3, соединяющие шейки между собой.

Иногда для уравновешивания центробежных сил колена к щекам 1 крепят противовес 2 (рис. 46,6). Мотылевые шейки охватываются подшипником нижней головки шатуна, а рамовые шейки лежат в рамовых подшипниках, размещенных в фундаментной раме или картере двигателя и являющихся опорами коленчатого вала. Смазка шеек осуществляется следующим образом. К рамовым шейкам масло подается под давлением через сверления в крышке и в верхнем вкладыше рамового подшипника, затем через сверления в щеке (рис. 46, в) подводится к мотылевой шейке. В пустотелых коленчатых валах быстроходных двигателей масло поступает в полость вала и попадает на рабочие поверхности шеек через полости и радиальные отверстия, выполненные в них.

Рис. 46. Коленчатый вал двигателя.

Рамовые подшипники воспринимают все нагрузки, передающиеся на коленчатый вал. Каждый рамовый подшипник состоит из двух половин: корпуса, отлитого заодно с рамой, и крышки, закрепленной на корпусе болтами. Внутри подшипника закрепляется стальной вкладыш, состоящий из двух взаимозаменяемых половин (верхней и нижней), залитых по рабочей поверхности антифрикционным сплавом — баббитом. Длина вкладыша выбирается обычно меньше длины рамовой шейки вала. Один из рамовых подшипников (первый от передачи вращения распределительному валу) выполняется как установочный (рис. 47).

Рис. 47. Установочный рамовый подшипник коленчатого вала.

Длина вкладыша 7 установочного подшипника равна длине шейки вала; он имеет антифрикционную заливку 1 не только внутри, но и с торцевой поверхности. В свою очередь рамовая шейка вала в месте посадки этого подшипника имеет выступающие кольцевые бурты. Таким образом, установочный подшипник обеспечивает вполне определенное положение коленчатого вала относительно фундаментной рамы. Вкладыш 7 подшипника стопорится от проворачивания и осевого перемещения вставкой 5, расположенной между крышкой 3 подшипника и верхней половиной вкладыша. Плоскость разъема вкладыша совпадает с плоскостью, проходящей через ось вала, которая находится ниже плоскости соединения рамы со станиной двигателя. В плоскости разъема устанавливают на двух контрольных штифтах прокладки 6, предназначенные для регулирования масляного зазора между вкладышем и шейкой вала.

Крышка 3 подшипника выполняется стальной литой. Она имеет в центре сквозное вертикальное отверстие для подвода смазки к шейке вала. В верхней половине вкладыша расположено такое же соосное отверстие, из которого масло попадает в кольцевую масляную канавку 4 на поверхность антифрикционной заливки, а затем — в масляный холодильник 2.

На кормовом конце коленчатого вала обычно крепится маховик, предназначенный для уменьшения и выравнивания угловой скорости вращения вала. Кроме того, инерция маховика облегчает переход шатуна с поршнем через мертвые точки. Размер и вес маховика находятся в обратной зависимости от числа цилиндров двигателя: чем больше число цилиндров, тем меньше должен быть вес Маховика. Нередко маховик, в частности его диск, используют для соединения с гребным валом, валом редуктора или валом электрогенератора при помощи эластичной муфты.

www.stroitelstvo-new.ru

Кривошипно шатунный механизм бензиновых двигателей. Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)

Кривошипно-шатунный механизм дизеля преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Основные детали кривошипно-шатунного механизма дизеля ЯМЗ-240Б: гильзы цилиндров, поршни с поршневыми пальцами и кольцами, шатуны и коленчатый вал с подшипниками, маховик.

Гильза цилиндра изготовлена из легированного чугуна. Внутренняя ее поверхность (зеркало) упрочнена закалкой. Гильза имеет опорный фланец и два направляющих пояса. В канавках нижнего пояса установлены два уплотнительных и одно анти-кавитационное кольца. Гильза запрессована в блок-картер до упора верхним фланцем в кольцевую выточку блока. Гильзы цилиндров называют мокрыми вследствие наличия между гильзами и блоком полости для доступа охлаждающей жидкости.

Поршень изготовлен из высококремнистого алюминиевого сплава. В его головке выполнена ω -о бразная выемка, которая служит камерой сгорания. В поршне предусмотрены две внутренние бобышки с отверстиями для поршневого пальца и пять кольцевых канавок для размещения трех компрессионных и двух маслосъемных колец. Чтобы поршень при нагреве не заклинивало в цилиндре, дизель собирают так, чтобы между поршнем и цилиндром оставался зазор 0,19…0,21 мм. Точность посадки обеспечивается подбором совместно работающих поршней и гильз одной из шести размерных групп (табл. 3). Маркировку размерных групп наносят на днище поршня и на верхний торец гильзы.

Поршневой палец соединяет поршень с шатуном. Он может перемещаться вдоль оси бобышек и поэтому отнесен к типу плавающего. Перемещение поршня ограничено стопорными шайбами, установленными в выточках бобышек.

Компрессионные кольца имеют трапецеидальное сечение. Наружная поверхность верхнего кольца покрыта слоем пористого хрома. Маслосъемные кольца — коробчатого сечения с расширителями.

Шатун изготовляют из стали двутаврового сечения. Он имест две головки. В верхнюю головку запрессована бронзовая втулка, к которой подается масло из нижней головки по осевому сверлению в стержне шатуна. Нижняя головка имеет разъем под углом 55° к оси стержня, что позволяет устанавливать и снимать ша-тунно-поршневой комплект через цилиндр. Крышки нижних головок обрабатывают в сборе с шатунами, поэтому они не взаимозаменяемы. Метки на парных деталях в виде одинаковых условных чисел и риски наносят на обе части шатуна около одного из стыков. На стыке шатуна с крышкой выполнены треугольные зубья, препятствующие радиальному сдвигу крышки относительно шатуна. В осевом направлении крышка зафиксирована штифтом, который запрессован в шатун и входит в паз крышки. В нижнюю головку шатуна устанавливают сменные тонкостенные вкладыши, основание которых из стали, а рабочий слой — из свинцовистой бронзы. Верхний и нижний вкладыши взаимозаменяемы.

Коленчатые валы дизелей ЯМЗ изготовляют штамповкой из стали. Шейки вала закалены токами высокой частоты. В щеках вала просверлены каналы для подвода масла к полостям в шатунных шейках. В этих полостях (они закрыты заглушками) масло подвергается дополнительной центробежной очистке.

Коленчатый вал дизеля ЯМЗ-240Б имеет семь коренных опорных и шесть шатунных шеек. Кривошипы вала расположены в трех плоскостях под углом 120° одна к другой. На одном конце вала установлен гаситель крутильных колебаний, на другом — маховик. На опорных шейках выполнены беговые дорожки, служащие внутренними кольцами для однорядных подшипников качения с короткими цилиндрическими роликами. Наружные кольца подшипников запрессованы в расточки блок-картера. Их осевые перемещения ограничены стопорными кольцами.

При износе опорных и шатунных шеек вал перешлифовывают на следующий ремонтный размер, роликовые подшипники (табл.4) и шатунные вкладыши (табл. 5) заменяют. В осевом направлении коленчатый вал фиксируют двумя бронзовыми кольцами 3 и 15 (рис. 4), установленными в корпусе 10 упорного подшипника. Последний крепят к переднему торцу блок-картера 11.

Гаситель крутильных колебаний предназначен для уменьшения колебаний, возникающих при совпадении частоты собственных колебаний вала с частотой вспышек в цилиндрах. Гаситель поглощает энергию колебаний за счет сил трения.

Он состоит из корпуса 4, бронзовой втулки 5, ступицы 2 и диска 8. Зазоры между диском и корпусом заполнены вязкой полиметилсил-оксановой жидкостью. Эту жидкость заправляют через два отверстия, после чего их закрывают пробками и запаивают. Неисправный гаситель не только не снижает крутильные колебания, но и создает момент инерции, дополнительно нагружающий вал.

В расточке передней крышки корпуса дизеля установлен механизм привода (рис. 5) следующих вспомогательных агрегатов: вентилятора системы охлаждения, компрессора пневмосистемы и генератора системы электрооборудования. В этом механизме крутящий момент от носка коленчатого вала передается на ступицу 4 через ступицу 17, валик 3, приводной вал 15 и сегментную шпонку 8. К ступице 4 крепят шкив клиноременной передачи. Смазочный материал к шлицам соединительного валика и к подшипникам 11 и 14 поступает через калиброванное отверстие А в пробке 18.

Коленчатый вал дизеля ЯМЗ-238НБ имеет пять коренных опорных и четыре шатунных шейки. Для уравновешивания дизеля и разгрузки коренных подшипников от инерционных сил предусмотрены противовесы на щеках, а также выносные массы на маховике и переднем конце вала. В осевом направлении вал зафиксирован четырьмя бронзовыми полукольцами, которые установлены в выточках задней коренной опорной шейки и застопорены штифтами, запрессованными в крышку заднего коренного подшипника. В нижних полукольцах выполнены пазы. Коленчатый вал балансируют в сборе с противовесами.

При износе опорных шеек вал перешлифовывают на следующий ремонтный размер (табл. 6). Изношенные шатунные шейки восстанавливают так же, как на коленчатом валу дизеля ЯМЗ-240Б (см. табл. 5).

При перешлифовке шеек вала необходимо обеспечить плавный радиус перехода (5,95…6 мм) от шеек к щекам без подрезов, прижогов и грубых рисок; шероховатость Ra поверхности шеек и радиусов перехода не должна превышать 0,32 мкм. Во избежание образования шлифовочных трещин, снижения усталостной прочности и нарушения балансировки вала запрещается перешлифовывать шатунные шейки с диаметра 88 мм на 85 мм, а коренные- с диаметра 110 мм на 105 мм.

Маховик предназначен для равномерного вращения коленчатого вала, вывода поршней из мертвых точек и облегчения пуска двигателя. Его изготовляют из серого чугуна. Маховик крепят болтами к специальной ступице, установленной на коническом хвостовике коленчатого вала. Ступица насажена с большим натягом, поэтому снимать и устанавливать ее можно только с помощью специального приспособления; нагревание ступицы при этом не допускается. На обод маховика напрессован зубчатый венец, необходимый для пуска дизеля стартером и проворачивания коленчатого вала вручную.

Коленчатый вал дизеля ЯМЗ-240Б можно проворачивать также специальным ломиком, который вставляют в одно из радиальных отверстий в маховике через нижний лючок его картера. Коленчатый вал дизеля ЯМЗ-238НБ проворачивают ключом за болт крепления шкива или ломиком, вставляемым в отверстия маховика.

Техническое обслуживание кривошипно-шатунного механизма. При эксплуатации дизеля ЯМЗ-240Б не требуется периодическое техническое обслуживание кривошипно-шатунного механизма. На дизеле ЯМЗ-238НБ через каждые 3000 мото-ч проверяют состояние поршневых колец и вкладышей шатунных и коренных подшипников, проводят текущий ремонт.

Текущий ремонт кривошипно-шатунного механизма. В процессе эксплуатации возможно возникновение следующих неисправностей кривошипно-шатунного механизма (табл. 7), для устранения которых необходима его разборка.

Поршневые кольца заменяют при снятых головке цилиндров и поддоне в такой последовательности.

specgidromir.ru

Диагностирование кривошипно-шатунного механизма двигателя | Диагностирование автомобиля

Предварительная оценка состояния сопряжения КШМ по давлению масла и стукам

Предварительную оценку состояния сопряжений КШМ можно получить по величине давлении масла в главной магистрали и характеру стуков в определенных зонах двигателя.

Давление масла проверяют устройством КИ-5472 ГОСНИТИ, которое состоит из манометра, соединительного рукава с ниппелем и накидной гайкой, демпфера для сглаживания пульсации масла при измерении давления и сменных штуцеров. Чтобы измерить давление в главной магистрали дизеля, устройство подключают к корпусу масляного фильтра, отсоединив трубку штатного манометра.

Для проверки давления выполните следующие операции:

• подсоедините к корпусу масляного фильтра КИ-5472
• запустите и прогрейте до нормального теплового состояния двигатель
• зафиксируйте давление масла в магистрали при номинальной и минимально устойчивой частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу

Стуки в сопряжениях КШМ прослушивают при неработающем двигателе электронным автостетоскопом ТУ 14 МО.082.017, попеременно создавая в надпоршневом пространстве разрежение и давление с помощью компрессорно-вакуумной установки КИ-4912 ГОСНИТИ или КИ-13907 ГОСНИТИ. Прослушивают стуки в сопряжениях бобышки поршня — поршневой палец, поршневой палец — втулка верхней головки шатуна, шейка коленчатого вала — шатунный механизм.

Если давление масла ниже допустимых значений, при наличии стуков в сопряжениях коленчатого вала проверяют зазоры в указанных сопряжениях. При пониженном давлении масла и отсутствии стуков проверяют регулировку сливного клапана смазочной системы. Если это не даст положительных результатов, проверяют подачу масла насосом и состояние редукционного клапана смазочной системы на стенде.

Определение состояния КШМ по зазорам в его сопряжениях

Заключение о состоянии КШМ можно сделать по величине зазоров в его сопряжениях. Суммарный зазор в верхней головке шатуна и шатунном подшипнике замеряют устройством КИ-11140 ГОСНИТИ.

Для измерения зазоров необходимо:

• установить поршень проверяемого цилиндра в ВМТ на такте сжатия и застопорить коленчатый вал
• закрепить устройство в головке цилиндров вместо форсунки, ослабив стопорный винт и приподняв направляющую с индикатором и штоком вверх
• опустить направляющую до упора штока в днище поршня (натягом) и зафиксировать ее винтом
• присоединить распределительный трубопровод компрессорно-вакуумной установки к штуцеру пневматического приемника
• включить установку и довести давление и разрежение в ее ресиверах соответственно до 0,06—0,1 МПа и 0,06—0,07 МПа
• выполнить два-три цикла подачи в надпоршневое пространство давления и разрежения переключением распределительного крана до получения стабильных показаний индикатора
• соединить краном ресивер сжатого воздуха с надпоршневым пространством и настроить индикатор на нуль
• плавно соединить ресивер разреженного воздуха с надпоршневым пространством и зафиксировать по индикатору сначала зазор в соединении поршневой палец — верхняя головка шатуна, затем суммарный зазор в верхней головке шатуна и шатунном подшипнике

Зазоры в КШМ измеряют 3-кратно и принимают среднее значение.

Если зазоры хотя бы у одного шатуна превышают допустимые значения, двигатель подлежит ремонту.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Силы, действующие на детали кривошипно-шатунного механизма

При такте «сгорание—расширение» сила Р1, приложенная к поршневому пальцу, слагается из двух сил:

• силы P давления газов на поршень
• силы инерции Pи (сила инерции переменна по величине и направлению)

Суммарную силу P1 разложить на можно две силы: силу S, направленную вдоль оси шатуна, и силу N, прижимающую поршень к стенкам цилиндра.

Рис. Схема сил действующих на детали кривошипно-шатунного механизма

Силу S перенесем в центр шатунной шейки, а к центру коленчатого вала приложим две равные силе S и параллельные ей силы S1 и S2. Тогда совместное действие сил S1 и S создаст (на плече R) крутящий момент, приводящий во вращение коленчатый вал, а сила S2 нагрузит коренные подшипники и через них будет передаваться на картер двигателя.

Разложим силу S2 на две перпендикулярно направленные силы N1 и Р2. Сила N1 численно равна силе N, но направлена в противоположную сторону; совместное действие сил N и N1 образует момент Nl, который стремится опрокинуть двигатель в сторону, обратную вращению коленчатого вала. Сила P2 численно равная силе Р1, действует вниз, а сила Р действует на головку цилиндра вверх, т.е. в противоположную сторону. Разность между силами Р и P1 представляет собой силу инерции поступательно движущихся масс Ри. Наибольшей величины эта сила достигает в момент изменения направления движения поршня.

Вращающиеся массы шатунной шейки, щек кривошипа и нижней части шатуна создают центробежную силу Рц, направленную по радиусу кривошипа в от сторону центра вращения.

Таким образом, в кривошипно-шатунном механизме одноцилиндрового двигателя, кроме крутящего момента, возникающего на коленчатом валу, действует ряд неуравновешенных моментов и сил, как то:

• реактивный, или опрокидывающий, момент Nl, воспринимаемый опорами двигателя через картер
• сила инерции поступательно движущихся масс Ри, направленная по оси цилиндра
• центробежная сила вращающихся масс Рц, направленная по кривошипу вала

Боковая сила N достигает наибольшей величины при расширении газов, когда поршень прижимается к левой стенке цилиндра, чем и объясняется ее обычно больший износ.

ustroistvo-avtomobilya.ru