КШМ предназначен для восприятия давления газов и преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движения коленвала. К кШМ относятся: блок цилиндра головка блока цил нижний картер поддон картер сцепления и маховика,поршни с кольцами, пальцы, шатуны, коленвал,маховик.
Блок - общая отливка в которой располагается цилиндр служит основанием для крепления и сборки всех механизмов и узлов .Конструкция : сплошной,разъемный,тунельный. Все полости и стыки должны быть герметичны.Головка явл крышкой блока цилиндров. В них расположены каеры сгорания,впускные и выпускные каналы под клапана, а также запрессованной напраляющей втулкой и седла клапанов.Поддон – защитный кожух КШМ снизу и резервуарам для масла. Картер сцепления и маховика –защитный кожух.Поршень служитдля восприятия давленя газа и осуществления вспомогательных тактов. Верхняя часть головка,нижняя направляющая – юбка, приливы в стенках юбки – бобышка. юбка поршней в гор. сечении имеет форму элипса,причем большая ось расположена в плоскости перпендикулярной оси поршневого пальца.Кольца – от 1 до 3 компрессионных,1 или 2 маслосъемных. предназначены для предотвращения прорыва газов через зазор между юбкой и стенкой цил.,а также для удаления излишнего масла со стенок цил. Препятствует проникновению его в камеру сгорания.Пальцы предназ для шарнирного соединения поршня с шатуном. Поверхность шлифуют.ось отверстия для пальца смещена на 1,5 мм от оси поршня (вправо по ходу автомобиля),вследствии этого в ВМТ не происходит быстрого перебрасования поршня от одной стенки к другой и стук поршня уменьш.Палец устанавливается с натягом. Запрессовка пальца в поршень не допуск. Расположение цилиндров а- одновальные 1)Однорядные с вертик рсположением цил 2)v-образные 3) снежинкообразные4)x-образные5)с противоположным расположением цил(аппазитные)6)расп цил в виде звезда б-двухвальные1)двухрядные с паралельным расп цил2)двухтактные с противоположнми поршнями 3)ромбообразный 4) треугольником)
КРИВОШИПНО-ШАТУнНЫЙ МЕХАНИЗМ. БЛОК И ГОЛОвКА ЦИЛИНДРОВ. КШМ двигателя воспринимает давление газов при такте расширения и преобразует прямолинейное, возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Кривошипно-шатунный механизм многоцилиндрового двигателя состоит из блока цилиндров, головок цилиндров, поршней с кольцами, поршневых пальцев, шатунов, коленчатого вала, вкладышей, маховика и поддона картера.
Цилиндр с головкой образует пространство, в котором осуществляется рабочий цикл двигателя. Стенки цилиндра направляют движение поршня.
Цилиндры многоцилиндровых двигателей отливают из серого чугуна или алюминиевого сплава в виде одной целой детали - блока цилиндров. За одно целое с блоком цилиндров отливают верхнюю часть картера двигателя.
В отливке блока цилиндров выполнены рубашка охлаждения, окружающая цилиндры, а также постели для коренных подшипников коленчатого вала, подшипников распределительного вала и места для крепления других узлов и приборов. У V-образного восьмицилиндрового двигателя блок цилиндров 5 (рис. 9) имеет два ряда цилиндров (по четыре цилиндра в каждом), расположенных под углом 90°. Головок блока цилиндров две - для правого и левого рядов цилиндров.
Уплотнение гильз в блоке достигается резиновыми кольцами или прокладками.
Тщательно обработанная внутренняя поверхность гильз (ллк цилиндров) называется з е р к а л о м.
Головки 1 цилиндров отливают из алюминиевого сплава пли чугуна (двигатель Я-МЗ). В них расположены камеры сгоря-ния, отверстия для свечей зажигания (карбюраторные двигатели) или форсунок (дизели), впускные и выпускные клапаны (при верхнем их расположении), вставные седла и направляющие втулки клапанов. В отливке головок цилиндров имеется рубашка охлаждения, сообщающаяся отверстиями с рубашкой охлаждения блока цилиндров. Герметичность соединения головок с блоком цилиндров обеспечивается металлоасбестовои прокладкой.9. Головки к блоку цилиндров крепятся шпильками и гайками.
Сверху головки цилиндров закрываются штампованными крышками. Между крышками и головками цилиндров устанавливают прокладки из маслостойкой резины.
ПОРШНЕВАЯ ГРУППА В поршневую группу входят поршни, поршневые кольца и поршневые пальцы. Поршень представляет собой металлический стакан, донышком обращенный вверх. Он воспринимает давление газов при рабочем ходе и передает его через поршневой палец и шатун на коленчатый вал. Отливают поршни из алюминиевого сплава.
Поршень имеет днище, уплотняющую и направляющую (юбка) части. Днище и уплотняющая часть составляют головку поршня. Днище поршня вместе с головкой цилиндра образует камеру сгорания. В головке поршня проточены канавки для поршневых колец. Уплотняющая часть имеет диаметр, увеличивающийся книзу. Юбка поршня имеет две бобышки (приливы) с отверстиями для поршневого пальца. Каждая бобышка связана с днищем поршня двумя ребрами.
Юбка поршня обычно имеет прорези, которые предупреждают заедание поршня при нагреве и позволяют уменьшить зазор между гильзой цилиндра и поршнем. Заклинивание поршня исключают также приданием юбке овальной формы. Диаметр поршня в плоскости, перпендикулярной оси пальца, делают больше, чем в направлении оси поршневого пальца (у ЗИЛ-130 на 0,52 мм). При нагревании поршень расширяется сильнее в направлении оси поршневого пальца, где в бобышках сосредоточена наибольшая масса металла. Поэтому овальный поршень при нагреве получит цилиндрическую форму.
Отверстие под поршневой палец располагается не по оси симметрии поршня, а смещено па 1,5 мм (ЗМЗ-24, ЗМЗ-53) вправо по ходу автомобиля. Этим уменьшается сила удара поршня о стенки гильзы при переходе его через в. м. т. в процессе сгорания-расширения газов.
Для улучшения приработки поршней к гильзам цилиндров и предохранения их от задиров юбку поршня покрывают тонким слоем олова.
Поршневые кольца устанавливают в канавки, расположенные в головке поршня. Они подразделяются на компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца уплотняют поршень в гильзе цилиндра и предотвращают прорыв газов через зазор между юбкой поршня и стенкой гильзы. Маслосъемные кольца, кроме того, снимают излишки масла со стенок гильз и не допускают попадания его в камеры сгорания.
Рис. 11. Поршневые кольца двигателеи:
и, б - ЗЫЗ-")3 и ЗИЛ-130; 1 - верхние компрессионные копыта, 2 - средние компрессионные кольца, з - маслосъемное кольцо, 4 - кольцевые диски стального масло-съемного кольца, 5 - радиальный расширитель, 6 - осевои расширитель
Поршневые кольца изготовляют из чугуна или стали. Для установки на поршень кольца имеют разрез, называемый замком. Маслосъемное кольцо отличается от компрессорных колец сквозными прорезями для прохода масла. В канавке поршня для маслосъемного кольца сверлят один или два ряда отверстий для отвода масла внутрь поршня.
В целях повышения износостойкости поверхность верхнего стопорного кольца подвергают пористому хромированию. Остальные кольца для ускорения приработки покрывают топким слоем олова.
Поршневой палец служит для соединения поршня с шатуном и представляет собой короткую трубку. Пальцы изготовляют из легированной цементованной стали или из углеродистой стали, закаленной токами высокой частоты. Наиболее распространены «плавающие» пальцы, свободно поворачивающиеся по втулке верхней головки шатуна и в бобышках поршня. От осевого смещения поршневой палец предохраняется стопорными кольцами вставляемыми в выточки обеих бобышек поршня.
Шатун и коленчатый вал Шатун передает усилие от поршня к коленчатому валу при рабочем ходе и в обратном направлении при вспомогательных тактах. Он состоит из верхней головки, стержня двутаврового сечения и разъемной нижней головки, закрепляемой на шатунной шейке коленчатого вала. Шатун и его крышку изготовляют из легированной или углеродистой, стали. В верхнюю головку шатуна запрессовывают одну пли две втулки из оловянистой бронзы, а в нижнюю вставляют тонкостенные стальные вкладыши , залитые слоем антифрикционного сплава. Нижняя головка шатуна и крышка соединяются двумя болтами, гайки которых шплинтуются.
Вкладыши шатунных подшипников двигателей ЗМЗ-24, ЗМЗ-53 и ЗИЛ-130 выполнены из сталеалюминиепой ленты, антифрикционный слой которой представляет собой алюминиевый сплав АМ01-20*. Вкладыши двигателя «Москвич-412»-трехслойные, изготовлены из сталебронзовой ленты, имеют свинцово-нндиевое покрытие.
От провертывания в нижней головке шатуна вкладыши удерживаются выступами (усиками), которые входят в канавки, выфрезерованные в шатуне и его крышке.
Коленчатый вал воспринимает усилия, передаваемые от поршней шатунами, и преобразует их в крутящий момент. Он имеет коренные шейки; шатунные шейки; щеки, соединяющие коренные и шатунпые шейки; противовесы; фланец для крепления маховика ; носок, па котором установлены храповик пусковой рукоятки, распределительная шестерня и шкив привода водяного насоса и вентилятора. Шатунная шейка со щеками образует колено (или кривошип) вала.
Коленчатый вал штампуют из стали или отливают из магниевого чугуна (ЗМЗ-24, ЗМЗ-53). Литье позволяет выполнить все шейки вала полыми. Шейки стальных коленчатых валов закаливают токам высокой частоты. Все шейки коленчатых валов тщательно шлифуют и полируют. Переходы (галтели) от шеек к щекам выполняют плавными.Количество шатунных шеек в двигателе, имеющем рядное расположенно цилиндров, равно числу цилипдроп, а в V-образпом двигателе-в два раза меньше число цилиндров, так как па каждую та тунпую шелку устанавливают по два шатуна (см. рис. 10). Из условия равномерного чередования рабочих ходов колена вала четырехцилидрового двигателя (если смотреть на вал с торца) располагаются под углом 180°, шестпцилнпдрового под 120° восьмиццлиндрового под 90°
Количество коренных шеек четырехцнлпндровых двигателей с рядным расположенном цилиндров три пли пять, в шестпцллнндровых - четыре или семь, в V-образпых восьмпцилпндровых - пять.
Р
ис.
12. Форма коленчатого вала:
а - рядного чстырехцнлппдрового двигателя, б - рядного шестицилипдропого днмгатсля, б - V-обра.чпого шсстицилипдроного днигателя, з - У-образпого восьмицилипдроного двигателя; 1-8 - номера цилиндров
если шатунная шейка с двух сторон имеет коренную, то такой коленчатый вал называют полноопорпым. Полноопорный вал (ЗМЗ-53, ЗИЛ-130, ЗМЗ-24, «Москвич-412») меньше прогибается, обеспечивая лучшие условия работы подшипников и больший срок их службы.
В современных автомобильных двигателях скорость вращения коленчатого вала достигает 3000-4000 об/мпн в грузовых автомобилях и 5000-6000 об/мин - в легковых. Поэтому возникают большие центробежные силы, действующие на шатунные шейки, щеки и нижние головки шатунов. Эти силы нагружают коренные подшипники, вызывая их ускоренный износ.
Для разгрузки коренных подшипников от центробежных сил служат противовесы 7 (см. рис. 10), расположенные против шатунных шеек коленчатого вала.
Коронные и шатунные шейки коленчатого вала соединены наклонными каналами, просверленными в щеках и служащими для подвода масла от коренных к шатунным подшипникам. Шатунные шейки выполняют полыми или высверливают в них полости - грязеуловители. В этих полостях под действием центробежных сил при работе двигателя отлагаются тяжелые частицы и продукты износа, содержащиеся в масле.МАХОвИК И КАРТЕР. Маховик представляет собой массивный диск, отливаемый из чугуна. Он повышает равномерность вращения коленчатого вала при малых числах оборотов и передает крутящий момент трансмиссии автомобиля. Он изготовляется из чугуна. На обод маховика напрессован стальной зубчатый венец, предназначенный для вращения коленчатого вала стартером при пуске двигателя.
Поддон, или нижняя часть картера, предохраняет от попадания в картер пыли и грязи и служит резервуаром для масла. Его штампуют из листовой стали. К верхней части картера поддон крепится болтами или шпильками, уплотнение достигается пробковой прокладкой. Плоскость разъема картера обычно располагается ниже оси коленчатого вала, что повышает жесткость картера двигателя. МАТЕРИАЛЫ КШМ. Картер и блок картера СЧ-18,21,24
30 или ал. Литейного сплва Al 4,9.Гильзы СЧ-15,24 , сталль азотированная 35ХЮА,38ХМЮА. Гловки Al 4,9.Пальцы легир цемент сталь 15х,20х,20х2м4А,12хн3а.Поршни литейный сплав Al
или серый ковкий чугун.Кольца серый перлитный чугун,или смесь меди железа графита. Шатуны карб дв.- Сталь 40,45,лег ст 45г2,40хн.Форсированных дв. 45,45х,лег ст 18 х2н4ма.Шатунные болты хромированные ст 38ха,40х.Коленвалы –штампованные сталь 40,45,50г,45г2;Чугуные валы из высокопрочного чугуна.
К атегория:
Крановщикам и стропальщикам
Кривошипно-шатунный механизм
Для чего служит кривошипно-шатунный механизм?
Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, и наоборот.
Из скольких звеньев состоит кривошипно-шатунный механизм?
Кривошипно-шатунный механизм состоит из четырех звеньев: стойки, кривошипа, шатуна и поршня. Если ведущим звеном является поршень, то в криво-шипно-шатунном механизме происходит преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное. Если же ведущим звеном является кривошип, то механизм преобразует вращательное движение кривошипа в возвратно-поступательное движение поршня (например, механизм поршневого насоса и т. п.).
На изучаемых автомобилях устанавливают V-образные, четырехтактные двигатели с жидкостным охлаждением. Двигатели 3M3-53-11 и ЗИЛ -130 (карбюраторные и газовые) с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением от электрической искры. Двигатель ЗИЛ -645 - дизельный, с внутренним смесеобразованием И’воспламенением от соприкосновения с нагретым в результате сильного сжатия воздухом.
Двигатели состоят из кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов и систем охлаждения, смазочной, питания, пуска и зажигания (у карбюраторных двигателей).
Кривошипно-шатунный механизм состоит из неподвижных (блока цилиндров, головки цилиндров, картера, поддона картера) и подвижных (поршней с пальцами и кольцами, шатунов, коленчатого вала с подшипниками, маховика) деталей.
Неподвижные детали. Блок цилиндров (рис. 1) является базовой деталью двигателя и представляет собой общую отливку с картером. В верхней части блока имеются отверстия для установки гильз цилиндров, расположенных в блоке в 2 ряда с углом развала 90°, что позволяет на одной шейке коленчатого вала устанавливать по 2 шатуна. Блок цилиндров двигателя 3M3-53-11 отливают из алюминиевого сплава, а двигателей ЗИЛ -130 и -645 - из серого чугуна. Нижняя часть отливки блока цилиндров является картером, в котором имеются постели для установки коленчатого вала и отверстия для распределительного вала.
Гильзы цилиндров, устанавливаемые на изучаемых двигателях,- мокрого типа (омываемые водой), изготавливают из серого легированного чугуна. Уплотнение гильз в нижней части осуществляется медным кольцом (у двигателя 3M3-53-11) или кольцами из маслобензостойкой резины (у двигателя ЭИЛ -130 кольца, у двигателя ЗИЛ -645 - 3: верхнее кольцо с конической наружной поверхность), нижние - круглого сечения). Для герметизации полостей цилиндров и жидкостной рубашки охлаждения кромки гильз выступают над верхней плоскостью блока на 0,02… 0,09 мм, что обеспечивает необходимое обжатие прокладки головки цилиндров по контурам гильз.
Рис. 1. Блок цилиндров V-образного двигателя: а - вид сверху; б - разрез; 1 -блок цилиндров; 2 - гильза цилиндра; 3 - рубашка охлаждения; 4- головка цилиндров; 5 - клапан; 6 - свеча зажигания; 7 - штанга толкателя; 8 - поршень; 9 - шатун; 10 - коленчатый вал
Головки цилиндров выполнены из алюминиевого сплава (у двигателей 3M3-53-11 и ЗИЛ -130) или чугуна (у двигателей ЗИЛ -645) по одной на каждый ряд цилиндров с вставными седлами и направляющими клапанор. Охлаждение головки цилиндров осуществляется жидкостью, циркулирующей во внутренней полости головки, которая вместе с внутренними полостями блока цилиндров составляет рубашку охлаждения 3 двигателя. Крепление каждой головки цилиндров к блоку у двигателя 3M3-53-11 осуществляется на шпильках 18-ю гайками (по 6 на каждый цилиндр), у двигателя ЗИЛ -130 - 17-ю болтами (по 5 на каждый цилиндр), у ЗИЛ -645 - 22-я болтами (по 7 на каждый цилиндр). Сверху головка цилиндров закрывается через прокладку крышкой. На правой крышКе двигателя ЗИЛ -645 имеется маслозаливная горловина.
Подвижные детали. Поршни имеют головку, бобышки для установки поршневого пальца и направляющую часть (юбку). На поршне делают кольцевые канавки для установки поршневых колец (рис. 2).
Рис. 2. Детали шатунио-поршневой группы двигателя ЗИЛ -130: 1 - маслосъемные кольца; 2 и 3 - осевой и радиальный расширители; 4 - чугунная вставка; 5 - компрессионные кольца; 6 - стопорное кольцо; 7- поршневой палец; 8 - поршень; 9 - шатун; 10- втулка; 11 - метка; 12 - шатунные вкладыши; 13 - крышка нижней головки шатуна
Поршни отливают из алюминиевого сплава. Направляющая часть поршней - разрезная. При сборке двигателей 3M3-53-11 и ЗИЛ -130 поршень устанавливают разрезом юбки в левую (по ходу автомобиля) сторону. На днище поршней двигателя ЗИЛ -645 имеется стрелка, которая при сборке с шатуном должна быть направлена в сторону, противоположную бобышке на поршневой головке шатуна, а при установке на двигатель должна быть направлена к развалу блока цилиндров.
Поршневые кольца изготовляют из серого чугуна (компрессионные) или стали (маслосъемные). Компрессионные кольца 5 имеют разрезы (замки). На поршнях устанавливаются по 2 (у двигателей 3M3-53-11 и ЗИЛ -645) или 3 (у двигателя ЗИЛ -130) компрессионных кольца и одно маслосъемное. Маслосъемные кольца изготовляют составными с пружинными расширителями: у двигателя ЗИЛ -130 маслосъемное кольцо состоит из двух стальных колец и имеет 2 расширителя - радиальный и осевой, у двигателя ЗИЛ -645 один расширитель - радиальный. Рабочая поверхность колец имеет хромовое покрытие.
Поршневые пальцы выполняют пустотелыми из стали и закрепляют в бобышках поршней при помощи стопорных колец. Этот способ крепления позволяет поршневому пальцу поворачиваться в головке шатуна и в бобышках поршня (плавающий палец).
Шатуны изготовляют из стали. Состоит шатун из стержня двутаврового сечения, верхней неразъемной и нижней разъемной головок. В верхнюю головку запрессовывают втулку. Крышка нижней головки шатуна крепится к нему двумя болтами. Переставлять крышки с одного шатуна на другой нельзя, так как шатуны с крышками обрабатывают совместно.
Коленчатый вал (рис. 3) имеет коренных и шатунных шейки, противовесы, фланец для крепления маховика. Осевая фиксация коленчатых валов обеспечивается упорными подшипниками. Противовесы служат для разгрузки коренных подшипников от действия центробежных сил. Для подвода смазки от коренных шеек к шатунным просверлены каналы. На носке вала крепится шестерня привода распределительного вала.
На каждой из четырех шатунных шеек, расположенных под углом 90°, устанавливают по 2 шатуна: один - левого, а другой - правого ряда цилиндров, номера которых указаны на схеме. Вкладыши подшипников коренных шеек изготавливают из стальной ленты, внутреннюю (рабочую) поверхность которой покрывают тонким слоем антифрикционного сплава. У двигателей 3M3-53-11 и ЗИЛ -130 внутренняя поверхность вкладышей изготовлена из высокооловянистого алюминия. Вкладыши двигателя ЗИЛ -645 - трехслойные, с внутренней поверхностью из свинцовистой бронзы.
Рис. 2.3. Кривошипно-шатунный механизм: а - детали: б - схема расположения шатунов; 1 - болт; 2- шайба; 3 - шкив; 4 - пылеотражатель; 5 - кольцо манжеты; 6 - маслоотражатель; 7 - распределительная шестерня; 8- шестерня привода масляного насоса; 9 - коленчатый вал; 10 и 29 - вкладыши подшипников нижней головки шатуна; 11- шатунный болт; 12 - шатун; 13 - поршневой палец; 14 - стопорное кольцо; 15 - поршень; 16 - маслосъемное кольцо; 17 - компрессионные кольца; 18 и 26 - подшипники коленчатого вала; 19 и 24 - упорные подшипники коленчатого вала; 20 - болт крепления маховика; 21 - штифт; 22 - маховик; 23 - фланец крепления маховика; 25 - коренные шейки; 27-шатунная шейка; 28-противовесы; 30 - крышка шатуна; 31 - шайба; 32 - гайка
Маховик отливают из чугуна и напрессовывают на него стальной зубчатый венец для пуска двигателя стартером. Маховик одновременно служит ведущим диском сцепления.
Крепление двигателя к раме. Двигатель 3M3-53-11 крепится (рис. 4, а) к раме автомобиля в четырех точках на упругих опорах. Две передние опоры состоят из кронштейнов, привернутых к картеру двигателя, двух резиновых подушек и двух кронштейнов, укрепленных на раме. Задние опоры расположены под приливами картера сцепления на поперечине рамы и состоят из двух резиновых подушек, заключенных в металлические чашки и стянутых болтом.
Двигатели ЗИЛ -130 и -645 крепятся (рис. 4, б и в) к раме автомобиля в трех точках. Передней опорой является кронштейн (рис. 4, б), установленный под крышкой распределительных шестерен и крепящийся через резиновые подушки к передней поперечине рамы. Задними опорами являются приливы на картере сцепления (у двигателя ЗИЛ -130) или кронштейны 10 (у двигателя ЗИЛ -645) (см. рис. 4, в), которые также через резиновые подушки крепятся к кронштейнам рамы.
Устройство кривошипно-шатунного механизма предназначается для преобразования возвратно-поступательного движения поршня в движение вращательное, которое может выступать в роли движения коленчатого вала в двигателе внутреннего сгорания автомобиля, и наоборот.
Детали кривошипно-шатунного механизма делятся условно на две группы, к которым относятся: подвижные детали и неподвижные детали. Подвижные детали это: поршень вместе с , устройство коленчатого вала с подшипниками, шатун, поршневой палец, маховик и кривошип. К неподвижным деталям относятся: блок цилиндров, которые являют собою базисные детали двигателя внутреннего сгорания (являет собою единую отливку с картером); картер сцепления и маховика, головка цилиндров, нижний картер, крышки блока, гильзы цилиндров, прокладки крышек блока, крепежные детали, полукольца коленчатого вала, кронштейны.
1. Назначение и характеристика шатунного механизма.
Стандартное данное устройство состоит из поршней, которые имеют поршневые кольца, гильз и головок цилиндров, блок-картера, шатунов, коленчатого вала, маховика, шатунных и коренных подшипников. В моменты непосредственной работы двигателя внутреннего сгорания прямое воздействие на детали кривошипно-шатунного механизма имеют силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс, давление газов, инерции разного рода неуравновешенных вращающихся масс, трения и тяжести.
Все вышеуказанные силы, кроме, конечно же, силы тяжести, воздействуют на изменение значения и направления всех рассматриваемых величин. Все это напрямую зависит от угла поворота устройства коленчатого вала и процессов, которые происходят уже непосредственно в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания.
2. Конструкция шатунного механизма.
Поскольку все составные кривошипно-шатунного механизма уже известны, стоит приступить к рассмотрению устройства коленвала. Коленчатый вал являет собою один из основных элементов двигателя внутреннего сгорания, который наряду с другими деталями цилиндропоршневой группы определяет ресурс самого мотора.
Так, ресурс устройства будет характеризоваться несколькими показателями: износостойкостью и усталостной прочностью. Коленвал принимает на себя все усилия, которые действуют на поршни, с помощью шатунов. После этого коленчатый вал передает все эти усилия на механизм трансмиссии. Уже от него будут приводиться в действие разного рода механизмы двигателя внутреннего сгорания. Устройство коленчатого вала состоит из: коренных шеек, шатунных шеек, связывающих щек, хвостовика и носка.
3. Неисправности шатунного механизма.
При непосредственной работе двигателя внутреннего сгорания в результате действия непостоянных и чересчур высоких динамических нагрузок, от сил инерции движущихся и вращающихся частей, от давления газов вал подвергается изгибу и кручению, а отдельные поверхности устройства просто изнашиваются.
Все усталостные повреждения накапливаются непосредственно в структуре металла, вследствие чего возникают микротрещины и различного рода дефекты. Определение износа элементов проводится посредством использования универсального и специального мерительного инструмента. Для того, чтобы обнаружить трещины нужно использовать магнитный дефектоскоп. При постоянной эксплуатации коленчатого вала он подвергается возникновению дефектов.
Самым распространенным является дефект износа.
Но износу подвергается множество деталей всего устройства. При износе коренных шеек и шатунных, овальности и конусности нужно производить шлифование под необходимый для ремонта размер. Нанесение наплавкой покрытий, электроконтактной приваркой ленты, металлизацией, наполнением поверхности порошковыми материалами – решение данной проблемы.
Кроме того, рекомендуется установить новые полукольца и провести процедуру пластинирования. Кроме того износ может коснуться посадочных мест, которые нужны для распределительной шестерни, шкива и маховика. Износ касается и маслогонной резьбы, поверхности фланца для маховика, штифта для маховика, шпоночных канавок. Для того, чтобы решить все вышеуказанные проблемы не потребуется много ресурсов и времени.
Для первой проблемы нужно произвести обычную металлизацию, наплавку или электронную приварку ленты. Проблема с резьбой решается обыкновенным углублением резьбы резцом до нормализированного профиля. Штифты нужно попросту заменить, а вот для канавок нужно произвести фрезерование под увеличенный размер шпонок и для новых шпоночных канавок. После этого нужно сделать наплавку и проблема пропадет.
Помимо этого износ может коснуться и посадочного места для наружных колец в торце вала, отверстий под штифты, крепления маховика и резьбы. Везде нужно производить растачивание посадочных мест и запрессовку втулки. Кроме того для штифтов нужно произвести развертывание для ремонтного размера и заварку. Для резьбы также нужно произвести зенкерование или растачивание с увеличением резьбы в последующем процессе. Также делается и углубление всех резьбовых отверстий.
Помимо износа проблемы возникают и со скручиванием вала, вследствие чего происходит нарушение расположения кривошипов. В данном случае нужно сделать шлифование шеек под особый ремонтный размер и наплавить шейки с последующей обработкой. Самой проблематичным могут быть трещины в шейках вала, так как помимо их шлифования под ремонтный размер, нужно будет произвести разделку трещин посредством абразивного инструмента. В принципе, этого вполне достаточно для автомобилиста, так как другие проблемы и неисправности могут требовать профессионального вмешательства со стороны.
4. Обслуживание шатунного механизма.
Правильное обслуживание двигателя внутреннего сгорания и его нормальная эксплуатация будут обеспечивать минимальный износ всех его деталей и его бесперебойную работу. Кроме того, кривошипно-шатунный механизм не будет нуждаться в ремонте достаточно длительное время.
Для того, чтобы обеспечить нормализированные условия работы всех конструктивных составных кривошипно-шатунного механизма в период его эксплуатации категорически НЕ допускается
следующее:
- продолжительная работа при перегрузке двигателя;
Эксплуатация двигателя в условиях пониженного давления масла;
Эксплуатация двигателя при сильно низкой картерной температуре масла;
Продолжительная работа мотора на холостом ходу, которая будет вызывать закоксовывание поршневых колец;
Работа мотора, в котором отсутствует кожух вентилятора или он есть, но его прилегание является неплотным к привалочной поверхности;
Работа двигателя, где отсутствует воздухоочиститель, или он является в неисправном состоянии;
Перебойная работа двигателя, сопровождающаяся дымным выхлопом и стуками.
При непосредственной разборке устройства двигателя внутреннего сгорания для его ремонта следует производить очистку полостей шатунных шеек механизма коленчатого вала. Для того, чтобы полностью очистить все полости, нужно вытащить шплинты и вывернуть резьбовые пробки.
От того, насколько все правила технического обслуживания системы смазки и от того, насколько правильно хранится масло и заправляется в двигатель, будет зависеть эффективная составная центробежной очистки масла из полостей шатунных шеек.
Если же рекомендуемые правила не будут соблюдены, то полости шатунных шеек достаточно быстро наполнятся различными отложениями, а очистка масла вообще канет в небытие. Если же очень сильно снизилась мощность, дымление и выход газов являются достаточно сильными, запуск двигателя является трудным, возникновении ненормальных стуков, которые связаны с неисправностью кривошипно-шатунного механизма, следует незамедлительно «влезать» в устройство и его осматривать. Разборку двигателя внутреннего сгорания следует производить в закрытом помещении.
Подписывайтесь на наши ленты в
Кривошипно-шатунный механизм состоит из цилиндра, поршня с компрессионными кольцами, поршневого пальца, шатуна, коленчатого вала и картера (рис. 10). Под влиянием давления газов в цилиндре при сгорании топлива кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Цилиндр является основной частью двигателя, внутри которого происходит рабочий процесс. Кроме того, он служит для направления движения поршня.
Конструкции цилиндров различны в зависимости от типа двигателя.
В стенках цилиндров двухтактных двигателей мотоциклов "Восход", ИЖ-Ю, ИЖ-П (рис. 11) имеются каналы, на внутренней поверхности - впускные, продувочные и выпускные окна, обеспечивающие газораспределение в двигателе. Цилиндры четырехтактных двигателей мотоциклов К-750 с нижними кл шанами имеют приливы в виде клапанных коробок, в которых размещены пружины и куда выходят стержни впускного, выпускного клапанов и толкатели (рис. 12).
Впускные и выпускные клапаны выходят в камеру сжатия, где сделаны выточки-седла для опоры головок клапанов, а в теле цилиндра между седлом и клапанной коробкой имеются направляющие клапанов. Цилиндры четырехтактных двигателей мотоциклов М-62, М-63 с верхними клапанами наиболее просты по конструкции и не имеют дополнительных устройств, за исключением выемок для размещения трубок штанг (рис. 13).
Цилиндры преимущественно отливают из чугуна или алюминиевого сплава; в них запрессовывают чугунные или стальные гильзы. Наружная поверхность цилиндра имеет ребра для улучшения охлаждения. Сверху цилиндр герметически закрывается головкой. Для уменьшения трения между поршнем и цилиндром внутренняя поверхность цилиндра шлифуется. Своим основанием цилиндр прикрепляется к картеру, а между ними устанавливается бумажная прокладка.
Применяются также алюминиевые цилиндры без гильз. Внутренняя зеркальная их поверхность для износоустойчивости хромируется. Такие цилиндры легко и хорошо отводят тепло.
Цилиндры двигателя мотоциклов "Восход", ЮЖ-Ю, ИЖ-П с ребрами отливаются из алюминиевого сплава.
Во внутреннюю часть цилиндров запрессованы гильзы из легированного чугуна. Головки цилиндров изготовляются из алюминиевого сплава с ребрами для воздушного охлаждения и отверстием для свечи зажигания.
Цилиндры двигателей мотоциклов М-63, К-750, М-105 с ребрами отливаются из чугуна.
Головки цилиндров четырехтактных двигателей с верхними клапанами имеют клапанную камеру, впускной и выпускной каналы, которые выходят в камеру сгорания, где сделаны выточки для опоры головок клапанов.
Между головкой цилиндра и цилиндром обычно ставится для уплотнения медно-асбестовая прокладка, выдерживающая высокие температуры.
Внутрення полость головки цилиндра образует камеру сгорания.
Форма камеры сгорания избирается такой, которая обеспечивает быстрое, но плавное, без детонации, сгорание рабочей смеси при наименьших потерях тепла. На двухтактных и четырехтактных двигателях с верхними клапанами (М-62) камера сгорания (рис. 14, а) сферическая. На четырехтактных двигателях дорожных мотоциклов с нижними клапанами (К-750) применяется Г-образная камера сгорания (рис. 14, б).
Поршень служит для восприятия давления газов во время рабочего хода и передачи его через палец и шатун коленчатому валу. Поршень отливают из алюминиевого сплава. Поскольку от нагревания поршень расширяется, его устанавливают с зазором, чтобы избежать заклинивания. Этот зазор во время работы двигателя заполняется тонкой пленкой масла, которая уменьшает трение и обеспечивает охлаждение трущихся поверхностей.
Поршень (рис. 15) состоит из днища, головки с канавками для поршневых колец, юбки, являющейся направляющей при движении поршня в цилиндре, и бобышек с отверстиями. Юбка двухтактного двигателя, кроме того, сложит золотником для открытия и закрытия впускного окна.
Днища поршней двухтактных и четырехтактных двигателей с верхними клапанами выпуклые (рис. 15, а). У четырехтактных нижнеклапанных двигателей оно плоское (рис. 15, б).
В канавках компрессионных колец поршней двухтактных двигателей установлены специальные стопоры, которые удерживают кольца от произвольного провертывания на поршне и предотвращают попадание замков поршневых колец в окна цилиндров (при движении поршня) и поломку их.
В головке поршня двигателя мотоцикла К-750 проточены четыре канавки: верхняя служит газовым буфером, две средние - для установки уплотняющих колец и нижняя - для установки маслосъемного кольца.
Поршни двигателя мотоцикла М-62 помимо описанных выше канавок в нижней части юбки имеют еще канавку для установки второго маслосъемного кольца.
Поршень двигателя мотоцикла ИЖ-П имеет три канавки для уплотняющих колец.
Поршневые кольца создают уплотнение между поршнем и зеркалом цилиндра. Они делятся на уплотняющие (компрессионные) и маслосъемные (рис. 15, в). Уплотняющие кольца используются для устранения прорыва газа через зазор между поршнем и зеркалом цилиндра в картер.
В двухтактных двигателях все кольца компрессионные; в четырехтактных, кроме того, ставятся маслосъемные. Маслосъемное кольцо применяется для снятия излишка масла со стенок цилиндра. Масло, собранное кольцом при движении поршня через его щелевые отверстия, поступает в канавки поршня, далее проходит по отверстиям канавок внутрь поршня и стекает в картер двигателя.
Поршневые кольца изготавливаются упругими из специального серого чугуна. Поверхность кольца для повышения износоустойчивости покрывают слоем пористого хрома, а для улучшения приработки - лудят.
Кольцо делается с разрезом, место разреза называется замком. Замки изготавливаются различной формы (рис. 15, г). Для предотвращения заклинивания кольца во время работы в его замке делается зазор, который равен 0,1-0,3 мм. У верхнего кольца он должен быть больше, чем у нижнего.
При установке колец на поршень необходимо следить, чтобы их замки не находились один под другим, а были смещены в шахматном порядке во избежание прорыва газов в картер.
Поршневой палец служит для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна и представляет собой стальной пустотелый валик, поверхность которого для прочности цементируется. Наружная цементация и закаленная поверхность противодействует износу.
На современных мотоциклетных двигателях ставятся пальцы "плавающего типа", которые при работе свободно поворачиваются как во втулке шатуна, так и в бобышках поршня. От осевого смещения палец предохраняется стопорными кольцами.
Шатун передает усилие при такте расширения от поршня на коленчатый вал и вместе с ним преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение вала, а при вспомогательных тактах наоборот.
Шатун (рис. 16) имеет верхнюю головку с внутренней бронзовой втулкой, посредством которой он соединяется через поршневой палец с поршнем, стержень двухтаврового сечения и нижнюю головку, служащую для соединения с шатунной шейкой кривошипа коленчатого вала.
Нижняя головка шатуна, изготовляется неразъемной, а также разъемной. В нижней головке, надетой на кривошипный палец, находится роликовый (двигатели мотоциклов К-750, ИЖ-Ю, ИЖ-П, М-62, "Восход" и др.) или игольчатый подшипник. Ролики или иглы могут вращаться непосредственно в нижней головке шатуна (двигатели мотоциклов К-175, М-61) или по поверхности запрессованного в нижнюю головку кольца.
Поверхности, на которые опираются ролики или иглы, подвергаются цементации с последующей термической обработкой, после чего шлифуются. Ролики или иглы могут быть заключены в сепараторы (двигатели мотоциклов К-750, ИЖ-Ю, ИЖ-П) или устанавливаться без них (двигатели мотоциклов К-175 и др.).
Смазка к пальцу верхней головки шатуна поступает через отверстия в головке и бронзовой втулке, к подшипнику нижней части шатуна - через щели.
Коленчатый вал воспринимает усилие шатунов от поршней и передает его на ведущее колесо мотоцикла через механизмы силовой передачи.
Коленчатые валы имеют один или несколько кривошипов. Выполняются они разборными (рис. 17, б) и не разборными.
Кривошип (рис. 17) состоит из кривошипного пальца или шатунной шейки, охватываемой нижней головкой шатуна, двух щек, являющихся в большинстве конструкций маховиками, и двух коренных пальцев или шеек, на которых он вращается в подшипниках, установленных в картере.
Маховики большинства двигателей являются составной частью коленчатого вала и используются для равномерного вращения коленчатого вала и облегчения пуска двигателя.
Двигатели мотоциклов имеют маховики, расположенные внутри картера, или один маховик, находящийся вне картера.
Маховики двухтактных двигателей - составная часть коленчатого вала. Так, в двигателях мотоциклов М-105, "Восход", ИЖ-П коленчатый вал состоит из двух щек-маховиков. Обе они соединены между собой запрессованным пальцем кривошипа нижней головки шатуна. У четырехтактных двигателей маховик является отдельной деталью и крепится на конце коленчатого вала вне картера.
Для разгрузки коренных подшипников от центробежных сил инерции служат противовесы. У двигателей с наружным маховиком ими являются утолщения щек кривошипа.
Картер двигателя является основанием для монтажа деталей кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, а также предохраняет их от загрязнения. Он изготовляется из алюминиевого сплава в виде коробки, состоящей из двух разъемных частей (рис. 18).
В картере устанавливаются коренные подшипники коленчатого вала. В двухтактном двигателе картер является одновременно камерой-насосом, в которую вначале через карбюратор засасывается свежая горючая смесь, а затем она перегоняется в цилиндр двигателя. Поэтому он изготовляется особо герметичным.
Герметизация достигается установкой уплотняющих прокладок между разъемными частями картера и сальников из бензостойкой резины на коренных пальцах коленчатого вала, препятствующих пропуску горючей смеси и постороннего воздуха.
Чтобы обеспечить рабочий процесс, картеры двухтактных двухцилиндровых двигателей, кроме того, имеют две герметичные раздельные камеры для каждого цилиндра в отдельности.
На двухтактных двигателях преимущественно применяются картеры, у которых в общей отливке объединены полости для кривошипа, коробки передач, сцепления, передней передачи и генератора.
Картер четырехтактного двигателя, кроме того, имеет дополнительную полость для размещения части механизма газораспределения, отсеки для масла, каналы и отверстия для масляного насоса, фильтра и др.