Спецтехника. Кшм двигателя

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) двигателей тракторов

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) предназначен для преобразования поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала (КВ). Основными движущимися деталями КШМ являются: поршни с кольцами, поршневые пальцы, шатуны, шатунные и коренные подшипники, маховик.Поршневая группа деталей дизелей Д-65 и Д-240 сконструирована одинаково.

Рис. 1. Поршень с шатуном (Д-65): 1 — шатунный болт; 2 — крышка головки шатуна; 3 — шатун; 4 — стопорное кольцо; 5 — поршневой палец; 6 — поршень; 7 — маслосъемные кольца; 8 — компрессионные кольца; 9 — верхнее компрессионное кольцо; 10 — втулка верхней головки шатуна; 11 — верхний вкладыш шатуна; 12-нижний вкладыш шатуна; 13 — контровочная пластина

Поршни 6 (рис. 1) изготовлены из алюминиевого сплава с тремя канавками под компрессионные 8, 9 и двумя под маслосъемные 7 кольца. В днище поршня выполнена камера сгорания. В канавках под маслосъемные кольца и ниже этих канавок просверлены отверстия для отвода масла внутрь поршня. По наружному диаметру юбки (в плоскости, перпендикулярной к плоскости поршневого пальца) поршни подразделяются на три размерные группы (табл. 1). Клеймо группы наносится на днище.

Комплектовочные размеры поршней и гильз. Таблица 1.

В комплект на двигатель поршни, шатуны и поршневые пальцы подбирают одинаковой размерной группы. Отклонение в массе поршней и шатунов в комплекте не должно превышать 15 г. По диаметру отверстия под поршневой палец поршни делят на две размерные группы (табл. 2), их маркируют краской на бабышках. Поршневые пальцы 5 полые, стальные. От осевого перемещения они удерживаются разжимными стопорными кольцами 4. установленными в канавки поршня. По наружному диаметру пальцы разделены на две группы (см. табл. 2). Маркировочная краска нанесена на внутренней поверхности пальца.

Комплектовочные размеры поршней и пальцев. Таблица 2.

Поршневые кольца изготовлены из специального чугуна. Верхнее компрессионное кольцо 9 прямоугольного сечения для уменьшения износа хромировано (по наружной поверхности). Второе и третье 8 кольца для улучшения компрессионных качеств имеют на внутренней поверхности торсионные выточки, которые при установке колец должны быть обращены вверх — к днищу поршня. В две нижней канавки поршня установлены маслосъемные 7 кольца скребкового типа (по два в каждую канавку). Верхним в канавке устанавливается кольцо с дренажными окнами на торце, а нижний — без окон; выточки наружной поверхности маслосъемных колец должны быть обращены вниз (к юбке поршня).

Замки поршневых колец располагают на ровном расстоянии по окружности. Нормальный зазор в замке новою кольца, установленного в новую гильзу 0,3…0,7 мм. Поршневые кольца заменяют, если зазор превышает 4 мм, а поршни меняют, если зазор между новым кольцом и канавкой в поршне по высоте превышает 0.4 мм. У дизеля Д-245 несколько иное расположение колец (рис. 2): под верхнее компрессионное кольцо трапецеидальной формы залито чугунную вставку 2, маслосъемное кольцо одно — как и у Д-240 — коробчатого типа.

Рис. 2. Схемы расположения колец на поршнях дизелей Д-245 (а) и Д240 (б): а) 1 — поршень; 2 — чугунная вставка типа «нирезист»; 3 — верхнее компрессионное кольцо; 4, 5 — компрессионные кольца; 6 — маслосъемное кольцо; б) 1 — поршень; 2 — верхнее компрессионное кольцо; 3, 4 — компрессионные кольца; 5 — маслосъемное кольцо

Шатуны 3 (см. рис. 1) стальные, штампованные. В верхнюю головку запрессована биметаллическая втулка 10 (стальная со слоем бронзы). Для смазки поршневого пальца в верхней головке шатуна и втулки есть отверстие. По внутреннему диаметру втулки сортируются на две размерные группы: с большим диаметром маркируются черной краской, с меньшими — желтой.

Нижняя головка шатуна разъемная. Разъем выполнен косым для обеспечения прохода нижней части через гильзу при монтаже. Крышка 2 прикреплена к шатуну двумя болтами из высококачественной стали, застопоренными контровочной пластиной 3.

Рис. 3. Детали кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов (Д-65): 1 — заглушка; 2 — шестерня распределительного вала; 3 — упорное кольцо; 4 — упорный фланец распределительного вала; 5 — толкатели; 6 — впускной клапан; 7 — направляющая втулка клапана; 8 — рукоятка декомпрессионного механизма; 9 — валики декомпрессионного механизма; 10-регулировочный винт: 11 — выпускной клапан; 12 — штанги толкателя; 13-поршень; 14-распределительный вал; 15 — втулка; 16 — палец маховика, 17 — шарикоподшипники; 18 — болт; 19 — маховик; 20 — венец; 21 — шатун; 22, 23 — вкладыши коренных подшипников; 24 — шестерня; 25 — маслоотражатель; 26 — коленчатый вал; 27 — шкив; 28 — головка цилиндров; 29 — пружина клапана; 30 — сухарик; 31 — регулировочный винт декомпрессионного механизма; 32 — коромысло клапана.

Коленчатый вал 26 (рис. 3) полноопорный, стальной (имеет пять коренных и четыре шатунных шейки, рабочие поверхности которых закалены токами высокой частоты. В шатунных шейках имеются полости для центробежной очистки масла при вращении вала. Полости закрыты резьбовыми заглушками 1, которые у двигателя должны быть одной группы (номер группы выбит на торце заглушки), чтобы не нарушилась балансировка вала. На первой, четвертой, пятой и восьмой щеках вала дизелей Д-240 и Д-245 закреплены съемные противовесы. Их наличие обусловлено большой частотой вращения коленчатого вала этих дизелей (2200 мин1), вследствие чего центробежные силы сильно возрастают. Установка противовесов значительно уменьшает нагрузки на подшипники. В коренных и шатунных шейках выполнены сверления, по которым подается масло к подшипникам (вкладышам).

На переднем конце вала смонтированы шестерня 24 привода распределения и насоса системы смазки, шкив 27 привода насоса системы охлаждения и генератора, маслоотражатель 25; на заднем — маслоотражатель и маховик 19 с напрессованным на нем зубчатым стальным венцом 20.

Коленчатые валы изготовлены с шейками двух номинальных размеров: для дизелей Д-65 диаметры коренных и шатунных шеек в первом номинале соответственно равны 85,25 мм и 75,25 мм, во втором — 85,0 мм и 75,0 мм; для дизелей Д-240 в первом — 75,25 мм и 68,25 мм, во втором — 75,0 мм и 68,0 мм. Валы с шейками второго стандартного размера имеют на первой щеке обозначение: 2КШ — все шейки вала второго номинала; 2К — коренные второго, а шатунные первого; 2Ш — шатунные второго, а коренные первого.

Вкладыши коренных 23 и шатунных 22 подшипников изготовлены из сталеалюмнневой ленты. От перемещений и проворачивания вкладыши стопорятся выштампованными на них усиками, входящими во фрезеровки в постелях вкладышей в блоке и шатуне. На наружной поверхности вкладыша проставляется товарный знак завода и размер, а на внутренней поверхности усика (выступа) — клеймо (« + » или « — ») группы вкладыша по высоте (вкладыши комплектуют так, чтобы один из них имел на усике знак « + » а другой « — » или оба без маркировки). Отверстия в верхних половинках коренных вкладышей совпадают с маслоподводящими каналами в блоке.

Зазор в подшипниках нового или отремонтированного двигателя в пределах 0,065…0,123 мм для шатунных и 0,070…0,134 мм для коренных. При увеличении зазора в шатунных подшипниках до 0,25 мм и овальности шейки более 0,06 мм или в коренных — соответственно до 0,3 и более 0,1 мм шейки вала шлифуют на соответствующий ремонтный размер.

Осевое перемещение вала ограничивается упорами пятой коренной шейки (допустимое в эксплуатации — 0,5 мм), осевое перемещение нижней головки шатуна допускаемое 0,7 мм. Коленчатый вал и маховик дизеля Д-240 изображены на рис. 4.

Рис. 4. Коленчатый вал с маховиком (Д-240): 1 — коренная шейка; 2 и 12 — щеки; 3 — упорные кольца; 4 — нижний вкладыш коренного подшипника; 5 — маховик; 6 — маслоотражательная шайба; 7 — установочный штифт; 8 — болт; 9 — зубчатый венец; 10 — верхний вкладыш коренного подшипника; 11 — шатунная шейка; 13 — галтель; 14 — противовесы; 15 — болт крепления противовеса; 16 — замковая шайба; 17 — шестерня коленчатого вала; 18 — шестерня привода масляного насоса; 19 — упорная шайба; 20 — болт; 21 — шкив; 22 — канал подвода масла в полость шатунной шейки; 23 — пробка; 24 — полость в шатунной шейке; 25 — трубка для масла. [Тракторы «Беларус» семейств МТЗ и ЮМЗ. Устройство, работа, техническое обслуживание. Я.Е. Белоконь, А.И. Окоча, Г.В. Шкаровский; Под ред. Я.Е. Белоконя. 2003 г.]

Статьи о КШМ двигателей тракторов: Кривошипно-шатунный механизм; Кривошипно-шатунный механизм двигателя СМД-60; Особенности эксплуатации КШМ; ТО КШМ и ГРМ двигателя трактора; Уход за кривошипно-шатунным механизмом

texnika.megapetroleum.ru

Кривошипно-шатунные механизмы двигателей

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   Мини-тракторы

Кривошипно-шатунные механизмы двигателей

Кривошипно-шатунный механизм двигателя преднаг значен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Этот механизм осуществляет передачу давления газов в цилиндре двигателя на его коленчатый вал и включает в свой состав поршневую группу, шатун и коленчатый вал. В поршневую группу входят поршень, поршневые кольца и палец. Шатун имеет на своих концах поршневую и кривошипную головки, соединенные стержнем шатуна.

Поршень управляет газораспределением в двухтактном двигателе, воспринимает и передает давление газов на поршневой палец, который служит для шарнирного сочленения поршня с шатуном и передачи усилия от поршня к шатуну. Поршневые кольца обеспечивают герметичность камеры сгорания, равномерное смазывание зеркала гильзы цилиндра и частично отводят к ней теплоту от поршня. Шатун совершает сложное движение, преобразуя возвратно-поступательное перемещение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Устройство кривошипно-шатунного механизма карбюраторных двигателей рассмотрим на примере двигателей УД-15, ДМ-1, МК-1, «1Z11 Гутброд» и дизелей — на примере 1Д90ТА.

Поршень двигателя УД-15 имеет вогнутое днище, что позволяет, в некоторой степени, придать камере сгорания форму, близкую к наивыгоднейшей — сферической. На поршне устанавливаются два компрессионных кольца и одно маслосъемное. Компрессионные кольца обеспечивают плотность изменяющегося внутрицилиндрового пространства, а маслосъемное — равномерное распределение масла по зеркалу цилиндра для обеспечения скольжения по нему поршня и компрессионных колец. Маслосъемное кольцо, кроме того, удаляет лишнее масло со стенок цилиндра, чтобы исключить повышенное нагарообразование в цилиндре и увеличение расхода масла. На двигателе УД-15 используется маслосъемное кольцо с расширителем (разжимными пружинами). Это кольцо состоит из двух плоских хромированных сегментов, осевого расширителя и радиального расширителя. Замки плоских сегментов размещаются под углом 180°, а канавка для установки кольца сообщается с внутренней полостью поршня отверстиями, через которые уходит избыток масла.

Поршневой палец — стальной пустотелый; имеет скользящую посадку в бронзовой втулке и поршневой головки шатуна и плотную — в бобышках поршня. Фиксируется поршневой палец от осевого перемещения (в горячем состоянии) кольцевыми пружинами. Шатун — стальной, штампованный, двутаврового сечения. Поршневая головка — цельная, в отличие от кривошипной головки шатуна, имеющей горизонтальный разъем. Сопряжение шатунной шейки коленчатого вала с кривошипной головкой выполняется на тонкостенных взаимозаменяемых биметаллических вкладышах, фиксируемых от смещения в головке шатуна штампованными замками. Коленчатый вал двигателя — стальной, цельноштампованный, с внутренним каналом для подачи масла; устанавливается на двух подшипниках качения. Уплотнение узлов установки коленчатого вала в картере осуществляется с помощью манжет. Противовесы коленчатого вала выполнены за одно со щеками. На переднем удлиненном конце коленчатого вала кроме коренного шарикового подшипника устанавливаются распределительная шестерня, механизм запуска и вентилятор-маховик, который выполняет также функцию корпуса центрифуги. Задний конец коленчатого вала предназначен для установки муфты привода.

Близкую к УД-15 конструкцию кривошипно-шатунного механизма имеет и двигатель ДМ-1. Шатун его также имеет разъемную кривошипную головку, а сопряжение с шатунной шейкой коленчатого вала осуществляется посредством специальных, состоящих из двух половин, вкладышей. Однако в сопряжении поршневого пальца с поршневой головкой шатуна специальная втулка отсутствует. На удлиненном конце коленчатого вала устанавливаются вентилятор-маховик и устройство шнурового запуска, а на другом — шкив клиноременной передачи на трансмиссию. Поршень двигателя мотокультиватора

МК-1 имеет днище, выпуклое в сторону головки цилиндра. Внутренняя полость поршня, изготовленного из алюминиевого сплава, снабжена ребрами, располагающимися от внутренней поверхности днища к бобышкам поршня, что придает всей конструкции дополнительную жесткость и способствует лучшему охлаждению поршня. На боковой поверхности юбки поршня сделаны специальные проточки, через которые смесь проходит в цилиндр двигателя при продувке. В верхней части поршня в двух кольцевых канавках располагаются компрессионные кольца. Поршень и поршневая головка шатуна соединены между собой полым поршневым пальцем, фиксируемым от осевых перемещений кольцевыми пружинами. Сопряжение поршневого пальца и поршневой головки шатуна выполняется на втулке, как и у двигателя УД-15, а кривошипной головки шатуна и шатунной шейки коленчатого вала — на роликах.

В отличие от рассмотренных двигателей соединение шатуна с шатунной шейкой коленчатого вала двигателя «Гутброд» осуществляется посредством игольчатого подшипника.

Кривошипно-шатунный механизм дизеля рассмотрим на примере двигателя 1Д90ТА, который устанавливается на микротрактор TZ-4K-14. Поршень с плоским днищем изготавливается из алюминиевого сплава. В головке поршня располагаются поршневые кольца, причем два верхних кольца имеют трапецеидальную форму сечения, что связано с увеличенной тепловой нагрузкой; у нижних колец сечение прямоугольной формы. Все поршневые кольца закреплены от поворота в канавках штифтами. В юбке поршня с противоположных сторон выполнены две выемки, через которые при продувке двигателя воздух поступает в цилиндр. Пустотелый поршневой палец установлен в бобышках поршня «плавающим» и закреплен от осевого перемещения кольцевыми пружинами. Соединение поршневого пальца и поршневой головки шатуна осуществляется на игольчатом подшипнике, с двух сторон уплотняемом специальными кольцами, а кривошипной головки шатуна и шатунной шейки коленчатого вала — на двустороннем роликовом подшипнике, в обойме которого размещаются в шахматном порядке два ряда роликов. Внешние кольца подшипников образуют головки шатуна. От осевых перемещений ролики фиксируются специальными кольцами. Указанные выше соединения уменьшают сопротивление трению и облегчают пуск двигателя в холодную погоду, что увеличивает срок его службы и повышает стойкость подшипника от перегрева при высокой частоте вращения коленчатого вала.

В двигателе 1Д90ТА коленчатый вал сделан разборным. Передний конец коленчатого вала изготавливается как одно целое со щекой, на продолжении которой выполнен противовес. Передний конец одновременно является шейкой, на которой устанавливается корённой роликовый подшипник 8 передней опоры вала, и местом соединения коленчатого вала с валом привода топливного насоса. Для фиксации и уплотнения подшипника в соответствующем отверстии картера устанавливаются прокладки. Щека коленчатого вала изготовлена разрезной, и в нее вставляется шатунная шейка, зажимаемая в отверстии с помощью болта. Аналогичный способ крепления осуществляется и в другой щеке, также выполненной за одно с противовесом и задним концом коленчатого вала. Цилиндрическая часть задней щеки является коренной шейкой роликового подшипника второй опоры коленчатого вала, а конусная часть — местом установки маховика двигателя, фиксируемого с помощью шпонки, шайбы и гайки.

Обеспечение равномерной работы двигателей, создание необходимых условий для их пуска, а также трогания мини-тракторов с места (с преодолением кратковременных нагрузок) достигается установкой на коленчатый вал маховика. В конструктивном исполнении маховики также отличаются друг от друга. На вентиляторе-маховике двигателя УД-15 устанавливаются лопатки из алюминиевого сплава, обеспечивающие ему функцию центробежного вентилятора. Роль маховика двигателя ЗИД-3 выполняли ротор магнето, а также шкив ременной передачи, создающие дополнительный момент инерции и позволяющие использовать мотоблок на стационарных работах. В двигателе МК-1 роль маховика выполняет ротор магнето, а в двигателе «1Z11 Гутброд» — ротор магдино и ротор вентилятора. Маховик же двигателя микротрактора TZ-4K-14 имеет только зубчатый венец для вращения его электростартером.

—-

Кривошипно-шатунный механизм состоит из блока цилиндров с головкой и уплотняющей прокладкой, картера, поршней, поршневых колец, поршневых пальцев, шатунов, коленчатого вала, маховика.

Блок цилиндров (рис. 3) — основная (базовая) деталь, к которой крепят детали механизмов двигателя, выполняют в одной отливке с картером. Цилиндры в блоке могут быть расположены в один ряд (ГАЗ-24) или V-образно в два ряда под углом 90° (двигатели 3M3-53 и ЗИЛ-130).

Рис. 3. Блоки и головки цилиндров двигателей:а — восьмицилиндрового; б — четырехцилиндрового; 1 — головки; 2 — гильзы; 3 — камера сгорания; 4 — шпилька; 5 — металлоасбестовая прокладка; 6 — поддон картера; 7 — картер; 8 — выпускной канал; 9—впускной канал; 10— уплотнительные кольца.

Блок цилиндров с верхней частью картера двигателей 3M3-53 и ГАЗ-24 отлит из алюминиевого сплава, а двигателя ЗИЛ-130 — из чугуна.

Полость между цилиндрами и наружными стенками блока называется рубашкой охлаждения.

В блоках двигателей 3M3-53, ЗИЛ-130 и ГАЗ-24 цилиндры выполнены в виде вставных чугунных гильз, омываемых охлаждающей жидкостью; такие гильзы называют мокрыми.

Тщательно обработанная внутренняя поверхность гильзы цилиндра, направляющая движение поршня, называется зеркалом. Для увеличения срока службы в верхнюю часть гильзы запрессовывают короткие тонкостенные вставки из кислотоупорного чугуна.

Гильзы свободно вставляют в гнезда блока и уплотняют снизу медными или резиновыми прокладками (кольцами) и сверху прокладкой головки цилиндров.

При установке гильз в блоки цилиндров двигателей 3M3-53 и ГАЗ-24 подбирают комплект медных уплотнительных колец так, чтобы гильза выступала над плоскостью разъема блока на 0,02…0,10 мм; этим достигают надежное уплотнение гильз при установке головок цилиндров.

Головку цилиндров рядных двигателей (или две головки у V-об-разных двигателей) отливают из алюминиевого сплава. Этот сплав теплопроводнее чугуна, следовательно, от головок быстрее отводится теплота. В результате улучшаются условия протекания рабочего процесса в цилиндрах двигателя. В головке выполнены камеры сгорания, в которых имеются резьбовые отверстия для свечей зажигания. Стенки камер сгорания окружены рубашкой охлаждения.

Сверху на головке цилиндров закреплены детали газораспределительного механизма.

Во впускные и выпускные каналы отливки головки запрессованы вставные седла и направляющие втулки клапанов.

Головка цилиндров сверху закрыта штампованной или литой крышкой, для уплотнения между ними ставят прокладку из маслостой-кой резины.

Металлоасбестовая прокладка между блоком и головкой цилиндров создает герметичность. Крепят головку к блоку болтами или шпильками с гайками.

Рис. 4. Поршень, шатун, кольца и палец:1 — компрессионные кольца; 2 — маслосъемное кольцо; 3 —поршень; 4 — поршневой палец; 5 — стопорное кольцо; 6 — шатун; 7 — болт; 8 — тонкостенные вкладыши; 9 — крышка нижней головки шатуна; гайка; 10 — шплинт; а — выступ вкладыша.

Картер, выполненный в одной отливке с блоком, имеет несколько усиленных ребрами перегородок, в которых расположены коренные подшипники коленчатого вала и выполнены сверления для опорных шеек распределительного вала. Снизу к картеру привертывают поддон. Место соединения картера и поддона уплотнено прокладкой.

Поршень (рис. 4) воспринимает при рабочем ходе силу давления газов и передает ее через шатун коленчатому валу, а также совершает вспомогательные такты.

Верхняя часть поршня, называемая головкой, снизу усилена ребрами. По окружности головки проточены канавки для установки поршневых колец. Нижняя, направляющая часть поршня (юбка) снабжена приливами (бобышками) с отверстиями, в которые устанавливают поршневой палец.

Поршни отливают из алюминиевого сплава, обладающего малой плотностью и хорошей теплопроводностью. В поршни двигателя ЗИЛ-130 заделывают чугунную вставку, в которой протачивают канавку для верхнего кольца, что повышает долговечность поршня.

В верхней части головки поршня некоторых двигателей протачивают узкую канавку, уменьшающую передачу теплоты к верхнему кольцу.

Чтобы нагревающийся поршень мог расширяться в цилиндре, не заедая, его устанавливают с зазором. Зазор между поршнем и зеркалом цилиндра уплотняют поршневые кольца. Юбку выполняют в виде эллипса, большая ось которого расположена перпендикулярно оси поршневого пальца. Такая форма юбки предотвращает стук при холодном двигателе и заедание за счет ее округления при нагреве. В отверстии для поршневого пальца имеются канавки для стопорных колец.

В выемки юбок поршней изучаемых двигателей проходят противовесы коленчатого вала.

Т-образный несквозной разрез на юбках поршней двигателей 3M3-53 и ГАЗ-24 повышает жесткость юбки, а сквозной косой разрез на поршнях ЗИЛ-130 дает возможность юбке расширяться без заедания.

Поверхность юбки поршней изучаемых двигателей покрывают слоем олова, что улучшает приработку и уменьшает износ.

Для правильной сборки поршня с шатуном на днищах головок поршней двигателя ЗИЛ-130 выполнена лыска, на боковой поверхности поршней двигателей 3M3-53 у отверстия бобышки — надпись «Вперед», на боковой стенке поршней двигателей ГАЗ-24 — надпись «Назад».

Поршневые кольца компрессионные и маслосъемные изготовляют из чугуна или стали; у колец выполнен разрез («замок»). В свободном состоянии диаметр колец больше диаметра цилиндра. При установке поршней в цилиндры кольца сжимают, благодаря чему они за счет своей упругости плотно прилегают к стенкам цилиндров.

Компрессионные кольца уменьшают прорыв газов из цилиндра в картер.

Верхнее компрессионное кольцо (у двигателей ЗИЛ-130 два коль-на) для повышения износостойкости покрывают слоем хрома, поверхность остальных колец для лучшей прирабатываемости — слоем олова.

Маслосъемное кольцо снимает излишки масла со стенок цилиндра.

На поршнях всех карбюраторных двигателей ставят по одному маслосъемному кольцу. В канавке для этого кольца выполнены сквозные отверстия.

Маслосъемное кольцо двигателя 3M3-53 — чугунное, имеет сквозные прорези для съема и отвода масла. У двигателей ЗИЛ-130 и ГАЗ-24 маслосъемное кольцо состоит из четырех стальных деталей: двух плоских колец, осевого и радиального расширителей. Рабочая поверхность колец покрыта хромом.

Кольца устанавливают на поршень разрезами в разные стороны. Благодаря фаскам кольца сильнее прижимаются к стенкам цилиндра и быстрее прирабатываются.

Поршневой палец стальной, трубчатый. Он соединяет поршень с шатуном. Поверхность пальца закалена с нагревом токами высокой частоты (ТВЧ). При работе палец проворачивается в бобышках поршня и втулке верхней головки шатуна. От осевого смещения палец удерживается стопорными кольцами, установленными в выточках бобышек поршней; такие пальцы называют плавающими.

Шатун передает при рабочем ходе силу от поршня кривошипу коленчатого вала, а при вспомогательных тактах от кривошипа поршню.

Шатун стальной. Он состоит из стержня двутаврового сечения, верхней неразъемной головки с бронзовой втулкой для поршневого пальца и нижней разъемной головки, закрепляемой на шатунной шейке коленчатого вала. Для направленного разбрызгивания масла на стенки цилиндра в нижней головке шатуна выполнено отверстие. Для уменьшения трения между шейкой вала и нижней головкой шатуна в нее вставляют тонкостенные вкладыши, образующие шатунный подшипник.

У двигателей 3M3-53 и ГАЗ-24 вкладыши биметаллические, состоящие из стальной ленты с нанесенным на нее антифрикционным сплавом алюминия с медью и оловом.

У двигателей ЗИЛ-130 вкладыш триметаллический, изготовленный из стальной ленты, на которую нанесен медноникелевый подслой, покрытый антифрикционным сплавом СОС-6-6. От проворачивания в головке шатуна вкладыши удерживаются выштампованными у них выступами.

Обе части нижней головки шатуна скреплены двумя болтами с гайками, которые стопорятся шплинтами или при помощи контргаек, штампованных из листовой стали (ГАЗ-24). Номера, выбитые на головке и крышке шатуна, обращены в одну сторону. Момент затяжки гаек должен быть в пределах 70…85 Н-м (7…8,5 кгс-м).

Коленчатый вал (рис. 5) воспринимает силы от шатунов и преобразует их в крутящий момент, передаваемый механизмам трансмиссии через маховик.

Коленчатый вал двигателей 3M3-53 и ГАЗ-24 литой из легированного чугуна, а двигателя ЗИЛ-130 кованый, стальной.

Рис. 5. Коленчатый вал и маховик:а — восьмицилиндрового V-образного двигателя; б — четырехцилиндрового рядного двигателя: 1 — коренные шейки; 2 — шатунные шейки; 3 —грязеуловитель; 4 — пробка; 5 — противовесы ; 6 — маховик; 7—зубчатый венец маховика.

Вал состоит из коренных и шатунных шеек, соединенных щеками, продолжением которых являются противовесы, разгружающие коренные подшипники от инерционных нагрузок. С этой же целью шатунные шейки сделаны полыми.

У изучаемых двигателей коленчатый вал пятиопорный, т. е. имеет пять коренных подшипников, в которых установлены вкладыши, изготовленные из такого же материала, как и шатунные. Чугунные крышки подшипников крепят к блоку двумя или четырьмя болтами и шплинтуют. Момент затяжки болтов коренных подшипников должен быть 110…130 Н-м (11…13 кгс-м).

Шатунные шейки, число которых у рядных двигателей равно числу цилиндров, у четырехцилиндровых двигателей расположены попарно под углом 180°.

К каждой шатунной шейке коленчатого вала V-образных двигателей крепят по два шатуна, соединяющие ее соответственно с поршнями правого и левого рядов цилиндров. Поэтому шатунных шеек у таких двигателей вдвое меньше числа цилиндров. У восьмицилиндровых V-образных двигателей шатунные шейки располагают под углом 90° друг к другу.

Масло от коренных подшипников к шатунным поступает через каналы в щеках вала и грязеуловители, закрытые пробками.

На переднем конце коленчатого вала крепят распределительную шестерню и шкив привода вентилятора, а в торец вала ввертывают храповик, используемый для провертывания коленчатого вала пусковой рукояткой. Осевое перемещение вала ограничивают сталебабби-товые кольца, установленные в переднем коренном подшипнике. К фланцу заднего конца коленчатого вала крепят маховик.

У многих двигателей вытекание масла из картера в местах выхода коленчатого вала предотвращает маслоотбрасывающий буртик, масло-отгонная резьба на его заднем конце и маслоотражатель на переднем конце. Кроме того, места выхода вала уплотняют сальниками.

Маховик — чугунный диск с тяжелым ободом. Он увеличивает инерцию коленчатого вала и этим повышает плавность работы, облегчает пуск двигателя и трогание автомобиля с места. На ободе маховика напрессован зубчатый венец для пуска двигателя от стартера. Маховик крепят несимметрично расположенными болтами, которые должны быть затянуты с моментом 140…150 H-M (14…15 кгс-м) и зашплинтованы.

Крепление двигателя к раме или подрамнику должно быть надежным, но упругим, чтобы вибрация двигателя не передавалась кузову, а перекосы рамы при движении не вызывали повреждения деталей крепления. Для этого между опорными лапами двигателя и рамой помещают резиновые подушки. Двигатель ГАЗ-24 крепят в трех точках: две — в передней части двигателя по его сторонам, одна — сзади под задней крышкой коробки передач.

Двигатель 3M3-53 крепят в четырех точках: спереди штампованными кронштейнами, привернутыми к блоку цилиндров, сзади двумя приливами картера сцепления.

Двигатель ЗИЛ-130 имеет три точки крепления: передней опорой служит кронштейн, установленный под крышкой распределительных шестерен, задними опорами — лапы картера сцепления. От продольного смещения двигатель ЗИЛ-130 удерживается тягой, соединенной с поперечиной рамы.

При неисправностях кривошипно-шатунного механизма двигатель не развивает полную мощность, работает с перебоями, перерасходует топливо и масло, стучит.

—

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 или 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, 3M3-53 и ЗИЛ-130 выполнены из сталеалюминиевой ленты, антифрикционный слой которой представляет собой алюминиевый сплав АМО-1-20*. Вкладыши двигателя ЯМЗ-740 изготовляют из стальной ленты, покрытой слоем свинцовистой бронзы и тонким слоем свинцовистого сплава.

От провертывания в нижней головке шатуна вкладыши удерживаются выступами (усиками), которые входят в канавки, вы-фрезерованные 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 шатунные шейки; противовесы; фланец для крепления маховика; носок, на 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, 3M3-53). Литье позволяет выполнить все шейки вала полыми. Шейки стальных коленчатых валов закаливают токами 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 расположение цилиндров, равно числу цилиндров, а в V-образном двигателе — в два раза меньше числа цилиндров, так как на каждую шатунную шейку устанавливают по два шатуна. Из условия равномерного чередования рабочих ходов колена вала четырехцилиндрового двигателя (если смотреть на вал с торца) располагаются под углом 180°, шестицилиндрового— под 120°, восьмицилиндрового — под 90°.

Количество коренных шеек четырехцилиндровых двигателей с рядным расположением цилиндров три или пять, в шестицилиндровых — четыре или семь, в V-образных восьмицилиндровых — пять.

Рис. 6. Форма коленчатого вала: а — рядного четырехцилиндрового двигателя, б — рядного шестицилиндрового двигателя, в — V-обраэного шестицилиндрового двигателя, г — V-образного восьмицилиндрового двигателя: 1—8 — номера цилиндров

Если шатунная шейка с двух сторон имеет коренную, то такой коленчатый вал называют полноопорным. Полноопорный вал (ЗМЗ-24, 3M3-53, ЗИЛ-130, ЯМЗ-740) меньше прогибается, обеспечивая лучшие условия работы подшипников и больший срок их службы. В современных автомобильных двигателях частота вращения коленчатого вале достигает 3000—4000 об/мин 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, расположенные против шатунных шеек коленчатого вала.

Коренные и шатунные шейки коленчатого вала соединены наклонными каналами, просверленными в щеках и служащими для подвода масла от коренных к шатунным подшипникам. В этих полостях под действием центробежных сил при работе двигателя отлагаются тяжелые частицы и продукты износа, содержащиеся в масле. Грязеуловители очищают при разборке двигателя, вывертывая пробки.

Осевые нагрузки коленчатого вала в большинстве двигателей воспринимаются упорной стальной шайбой и стальными, залитыми с одной стороны баббитом или сплавом СОС-6-6* шайбами, расположенными по обе стороны переднего коренного подшипника.

Вкладыши коренных подшипников обычно той же конструкции, что и вкладыши шатунных подшипников. Верхний вкладыш устанавливается в выемку (постель) верхней части картера, нижний— в крышки 5,9 л 11 коренных подшипников.

Крышки коренных подшипников растачивают совместно с блоком цилиндров и при сборке двигателя их устанавливают только на свои места.

Для предотвращения утечки масла на переднем и заднем концах коленчатого вала устанавливают маслоотражатели и сальники. Маслоотражатели изготовляют за одно целое с коленчатым валом или в виде, отдельной детали. Например, у двигателя ЗИЛ-130 на переднем конце коленчатого вала установлен резиновый сальник, а на заднем конце имеется дренажная канавка во вкладыше заднего коренного подшипника (с отверстием для слива масла), маслосбрасывающий гребень, маслоотгонная спиральная канавка, сальник из асбестовой набивки и резиновые уплотнители под крышкой заднего коренного подшипника.

Читать далее: Газораспределительные механизмы двигателей

Категория: - Мини-тракторы

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Кривошипно-шатунный механизм двигателя трактора

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   Тракторы

Кривошипно-шатунный механизм двигателя трактора

Кривошипно-шатунный механизм состоит из следующих основных частей: цилиндра (рис. 1), поршня с кольцами, шатуна с подшипником, поршневого пальца, коленчатого вала с противовесами, вращающегося в подшипниках, и маховика.

Детали кривошипно-шатунного механизма воспринимают большое давление (до 6…8 МПа) газов, возникающих при сгорании топлива в цилиндрах, а некоторые из них, кроме того, работают в условиях высоких температур (350° и выше) и при большой частоте вращения коленчатого вала. Чтобы детали могли удовлетворительно работать длительное время (не менее 8…9 тыс. часов) в таких тяжелых условиях, обеспечивая работоспособность двигателя, их изготавливают с большой точностью из высококачественных прочных металлов и их сплавов, а детали из черных металлов (сталь, чугун), кроме того, подвергают термической обработке (цементации, закалке).

Рис. 1. Кривошипно-шатунный механизм: 1 – коренной подшипник; 2 — шатунный подшипник; 3 — шатун; 4 — поршневой палец; 5 — поршневые кольца; 6 — поршень; 7 — цилиндр; 8 — маховик; 9 — противовес; 10 — коленчатый вал.

Отдельные детали кривошипно-шатунного механизма имеют следующее устройство.

Цилиндр (рис. 2) — основная часть двигателя, внутри которой сгорает топливо. Цилиндр изготавливают в виде отдельной отливки, укрепляемой на чугунной коробке — картере, или в виде сменной гильзы, вставляемой в блок цилиндров. Материалом для изготовления цилиндров и гильз служит чугун. Внутреннюю поверхность цилиндров и гильз, называемую зеркалом цилиндра, делают строго цилиндрической формы и подвергают шлифовке и полировке. Число цилиндров или гильз у одного двигателя может быть различно: один, два, три, четыре, шесть и больше.

Блок цилиндров может быть изготовлен так, что цилиндры будут расположены в один или в два ряда под углом в 90°.

Блок цилиндров и картер снизу закрыты поддоном и уплотнены прокладками. Цилиндры сверху закрыты головкой (в зависимости от конструкции двигателя), уплотняемой металло-асбестовой прокладкой.

Поршень, устанавливаемый внутри цилиндра, сжимает свежий заряд воздуха и воспринимает давление расширяющихся газов во время горения топлива и передает это давление через палец и шатун на коленчатый вал, заставляя его вращаться. Поршень отливается из алюминиевого сплава. На боковых стенках поршня делают два прилива — бобышки с отверстиями, в которые вставляется поршневой палец, соединяющий поршень с шатуном. В днище поршня сделана специальная камера, способствующая лучшему перемешиванию топлива с воздухом.

Рис. 2. Детали двигателя: 1 — блок-картеры; 2, 4 — головки цилиндров; 3, 8— прокладки; 5 — цилиндр; 6 — картер; 7 — гильза; 9 — поршень; 10 — поддон; 12 — вкладыши; 13 — крышка шатуна; 14 — стопорное кольцо; 15 — поршневой палец; 16 — шатун; 17 — втулка; 18 — шплинт; 19 — болт; 20 — коренной подшипник.

Поршень во время работы сильно нагревается (до 350 °С) и при этом расширяется. Во избежание заклинивания поршня в цилиндре его делают несколько меньшего диаметра, чем цилиндр, создавая тем самым между ними зазор 0,25…0,40 мм.

Поршневые кольца. Поскольку между поршнем и цилиндром имеется зазор, то через него могут проходить из камеры сжатия в картер газы. Из картера в камеру сжатия попадает и там сгорает смазочное масло, при этом увеличивается его расход.

Для устранения подобных явлений на поршень в специальные канавки надевают пружинные чугунные кольца. Диаметр колец делают немного больше диаметра цилиндра, в котором они будут работать. Чтобы такое кольцо можно было вставить в цилиндр, в нем сделан вырез (или, как его еще называют, замок), позволяющий сжать кольцо перед постановкой в цилиндр. Такое кольцо, будучи вставлено в цилиндр, стремится занять первоначальное положение и поэтому плотно прилегает к стенкам цилиндра, закрывая при этом своим телом зазор между поршнем и цилиндром.

Во время работы двигателя кольца, кроме уплотнения, обеспечивают распределение смазки по цилиндру, предотвращают попадание масла в камеру сгорания, уменьшая тем самым расход его, а также отводят теплоту от сильно нагретого поршня к стенкам цилиндра.

По назначению кольца бывают двух типов: компрессионные — уплотняющие (их обычно ставят по три-четыре) и маслосъемные (одно-два).

Компрессионные кольца воспринимают силы давления газов, причем наибольшую нагрузку до 75 % давления несет первое кольцо. Чтобы предохранить поршень от повышенного износа, у некоторых двигателей в первую канавку поршня устанавливают стальную вставку, а для уменьшения износа кольца его цилиндрическую поверхность покрывают пористым хромом. Остальные кольца, воспринимающие меньшую нагрузку — 20 и 5 % сил давления, хромом не покрывают.

Маслосъемные кольца чаще всего делают коробчатого сечения с прорезями. Благодаря этому усилие прижатия кольца к стенке цилиндра передается через два узких пояска, что увеличивает удельное давление кольца. Кроме того, узкие пояски кольца лучше снимают излишнее масло со стенок цилиндра или гильзы при движении поршня вниз.

На дне канавки маслосъемного кольца сделаны отверстия в поршне, через которые отводится масло, собранное со стенок цилиндра.

У некоторых двигателей, для того чтобы увеличить упругость маслосъемных колец, в зазор между кольцом и канавкой устанавливают стальной расширитель.

Шатун соединяет поршень с коленчатым валом. Его штампуют из стали. Он состоит из верхней и нижней головок и стержня. Верхняя, неразъемная, головка служит для соединения с поршнем, в нее вставляется поршневой палец. Для уменьшения трения между пальцем и шатуном в верхнюю головку запрессовывают бронзовую втулку. Нижняя, разъемная, головка имеет крышку и охватывает шейку коленчатого вала. Чтобы уменьшить трение шатуна о шейку вала, в нижнюю головку и крышку устанавливают вкладыши — стальные пластины, у которых поверхность, прилегающая к шейке вала, покрыта тонким слоем свинцовистой бронзы или специальным алюминиевым сплавом.

Нижнюю головку шатуна и ее крышку соединяют шатунными болтами, гайки которых после затяжки шплинтуют.

Поршневой палец, соединяющий шатун с поршнем, изготовляют из стали, а наружную поверхность подвергают термической (цементации и закалке) и механической (шлифовке) обработке.

Палец во время работы двигателя может перемещаться в верхней головке шатуна и бобышках поршня в небольших пределах, поэтому его называют плавающим. Для того чтобы палец во время работы не вышел из поршня и не поцарапал зеркало цилиндра, ограничивают перемещение пальца в осевом направлении, устанавливая в бобышках (приливах) поршня стопорные пружинные кольца, которые, не препятствуя пальцу поворачиваться в бобышках и головке шатуна, не позволяют ему перемещаться за пределы поршня.

Коленчатый вал воспринимает через шатуны силы расширяющихся газов, действующих на поршни, и превращает эти силы во вращательное движение, которое затем передается трансмиссии трактора. От коленчатого вала также приводятся в движение и другие устройства и механизмы двигателя (газораспределительный, топливный и масляный насосы и др.). Коленчатый вал штампуют из стали или отливают из специального чугуна. Коленчатый вал состоит из следующих частей: коренных или опорных шеек, на которых он вращается в коренных подшипниках, шатунных шеек, которые охватывают нижние головки шатунов, щек, соединяющих шейки между собой, и фланца, предназначенного для крепления маховика.

Чтобы продлить срок службы коленчатого вала, поверхности шеек подвергают термической обработке — закалке.

Маховик представляет собой массивный диск, отлитый из чугуна, он укрепляется на фланце заднего конца коленчатого вала.

Маховик во время работы двигателя накапливает кинетическую энергию, уменьшает неравномерность частоты вращения коленчатого вала, выводит поршни из мертвых точек и облегчает работу двигателя при разгоне машинно-тракторного агрегата и преодолении кратковременных перегрузок.

На маховике укрепляется зубчатый венец, через который специальными устройствами вращают коленчатый вал при пуске двигателя.

—

Основными деталями кривошипно-шатуиного механизма являются: цилиндры, поршни в комплекте с кольцами и поршневыми пальцами, шатуны в комплекте со втулками в верхней головке и подшипниками в нижней головке, коленчатый вал с коренными подшипниками и маховик.

Цилиндры выполнены в виде отдельных гильз, вставленных в отверстия блока цилиндров. Такое устройство упрощает изготовление блока и дает возможность заменять изношенные или поврежденные гильзы новыми. Они отливаются из легированного чугуна. Внутренняя поверхность гильзы закалена. На наружной поверхности имеются два посадочных и один опорный пояски. Сверху гильза прижимается головкой. Гильзы омываются охлаждающей жидкостью, циркулирующей в рубашке блока. Для предотвращения попадания ее в масляный поддон гильзы имеют по две кольцевые канавки, в которых установлены уплотнительные резиновые кольца.

Поршень отливается из высококремнистого алюминиевого сплава. В днище поршня имеется фасонная выемка, являющаяся камерой сгорания. В головке поршня выполнены кольцевые канавки для компрессионных колец. Вместе с кольцами головка является уплотняющей частью поршня. В бобышках поршня сделаны отверстия для поршневого пальца и канавки для установки стопорных колец. Направляющая часть поршня имеет кольцевые канавки для маслосъем-ных колец.

На каждом поршне расположены три компрессионных и два масло-съемных кольца. Компрессионные кольца имеют трапецеидальное сечение. Верхнее кольцо предотвращает прорыв воздуха и газов из надпоршневого пространства в картер. Оно наиболее нагружено давлением газов, сильно нагревается и работает при недостаточной смазке. Для уменьшения истирания на наружную поверхность кольца наносят пористый слой износостойкого металла — хрома. Масло, находящееся в порах, уменьшает трение и износ кольца и гильзы. Когда поршень совершает движение, компрессионные кольца прижимаются то к нижней, то к верхней кромке его канавок и создают необходимое уплотнение, препятствующее прорыву газов в картер.

Маслосъемные кольца касаются цилиндра узкими кромками и хорошо снимают масло с его зеркала. Масло по сверлениям в поршне стекает в поддон двигателя. Чтобы предотвратить прорыв газов в картер, замки соседних колец смещают относительно друг друга по окружности.

Для обеспечения точной посадки поршни и гильзы имеют шесть размерных групп, обозначаемых клеймами на днищах поршней и на верхних торцах гильз. При сборке поршень и гильза должны подбираться из одних размерных групп.

Поршневой палец соединяет шарнирно поршень с шатуном. Палец пустотелый; в отверстие шатуна он вставляется с зазором, а в бобышки поршня без зазора. Во время работы двигателя бобышка нагревается и появляется зазор между ней и пальцем. Палец свободно поворачивается в шатуне и бобышке. Осевое перемещение пальца ограничивается стопорными кольцами.

Шатун представляет собой стальную фасонную поковку и состоит из стержня и двух головок (верхней и нижней). Верхняя головка через поршневой палец соединяется с поршнем, нижняя — с коленчатым валом. Стержень двутаврового сечения, что придает ему при небольшой массе достаточную прочность. В верхнюю головку запрессована бронзовая втулка. По каналу в стержне и радиальным отверстиям во втулке подводится смазка к поршневому пальцу. Нижняя головка имеет разъем под углом 55° к оси стержня. Это позволяет устанавливать и снимать комплект поршня с шатуном через цилиндр.

Съемная часть шатуна называется крышкой. Стык шатуна с крышкой имеет форму гребенки с треугольными зубьями. Это надежно предохраняет крышку от радиального сдвига относительно шатуна. Осевая фиксация крышки на шатуне осуществляется штифтом, запрессованным в шатун и входящим в паз крышки. У одного стыка со стороны длинного болта имеются метки спаренности (двузначное число), одинаковые для обеих частей, и риски на обеих частях шатуна. Крышки шатунов не взаимозаменяемые.

В нижней головке шатуна и его крышке расположен подшипник, охватывающий шатунную шейку коленчатого вала. Он состоит из тонкостенных вкладышей 6, изготовленных из сталеалюминиевой полосы. Вкладыши удерживаются в теле шатуна и в крышке вследствие плотной посадки и наличия ушков, которые входят в выточки нижней головки и ее крышки. Болты крепления крышки предохраняются от самоотворачивания замковыми шайбами с усами, отогнутыми на грани болтов и крышки. Оба вкладыша нижней головки шатуна взаимозаменяемы.

Коленчатый вал состоит из четырех шатунных и пяти коренных шеек, щек, передней части и хвостовика, уравновешивающих противовесов. В шатунных шейках есть закрытые заглушками внутренние полости, в которых масло подвергается дополнительной Центробежной очистке. Эти полости сообщаются наклонными каналами с радиальными каналами в коренных шейках.

Для уменьшения действия центробежных сил на щеках коленчатого вала устанавливаются противовесы. Кроме того, имеются две выносные массы, одна из которых выполнена в виде прилива на маховике, другая представляет собой противовес, напрессованный на передний конец коленчатого вала. Вал балансируется в сборе с противовесами. В осевом направлении он фиксируется четырьмя бронзовыми полукольцами, установленными в выточках задней коренной опоры. Для предохранения от проворачивания нижние полукольца своими пазами входят в штифты, запрессованные в крышку коренного подшипника.

Носок и хвостовик коленчатого вала уплотняются самоподжимными сальниками.

Вкладыши коренных подшипников состоят из сменных тонкостенных элементов, изготовленных из сталеалюминиевой полосы. Верхний и нижний вкладыши коренных подшипников не взаимозаменяемые. В верхнем вкладыше имеется отверстие; для подвода масла и канавки для его распределения.

Для ремонта коленчатого вала предусмотрено шесть ремонтных размеров шеек и вкладышей. Клеймо наносится на тыльную сторону вкладыша недалеко от стыка.

Маховик крепится болтами к заднему торцу вала и точно фиксируется относительно шеек коленчатого вала двумя штифтами. Зубчатый венец служит для пуска двигателя стартером. Двенадцать радиальных отверстий предназначены для проворачивания коленчатого вала при регулировках двигателя.

Читать далее: Уравновешивающий механизм

Категория: - Тракторы

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.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

Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы двигателя

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   Техническое обслуживание автомобилей

Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы двигателя

В кривошипно-шатунный механизм многоцилиндрового двигателя входят блок цилиндров, головки цилиндров с уплотнительными прокладками, поршни, поршневые кольца, поршневые пальцы, шатуны, коленчатый вал, маховик, поддон картера.

Блок цилиндров отливается из серого чугуна или алюминиевого сплава.

У автомобильных двигателей применяют рядное расположение цилиндров, когда цилиндры располагаются в ряд один за другим в одной плоскости, и V-образные, при котором один ряд цилиндров расположен к другому ряду обычно под углом 90°.

Цилиндры двигателей могут быть образованы стенками самого блока или выполнены в виде сменных гильз.

Головка цилиндров изготовляется общей все цилиндры одного ряда в виде отливки из алюминиевого сплава чугуна. Против каждого из цилиндров она имеет углубление, образующее камеру сгорания. Головка блока цилиндров крепится к блоку цилиндров шпильками или болтами.

Блок цилиндров закрывается снизу подвдном. Для устранения пропуска газов при работе двигателя и утечки охлаждающей жидкости между блоком и головками цилиндров устанавливаются уплотнительные прокладки.

Коленчатый вал воспринимает усилия от поршней и передает образующийся крутящий момент механизмам трансмиссии. Коленчатый вал состоит из коренных и шатунных шеек, носка, фланца и противовесов. Шейки коленчатого вала соединяются щеками, которые с шатунными шейками образуют кривошипы коленчатого вала. Количество и расположение шеек зависят от числа и расположения цилиндров и числа тактов двигателя.

На переднем конце (носке) вала устанавливают шестерню, шкив, храповик для пусковой рукоятки. Шестерня коленчатого вала находится в постоянном зацеплении с шестерней распределительного вала. Шкив коленчатого вала служит для привода вентилятора, водяного насоса, компрессора, генератора и насоса гидроусилителя рулевого управления.

На заднем конце коленчатого вала к фланцу крепится маховик.

Противовесы предназначаются для равномерного вращения коленчатого вала и разгрузки коренных подшипников от действия центробежных сил. Противовесы обычно выполняют заодно с валом.

Для поступления смазки к шатунным шейкам вала е щеках имеются сквозные каналы.

Коленчатые валы штампуют из качественной стали или отлиЕают из магниевого чугуна (двигатели ЗМЗ и ВАЗ).

Шатун соединяет поршень с шатунной шейкой коленчатого вала состоит из стержня двутаврового сечения, верхней неразъемной головки и нижней разъемной головки.

Рис. 1. Головка блока цилиндров (а), блок цилиндров (б) и поддон картера (в): 1 — головка блока цилиндров, 2 — прокладка крышки головки блока цилиндров, 3 — крышка головки блока цилиндров, 4, 7 — прокладки выпускного трубопровода,-5 — выпускной трубопровод, 6 — прокладка головки блока цилиндров, 8 — блок цилиндров, 9 — втулка передней шейки распределительного вала, 10 — крышка распределительных шестерен, 11— прокладка крышки распределительных шестерен, 12 — крышки коренных подшипников, 13 — поддон картера, 14 — прокладка, 15 — картер сцепления

Рис. 88. Детали кривошипно-шатунного механизма восьмицилиндрового V-образного двигателя: 1 — храповик, 2 — шкив, 3 — носок коленчатого вала, 4 — шестерни коленчатого вала, 5, 8, 9 — крышки коренных подшипников, 6 — противовес, 7 — вкладыш коренного подшипника, 10 — фланец, 11 — зубчатый венец маховика, 12 — маховик, 13 — поршень, 14 — шатун, 15 — шатунная шейка, 16 — коренная шейка, 17 — нижняя крышка шатуна, 18 — нижняя (кривошипная) головка шатуна, 19 — стержень шатуна, 20 — верхняя (поршневая) головка шатуна, 21 — втулка верхней головки шатуна, 22 — вкладыш шатунного подшипника, 23 — стопорное кольцо, 24 — поршневой палец, 25 — поршневые компрессионные кольца, 26, 27, 28 — детали составного маслосъемного кольца

Так как при работе поршень, сильно нагреваясь, расширяется, то его устанавливают в цилиндре с определенным зазором, а направляющую часть поршня делают разрезной (пружинной).

Внутри поршня имеются две бобышки с отверстиями для установки поршневого пальца. Нагреваясь, поршень расширяется в направлении оси поршневого пальца больше, так как в бобышках сосредоточена большая часть массы металла. Чтобы поршень при нагреве получил цилиндрическую форму, его диаметр в плоскости, перпендикулярной оси пальца, делают на 0,3—0,5 мм больше, чем в осевом направлении.

Для равномерной работы двигателя поршни всех цилиндров подбирают равной массы.

Поршневой палец служит для соединения поршня с верхней головкой шатуна. Обычно применяют пальцы

плавающего типа, которые могут поворачиваться и в отверстиях бобы шек поршня и в верхней головке шатуна. Для предотвращения продоль”| ного (бокового) перемещения пальца в поршне, что может привести к повреждению зеркала гильзы, палец закрепляют стопорными коль-цами 23.

Поршневые кольца, устанавливаемые на поршне, отливаются из чугуна и подразделяются на компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца уплотняют соединения поршня с цилиндром и служат для предотвращения прорыва газов через зазор между юбкой поршня и гильзой.

Маслосъемные кольца служат для снятия излишков масла с зеркала гильз и препятствуют его проникновению в камеру сгорания. Поршневые кольца изготовляют несколько большего диаметра, чем поршни. На кольцах делается разрез, называемый замком, который позволяет кольцам пружинить. При установке колец в гильзу вместе с поршнем их предварительно сжимают. Зазор в замке должен составлять 0,2— 0,4 мм.

Маслосъемное кольцо имеет сквозные прорези для отвода масла. Устанавливается оно на поршне ниже компрессионных колец. Маслосъемные кольца двигателей автомобилей ГАЗ-БЗА, ЗИЛ-130 и ГАЗ-24 «Волга» состоят из двух стальных кольцевых дисков 26, осевого 27 и радиального 28 расширителей.

Шатунные и коренные подшипники. Шатунные подшипники, расположенные в нижней головке шатуна, изготовлены в виде разрезных сменных вкладышей 22, чтобы их можно было надеть на шейку коленчатого вала. Они взаимозаменяемые.

Коренные подшипники также представляют собой сменные тонкостенные вкладыши. Верхние вкладыши коренных подшипников устанавливаются в гнезда блока цилиндров, а нижние — в крышки, которые крепятся к картеру болтами.

Вкладыши коренных и шатунных подшипников бывают сталеалюми-ниевые или триметаллические. У сталеалюминиевых вкладышей антифрикционный слой содержит 19—24% олова, около 1% меди, остальное алюминий, у триметаллических на стальную ленту наносят медно-никелевый подслой и сплав СОС6-6 (олово 6%, сурьма 6%, остальное свинец).

Маховик служит для обеспечения равномерного вращения коленчатого вала и крепится к его фланцу болтами. На маховик напрессован зубчатый венец, с которым зацепляется шестерня электродвигателя пускового устройства — стартера.

Порядок работы двигателя. В каждом цилиндре многоцилиндрового двигателя происходит один и тот же рабочий цикл, но одноименные такты происходят в разные моменты. Последовательное чередование одноименных тактов в разных цилиндрах называется порядком работы двигателя. Принято указывать порядок работы двигателя по чередованию такта рабочего хода, начиная с первого цилиндра.

Для правильного чередования рабочих ходов коленчатый вал двигателя имеет определенное расположение кривошипов.

Рис. 3. Рабочий процесс четырехцилиндрового карбюраторного двигателя: полуобороты коленчатого вала: а — первый, б — второй; в — третий, г — четвертый; 1, 2, 3, 4 — поршни

При первом полуобороте (180°) коленчатого вала двигателя (рис. 3, а) с порядком работы 1—3—4—2 крайние поршни опускаются, а средние поднимаются. В первом цилиндре происходит впуск, а в третьем — выпуск, в четвертом — рабочий ход, во втором – сжатие.

в первом цилиндре происходит рабочий ход, в третьем — сжатц« в четвертом — впуск, во втором — выпуск.

При четвертом полуобороте (720°) коленчатого вала (рис. 89) поршни поднимаются, а поршни опускаются; при этом в первом цилиндре происходит выпуск, в третьем — рабочий ход в четвертом — сжатие, во втором — впуск.

При дальнейшем вращении коленчатого вала рабочие процессы повторяются в той же последовательности.

У четырехтактного четырехцилиндрового двигателя автомобиля ГАЗ-24 «Волга» порядок работы 1—2—4—3.

В четырехтактном шестицилиндровом двигателе за два оборота коленчатого вала произойдет 6 рабочих ходов, чередоваться он и будут через 120°. Порядок работы двигателя будет 1—5—3—6—2—| (ГАЗ-52) или 1—4—2—5—3—6 (двигатель ЯМЗ-236).

В восьмицилиндровых двигателях автомобилей ГАЭ-53А и ЭИЛ-130 рабочие ходы чередуются через 90°. Порядок работы 1—5—4—2— 6—3—7—8.

Неисправности кривошипно-шатунного механизма. В процессе эксплуатации автомобиля могут выявиться следующие наиболее характерные неисправности кривошипно-шатун-ного механизма: пригорание, износ и поломка поршневых колец; износ поршней и гильз цилиндров; износ шатунных и коренных подшипнп-ков; нарушение уплотнения прокладки головки цилиндров при слабой или неравномерной затяжке гаек крепления; обрыв шпилек и повреждение резьбы вследствие слабой или неравномерной затяжки; нага-рообразование в камерах сгорания и др.

Газораспределительный механизм служит для своевременного впуска в цилиндры горючей смеси и выпуска отработавших газов. На современных карбюраторных двигателях впуск смеси и выпуск отработавших газов производится клапанами, которые могут иметь нижнее или верхнее расположение.

Большинство современных двигателей имеют газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов (рис. 4). Распределительный вал располагается в блоке между двумя рядами цилиндров. От него при помощи толкателей, толкающих штанг и коромысел приводятся в действие клапаны как правого, так и левого рядов цилиндров.

Распределительный вал имеет кулачки, опорные шейки, эксцентрик для привода топливного насоса и шестерню для привода масляного насоса и прерывателя-распределителя (вал изготовляется заодно с кулачками и опорными шейками).

У каждого цилиндра на валу имеется два кулачка — впускной и выпускной. Одноименные кулачки располагаются в четырехцилиндровом двигателе под углом 90е, в шестицилиидровом под углом 60°, в восьмицилиндровом под углом 45°.

На переднем конце распределительного вала устанавливается на шпонке шестерня, которая находится в зацеплении с шестерней, установленной на коленчатом валу.

Рис. 4. Детали газораспределительного механизма восьмицилиндрового V-образного двигателя: 1 — распределительный вал, 2 — распределительная шестерня, 3 — упорный фланец, 4 — опорная шейка, 5 — эксцентрик привода топливного насоса, 6 — втулка шейки распределительного вала, 7 — кулачки распределительного вала, 8 — шестерня привода масляного насоса и прерывателя-распределителя. 9 — стойка коромысел клапана, 10 — коромысло клапана, 11 — ось коромысла, 12 — толкатели клапана, 13 — толкающая штанга, 14 — выпускной клапан, /5 — механизм вращения выпускного клапана. 16 — регулировочный винт, 17 — пружина клапана. 18 — направляющая втулка клапана, 19 — впускной клапан, 20 — сухарь, 21 — опорная шайба пружины клапана, 22 — седло клапана, 23 — металлический натрий

В четырехтактных двигателях рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала. За это время должны последовательно открыться все клапаны, поэтому распределительный вал должен вра щаться в два раза медленнее коленчатого вала. Таким образом, шестерня имеет в два раза больше зубьев, чем шестерня на коленчатом валу.

Шестерни изготавливают из чугуна или текстолита, шестерни коленчатого вала — из стали.

В двигателях, у которых распределительные валы располагаются на головках цилиндров («Москвич-412», ВАЗ-2101 «Жигули»), привод распределительного вала осуществляется от коленчатого вала двухрядной роликовой цепью.

Для правильной работы двигателя коленчатый и распределительный валы должны находиться в строго определенном положении относительно друг друга. Поэтому при сборке распределительные шестерни вводятся в зацепление по имеющимся на их зубьях меткам.

Осевые перемещения распределительного вала у большинства карбюраторных двигателей ограничиваются упорным фланцем, закрепленным на блоке между торцом передней шейки вала и ступицей распределительной шестерни. Опорные шейки распределительного вала, вращаются в стальных втулках 6, залитых сплавом СОС6-6, или металлокерамических втулках.

Клапаны состоят из головок и стержней. Впускные клапаны изготовляют из хромистой, а выпускные — из жаростойкой стали. Головка клапана имеет узкую, скошенную под углом 45 или 30° кромку, называемую фаской, которой она прилегает к седлу, запрессованному в головку цилиндров.

Для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью диаметр головки впускного клапана выполняют большим, чем диаметр головки выпускного клапана. Клапаны установлены в направляющих втулках, изготовляемых из чугуна или металлокерамики.

Для улучшения охлаждения стержни выпускных клапанов двигателей ГАЭ-53А и ЗИЛ-130 выполняют полыми. В них помещают металлический натрий с температурой плавления 97 °С. Во время работы двигателя натрий плавится и, переливаясь, при встряхивании переносит теплоту от головки клапана к стержню, а от последнего к направляющей втулке.

Плотное прижатие клапана к седлу обеспечивается давлением клапанной пружины, закрепленной при помощи опорной шайбы и конических разрезных сухарей. Головка выпускного клапана имеет жаростойкую наплавку посадочной фаски.

Выпускные клапаны для уменьшения неравномерной выработки седла и фаски головки клапана принудительно поворачиваются во время работы двигателя специальным механизмом поворота.

Толкатели представляют собой стальные стаканы, на внутреннюю сферическую поверхность которых опираются толкаю-, щие штанги. Для повышения износостойкости торцы толкателей, соприкасающиеся с кулачками, наплавляют специальным чугуном.

Для устранения неисправностей газораспределительного механизма необходимо: отрегулировать зазоры между стержнями клапанов и носками коромысел, притереть клапаны к седлам, заменить сломанные пружины или изношенные детали (втулки коромысел, втулки распределительного вала и др.).

Читать далее: Система охлаждения двигателей автомобиля

Категория: - Техническое обслуживание автомобилей

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

---

• 
  Форд транзит размеры
• 
  У водителя автомобиля наибольшую нагрузку испытывают
• 
  Грузоподъемность грузового лифта
• 
  Карбюратор к126н
• 
  Самосвал маз 5516
• 
  Жидкость и для дизельного топлива
• 
  Дизель 10д100
• 
  Т 150 к
• 
  Лифт это
• 
  Что такое дорожный
• 
  Двигатель внутр сгорания