Кривошипно-шатунный механизм двигателя. Кшм устройство

Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) служит для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.

КШМ состоит из неподвижных и подвижных деталей. Группу неподвижных деталей составляют блок цилиндров, головки цилиндров, гильзы, вкладыши, крышки коренных подшипников.

В группу подвижных деталей входят поршни, поршневые кольца, поршневые пальцы, шатуны, коленчатый вал с маховиком.

Неподвижные детали кшм

Блок цилиндров является базовой деталью (остовом) двигателя (рис. 3). На нем устанавливаются все основные механизмы и системы двигателя.

Рисунок 3. Неподвижные детали кривошипно-шатунного механизма: 1 – крышка блока зубчатых колес ГРМ; 2 – сталеасбестовая прокладка; 2 – головка блока цилиндров; 4, 10 – входные отверстия водяной рубашки; 5, 9 – выходные отверстия водяной рубашки; 6, 8 – каналы для подачи горючей смеси; 11 – седло клапана; 12 – гильза; 13 – шпильки крепления; 14 –верхняя часть; 15 – блок цилиндров; 16 – гнезда гильз

В автотракторных многоцилиндровых двигателях с жидкостным охлаждением все цилиндры выполняются в виде общей отливки, которая и называется блоком цилиндров. Такая конструкция обладает наиболее высокой жесткостью и хорошей технологичностью. С раздельными цилиндрами в настоящее время выполняются только двигатели воздушного охлаждения.

Блок цилиндров работает в условиях значительного до 2000 °С и неравномерного нагрева и давления (9,0…10,0 МПа). Чтобы противостоять действию значительных силовых и температурных нагрузок, блок цилиндров должен обладать высокой жесткостью, обеспечивающей минимальные деформации всех его элементов, гарантировать герметичность всех полостей (цилиндры, рубашка охлаждения, каналы и т. д.), иметь высокий срок службы, простую и технологичную конструкцию.

Для изготовления блока цилиндров применяют серый чугун или алюминиевые сплавы. Наиболее предпочтительным материалом для изготовления блока цилиндров в настоящее время является чугун, т.к. он дешев, обладает большой прочностью и мало поддается температурным деформациям.

В конце шестидесятых годов отечественная промышленность освоила литье чугунных блоков с толщиной стенок 2,5…3,5 мм. Такие блоки характеризуются высокой прочностью, жесткостью и стабильностью размеров, почти не уступают алюминиевым по массе.

Существенным недостатком блоков из алюминиевых сплавов является их повышенное тепловое расширение и относительно невысокие механические качества.

Расположение цилиндров может быть однорядным (вертикальным или наклонным), двухрядным или V-образным, с углом развала между цилиндрами 60°, 75°, 90°. Двигатели с углом развала 180° называются оппозитными. V-образная компоновка в 80-е годы XX века получила широкое распространение, так как обеспечивает большую компактность и меньшую удельную массу двигателя. Жесткость коленвала и его опор в этом случае повышается, что способствует увеличению срока службы двигателя. Меньшая длина двигателя облегчает компоновку его на машине и при одинаковой колесной базе позволяет получить большую полезную площадь грузовой платформы.

На двигателях с однорядным расположением цилиндров их номеруют, начиная с переднего. На V-образных двигателях номера присваивают вначале правому ряду цилиндров, начиная с переднего, а затем маркируют левый ряд.

Цилиндр в большинстве автотракторных двигателей выполняется в виде гильз, устанавливаемых в блок. Гильзы по способу установки делятся на сухие и мокрые.

Мокрые гильзы, омываемые снаружи охлаждающей жидкостью, обеспечивают лучший тепло отвод и более удобны при ремонте, т.к. могут быть легко заменены без использования специального инструмента и приспособлений.

Герметичность мокрой гильзы обеспечивают уплотнением нижней части резиновым кольцом и установкой медной прокладки под верхним буртиком. Применение мокрых гильз улучшает отвод от цилиндров избыточного тепла, однако снижает жесткость блока цилиндров.

Сухие гильзы используются преимущественно в двухтактных двигателях, где применение мокрых гильз затруднительно.

Гильза воспринимает высокое давление рабочих газов, имеющих значительную температуру. Поэтому гильзы изготовляют, как правило, из легированного чугуна, хорошо противостоящего эрозийному и абразивному износу и обладающего удовлетворительной коррозийной стойкостью. Внутренняя поверхность гильзы – зеркало цилиндра – тщательно обработана.

Поскольку условия работы верхней части гильзы наиболее тяжелые, а изнашивается она наиболее интенсивно, в современных двигателях равномерность износа цилиндров по высоте обеспечивается короткими вставками из противокоррозийного высоколегированного аустенитного чугуна (нирезиста). Использование такой вставки повышает срок службы гильз в 2,5 раза.

Головка цилиндров служит для размещения камер сгорания, впускных и выпускных клапанов, свечей зажигания или форсунок.

В процессе работы двигателя головка цилиндров подвергается воздействию высоких температур и давлений. Нагрев отдельных частей головки неравномерен, т.к. одни из них соприкасаются с продуктами сгорания, имеющими температуру до 2500° С, а другие омываются охлаждающей жидкостью.

Основные требования к конструкции головки цилиндров: - высокая жесткость, исключающая деформации от механических нагрузок и коробление при рабочих температурах; простота; технологичность конструкции и небольшая масса.

Головка цилиндров выполняется отливкой из чугуна или алюминиевого сплава. Выбор материала зависит от типа двигателя. В карбюраторных двигателях, где сжимается горючая смесь, предпочтение отдается более теплопроводным алюминиевым сплавам, т. к. это обеспечивает бездетонационную работу. В дизельных двигателях, где сжимается воздух, головка цилиндров из чугуна способствует повышению температуры стенок камер сгорания, что улучшает протекание рабочего процесса, особенно при запуске в холодное время.

Головки цилиндров могут выполняться индивидуальными или общими. Индивидуальные головки, как правило, применяют в двигателях воздушного охлаждения. В большинстве двигателей, имеющих жидкостное охлаждение, применяют общие головки для каждого ряда цилиндров. В некоторых случаях, при большой длине блока цилиндров, применяют головки для группы в два -три цилиндра (например, у двигателя ЯМЗ-240 и А=01 Л).

У двигателя ЯМЗ-740 головки цилиндров отдельные на каждый цилиндр. Применение отдельных головок повышает надежность двигателя, позволяет избежать перекоса головки при неравномерной затяжке ее и прорыва газов через прокладку.

У карбюраторных двигателей и у некоторых типов дизелей обычно камеры сгорания располагают в головках цилиндров. Форма и расположение камер сгорания, впускных и выпускных каналов являются важным конструктивным параметром, определяющим мощностные и экономические показатели двигателей.

Форма камеры сгорания должна обеспечивать наилучшие условия для наполнения цилиндра свежим зарядом, полное и бездетонационное сгорание смеси, а также хорошую очистку цилиндра от продуктов сгорания.

В настоящее время у дизелей предпочтение отдается камерам сгорания, расположенным в поршнях. Такие камеры имеют меньшую поверхность и, следовательно, небольшие тепловые потери. Двигатели с камерами сгорания в поршне обладают более высокими антидетонационными качествами и повышенным коэффициентом наполнения.

Технология изготовления головки цилиндров в двигателях с камерой сгорания в поршне не сложная. Камеру в поршне легко получить при отливке и последующей механической обработкой довести объем камеры до заданного с высокой точностью.

studfiles.net

Изучение устройства конструкций кривошипно-шатунного механизма (КШМ)

Лабораторная работа № 1

Тема: Изучение устройства конструкций кривошипно-шатунного механизма (КШМ)

1. Цель: Ознакомиться с устройством КШМ различных двигателей, уметь анализировать их конструктивные особенности

2. Краткие сведения

Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре во вращательное движение коленчатого вала двигателя.

Рис. 1 Общий вид четырехцилиндрового двигателя (продольный и поперечный разрез)

1 – блок цилиндров; 2 – головка блока цилиндров; 3 – поддон картера двигателя; 4 – поршни с кольцами и пальцами; 5 – шатуны; 6 – коленчатый вал; 7 – маховик; 8 – распределительный вал; 9 – рычаги; 10 – впускные клапаны; 11 – выпускные клапаны; 12 – пружины клапанов; 13 – впускные и выпускные каналы

У четырехцилиндрового двигателя кривошипно-шатунный механизм состоит из:

1. блока цилиндров с картером,

2. головки блока цилиндров,

3. поддона картера двигателя,

4. поршней с кольцами и пальцами,

5. шатунов,

6. коленчатого вала,

7. маховика.

В состав КШМ кривошипно-шатунного механизма двигателя входит две группы деталей: неподвижные и подвижные.

К неподвижным деталям относятся блок цилиндров, служащий основой двигателя, цилиндр, головки блока или головки цилиндров и поддон картера. Подвижными деталями являются поршни с кольцами и поршневыми пальцами, шатун, коленчатый вал, маховик. Кривошипно-шатунный механизм воспринимает давление газов при такте сгорание-расширение и преобразовывает прямолинейное, возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. У  V-образных двигателей блок цилиндров представляет собой массивный литой корпус, снаружи и внутри которого монтируются все механизмы и системы. Блок цилиндров объединяет в себе не только цилиндры и шатунно-поршневую группу, но и другие системы двигателя. Он является основой двигателя, в которой есть множество литых каналов и сверлений, подшипников и заглушек. Именно в блоке цилиндров вращается (на подшипниках) коленчатый вал. Во внутренних полостях блока циркулирует жидкость системы охлаждения, там же проходят и масляные каналы системы смазки двигателя. Большая часть из навесного оборудования двигателя монтируется, опять же, на блоке цилиндров. Нижняя часть блока является картером, в литых поперечинах которого расположены опорные гнезда для подшипников коленчатого вала. Такую отливку часто называют блок-картером. В средней части блока цилиндров имеются отверстия для установки подшипников скольжения под опорные шейки распределительного вала. Плоскость разъема блока может проходить по оси коленчатого вала или быть смещенной относительно ее вниз. К нижней части блок-картера крепится стальной штампованный поддон, служащий резервуаром для масла. По каналам в блоке масло из поддона подается к трущимся деталям двигателя. На V-образных двигателях для повышения жесткости блока цилиндров его плоскость разъема, расположена ниже оси коленчатого вала. В отливке блока цилиндров имеется рубашка для жидкостного охлаждения двигателя, представляющая собой полость между стенками блока и наружной поверхностью вставных гильз. Охлаждающая жидкость подается в рубашку охлаждения через два канала, расположенные по обеим сторонам блока цилиндров. К передней части блока цилиндров крепится крышка распределительных шестерен, а к задней – картер сцепления.

Блок цилиндров  отливается из серого чугуна или из алюминиевого сплава.

Рабочая поверхность цилиндров является направляющей при движениях поршня и вместе с ним и головкой блока цилиндров образует замкнутое пространство, в котором происходит рабочий цикл двигателя. Для плотного прилегания поршня и поршневых колец к цилиндру и уменьшения сил трения между ними внутреннюю полость цилиндров тщательно обрабатывают  с высокой степенью точности и чистоты, и поэтому она называется зеркалом цилиндра. Цилиндры могут быть отлиты как одно целое со стенками рубашки охлаждения или изготовлены отдельно от блока в виде вставных гильз. Последние подразделяются на "сухие" гильзы, запрессованные в расточенный блок, и сменные, "мокрые" гильзы, омываемые с наружной стороны охлаждающей жидкостью. При сгорании рабочей смеси верхняя часть цилиндров сильно нагревается и подвергается окислительному воздействию продуктов сгорания, поэтому в верхнюю часть блока цилиндров или гильз, как правило, запрессовывают короткие вставки - сухие гильзы длиной 40 - 50 мм. Вставки изготовляют из легированного чугуна, обладающего высокой износо- и коррозионной стойкостью. При установке мокрой гильзы ее борт выступает над плоскостью разъема на 0,02 - 0,15 мм. Это позволяет уплотнять ее, зажимая борт через прокладку между блоком и головкой цилиндров. В нижней части гильза уплотняется двумя резиновыми кольцами или медными прокладками, установленными по торцу нижнего пояса гильзы. Преимущественное  применение в двигателях мокрых гильз связано с тем, что  они обеспечивают лучший отвод тепла. Это повышает работоспособность и срок службы деталей цилиндропоршневой группы, при этом снижаются затраты, связанные с ремонтом двигателей в процессе эксплуатации. Головка блока цилиндров является второй по значимости и по величине составной частью двигателя. В головке расположены камеры сгорания, клапаны и свечи цилиндров, в ней же на подшипниках вращается распределительный вал с кулачками. Так же, как и в блоке цилиндров, в его головке имеются водяные и масляные каналы и полости. Головка крепится к блоку цилиндров и, при работе двигателя, составляет с блоком единое целое.

В головке цилиндров размещены камеры сгорания, в которых установлены впускные и выпускные клапаны, свечи зажигания или форсунки. На головке цилиндров крепятся детали и узлы привода клапанного механизма.Значительное влияние на процесс смесеобразования как в карбюраторных двигателях, так и в дизельных имеют формы камеры сгорания. В карбюраторных двигателях наибольшее распространение получили цилиндрические полусферические и клиновые камеры с верхним расположением клапанов. Для создания герметичности между блоком и головкой цилиндров установлена прокладка, а крепление головки к блоку цилиндров осуществлено шпильками с гайками. Прокладка должна быть прочной, жаростойкой и эластичной. Поршень воспринимает давление газов при рабочем такте и передает его через поршневой палец и шатун на коленчатый вал. Поршень представляет собой перевернутый цилиндрический стакан, отлитый из алюминиевого сплава. В верхней части поршня расположена головка с канавками, в которые вставлены поршневые кольца. Ниже головки выполнена юбка, направляющая движение поршня. В юбке поршня имеются приливы-бобышки с отверстиями для поршневого пальца.

При работе двигателя поршень, нагреваясь, расширится и, если между ним и зеркалом цилиндра не будет необходимого зазора, заклинится в цилиндре и двигатель прекратит работу. Однако большой зазор между поршнем и зеркалом цилиндра также нежелателен, так как это приводит к прорыву части газов в картер двигателя, падению давления в цилиндре и уменьшению мощности двигателя. Чтобы поршень не заклинивался при прогретом двигателе, головку поршня выполняют меньшего диаметра, чем юбка, а саму юбку в поперечном сечении изготавливают не цилиндрической формы, а в виде эллипса с большой осью его в плоскости, перпендикулярной поршневому пальцу. На юбке поршня может быть разрез. Благодаря овальной форме и разрезу юбка предотвращает заклинивание поршня при работе прогретого двигателя.

Поршневые кольца, применяемые в двигателях, подразделяются на компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца уплотняют зазор между поршнем и цилиндром и служат для уменьшения прорыва газов из цилиндров в картер, а малосъемные снимают излишки масла с зеркала цилиндров и не допускают проникновение масла в камеру сгорания. Кольца, изготовленные из чугуна или стали, имеют разрез (замок). При установке поршня в цилиндр поршневое кольцо предварительно сжимают, в результате чего обеспечивается его плотное прилегание к зеркалу цилиндра при разжатии. На кольцах имеются фаски, за счет которых кольцо несколько перекашивается и быстрее притирается к зеркалу цилиндра, и уменьшается насосное действие колец. При установке колец на поршень их замки следует размещать в разные стороны. Для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна служит поршневой палец. Через пальцы передаются значительные усилия, поэтому их изготовляют из легированных или углеродистых сталей с последующей цементацией или закалкой ТВЧ. Поршневой палец представляет собой толстостенную трубку с тщательно отшлифованной наружной поверхностью, проходящую через верхнюю головку шатуна и концами опирающуюся на бобышки поршня. По способу соединения с шатуном и поршнем пальцы делятся на плавающие и закрепленные (обычно в головке шатуна). Наибольшее распространение получили плавающие поршневые пальцы, которые свободно поворачиваются в бобышках и во втулке, установленной в верхней головке шатуна. Осевое перемещение поршневого пальца ограничивается стопорными кольцами, расположенными в выточках бобышек поршня. При работающем двигателе в бобышках поршня возможны стуки пальцев из-за различного коэффициента линейного сплава и стали. Шатун служит для соединения поршня с кривошипом коленчатого вала и обеспечивает при такте рабочего хода передачу усилия от давления газов на поршень к коленчатому валу, а при вспомогательных тактах (впуск, сжатия, выпуск), наоборот, от коленчатого вала к поршню. При работе двигателя шатун совершает сложное движение. Он движется возвратно-поступательно вдоль оси цилиндра и качается относительно оси поршневого кольца. Шатун штампуют из легированной или углеродистой стали. Он состоит из стержня двутсеврового сечения, верхней головки, нижней головки и крышки. В стержне шатуна при принудительном смазывании плавающего поршневого пальца (в основном у дизелей) сверлится сквозное отверстие - масляный канал. Нижнюю головку, как правило, делают разъемной в плоскости, перпендикулярной к оси шатуна. В тех случаях, когда нижняя головка имеет значительные размеры и превышает диаметр цилиндра. Крышка шатуна изготовляется из той же стали, что и шатун, и обрабатывается совместно с нижней головкой, поэтому перестановка крышки с одного шатуна на другой не допускается. На шатунах и крышках с этой целью делают метки, чтобы обеспечить высокую точность при сборке нижней головки шатуна, его крышку фиксируют шлифованными поясками болтов, которые затягивают гайками и стопорят шклинтами или шайбами. В нижнюю головку устанавливают шатунный подшипник в виде тонкостенных стальных вкладышей, которые с внутренней стороны покрыты слоем антифрикционного сплава. От осевого смещения и провертывания вкладыши удерживаются выступами (усиками), которые входят в канавки нижней головки шатуна и его крышки. В нижней головке шатуна и во вкладыши делается отверстие для периодического выбрызгивания масла на зеркало цилиндра или на распределительный вал.

Для лучшей уравновешенности кривошипно-шатунного механизма разница в масле шатунов не должна превышать 6 - 8 г. В V-образных двигателях на каждой шатунной шейке коленчатого вала расположены два шатуна. В этих двигателях для правильной сборки шатуннопоршневой группы поршни и шатуны устанавливают строго по меткам. Коленчатый вал воспринимает силу давления газов на поршень и силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс кривошипно-шатунного механизма. Силы, передающиеся поршнями на коленчатый вал, создают крутящий момент, который при помощи трансмиссии передается на колеса автомобиля. Коленчатый вал изготовляют штамповкой из легированных сталей или отливают из высокопрочных чугунов. Коленчатый вал состоит из коренных и шатунных шеек, противовесов, заднего конца с отверстием для установки шарикоподшипника ведущего вала коробки передач и фланца для крепления маховика, переднего конца, на котором установлен хроповик пусковой рукоятки и шестерня газораспределения, шкива привода вентилятора, жидкостного насоса и генератора. Шатунные шейки со щеками образуют кривошипы. Для разгрузки коренных подшипников от центробежных сил служат противовесы, которые изготовляют за одно целое со щеками, имеющими каналы для подвода масла, или прикрепляют к ним болтами. Если с обеих сторон шатунной шейки расположены коренные шейки, то такой коленчатый вал называется полнопорным.

В щеках коленчатого вала просверлены наклонные каналы для подвода масла от коренных подшипников к масляным полостям, выполненных в шатунных шейках в виде каналов большого диаметра, закрываемых резьбовыми заглушками. Эти полости являются грязеуловителями, в которых под действием центробежных сил при вращениии коленчатого вала собираются продукты изнашивания, содержащиеся в масле. Гнезда в блоке цилиндров под коренные подшипники и их крышки растачивают совместно, поэтому при сборке двигателя их необходимо устанавливать по меткам только на свои места. Тонкостенные вкладыши коренных подшипников покрыты таким же антифрикционным сплавом, что и вкладыши шатунных подшипников, и отличаются от последних только размерами. Широкое использование триметаллических сталеалюминиевых и сталесвинцовых вкладышей связано с тем, что слой антифрикционного покрытия обладает хорошими противоударными свойствами и повышенной прочностью. От продольного смещения и проворачивания вкладыши удерживаются выступами, входящие в соответствующие пазы в гнездах блока и их крышках. Осевые нагрузки коленчатого вала в большинстве карбюраторных двигателей воспринимаются упорной шайбой и стальными упорными кольцами, залитыми с внутренней стороны антифрикционным сплавом СОС-6-6, содержащим свинец, олово и сурьму. Осевые нагрузки коленчатого вала дизелей воспринимаются двумя парами упорных полуколец из бронзы или сталеалюминия, установленных в выточках задней коренной опоры.Маховик служит для обеспечения вывода поршней из мертвых точек, более равномерного вращения коленчатого вала многоцилиндрового двигателя при его работе на режиме холостого хода, облегчение пуска двигателя, снижение кратно-временных перегрузок при трогании автомобиля с места и передачи крутящего момента агрегатам трансмиссии на всех режимах работы двигателя. Маховик изготовляют из чугуна и динамически балансируют в сборе с коленчатым валом. На фланце маховика центрируются в строго определенном положении с помощью штифтов или болтов, которыми он крепится к фланцу. На обод маховика напрессован зубчатый венец, предназначенный для вращения коленчатого вала стартером при пуске двигателя. На торце или ободе маховика многих двигателей наносят метки, по которым определяют в. м. т. поршня первого цилиндра при установке зажигания (у карбюраторных двигателей) или момента начала подачи топлива (у дизелей).

Кривошипно-шатунный механизм состоит из следующих основных частей: цилиндра 7 (рис. 2), поршня 6 с кольцами 5, шатуна 3 с подшипником 2, поршневого пальца 4, коленчатого вала 10 с противовесами 9, вращающегося в подшипниках 1, и маховика 8. 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 (свыше 2000 мин"'). 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).

Рисунок 2 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

В двигателе внутреннего сгорания топливо сгорает внутри цилиндров и тепловая энергия, выделяющаяся при этом, преобразуется в механическую работу. Рабочим циклом называется совокупность процессов, периодически повторяющихся в определенной последовательности в цилиндре. В четырехтактном двигателе рабочий цикл совершается за четыре такта: впуск, сжатие, рабочий ход (сгорание и расширение) и выпуск, или, иначе говоря, за два оборота коленчатого вала.

Такт – это процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня.

Ход поршня S - путь, проходимый поршнем от одной мертвой точки до другой.

Мертвыми точками называются крайние верхнее и нижнее положения поршня, где его скорость равна нулю. Верхняя мертвая точка сокращенно обозначается в.м.т., нижняя мертвая точка – н.м.т.

Рабочий объем цилиндра Vр – объем, освобождаемый поршнем при движении от в.м.т. до н.м.т.

Литраж – рабочий объем всех цилиндров двигателя.

Объем камеры сгорания Vc - объем, образующийся над поршнем, когда последний находится в в.м.т.

Полный объем цилиндра Vп – это его рабочий объем плюс объем камеры сгорания.

Индикаторная мощность – мощность, развиваемая расширяющимися газамитпри сгорании топлива в цилиндрах двигателя (без учета потерь).

Эффективная мощность – мощность, получаемая на маховике коленчатого вала. Она на 10 – 15% меньше индикаторной из-за потерь на трение в двигателе и приведение в движение его вспомогательных механизмов и приборов.

Литровой мощностью называется наибольшая эффективная мощность, получаемая с одного литра рабочего объема (литража) цилиндрического двигателя.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя происходит следующим образом.

Первый такт – впуск. При движении поршня от в.м.т. (вниз) вследствие увеличения объема в цилиндре создается разрежение, под действием которого из карбюратора через открывающийся впускной клапан в цилиндр поступает горючая смесь (паров бензина с воздухом). В цилиндре горючая смесь смешивается с оставшимися в нем от предыдущего рабочего цикла отработавшими газами и образует рабочую смесь.

Второй такт – сжатие. Поршень движется вверх, при этом оба клапана закрыты. Так как объем в цилиндре уменьшается, то происходит сжатие рабочей смеси.

Третий такт – рабочий ход. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется электрической искрой и быстро сгорает (за 0,001 – 0,002 с). При этом происходит выделение большого количества тепла и газы, расширяясь, создают сильное давление на поршень, перемещая его вниз. Сила давления газов от поршня передается через поршневой палец и шатун на коленчатый вал, создавая на нем определенный крутящий момент. Таким образом, во время рабочего хода происходит преобразование тепловой энергии в механическую работу.

Четвертый такт – выпуск. После совершения полезной работы поршень движется вверх и выталкивает отработавшие газы наружу через открывающийся выпускной клапан.

Из рабочего цикла двигателя видно, что полезная работа совершается только в течение рабочего хода, а остальные три такта являются вспомогательными. Для равномерности вращения коленчатого вала на его конце устанавливают маховик, обладающий значительной массой. Маховик получает энергию при рабочем ходе и часть ее отдает на совершение вспомогательных тактов.

В целях получения большей мощности и равномерного вращения коленчатого вала двигатели делают многоцилиндровые. Так, в четырехцилиндровом двигателе за два оборота коленчатого вала получается не один, а четыре рабочих хода.

3. Учебные пособия, приспособления и инструменты

3.1. Учебные плакаты, стенды с разрезами КШМ, отдельные узлы и детали КШМ

4. Порядок проведения работы

4.1 Изучить принцип работы КШМ

4.2 Изучить устройство КШМ

4.3 Изучить неподвижные и подвижные детали КШМ

5. Содержание отчета

5.1 Описать назначение, общее устройство и работу КШМ

5.2 Описание принципа действия КШМ

5.3 Описание особенностей сборки деталей и узлов КШМ

5.4 Начертить схему КШМ

5.5. Описание материалов, применяемых для изготовления деталей КШМ

6. Контрольные вопросы

6.1. Назначение, устройство и принцип работы КШМ?

6.2. Краткое конструктивное описание элементов входящих в КШМ?

6.3. Порядок работы четырех-, шести- и восьмитактных двигателей?

6.4. Применяемые материалы для изготовления деталей КШМ двигателя?

6.5. Способ фиксации коленчатого вала от осевых перемещений у изучаемых двигателей?

6.6. Как установить поршень первого цилиндра в ВМТ?

6.7. Основные особенности устройства КШМ изучаемых двигателей?

6.8. Основные параметры двигателя?

6.9.Классификация двигателей?

6.10. Для чего служит дезаксаж двигателя?

6.11. Способы повышения надежности деталей и узлов КШМ?

Список литературы

1. Боровских Ю.Л,Кленников В.М., усторйство автомобиля. М Высшая школа, 1983г

2. Михайловский Е.В., Серебряков Е.Я. « Устройство автомобиля». Машиносртоение, 1985г.

3. Соснин Д. А. « Автотроника», СОЛОН- Р, 2001 г

4. Соснин Д. А., Колесниченко В.Н. « Теоретические аспекты современных электорнных систем зажигание для ДВС». Сборник трудов МАДИ. 1981 г.

5. Спинов В.Р. « Системы впрыска бензиновых двигателей» М. Машиностроение , 1995 г.

6. Селифонов В.В., Бирюков М.К. « Устройство и техническое обслуживание атобусов» , за рулем, федеральный комплект учебников.

7. ЮТТ В.Е. Электрооборудование автомобилей,- М Транспорт, 1989-

8. М.Н. Фесенко.Теория, конструкция и расчет автотракторного электрооборудование М- машиностроение.

infourok.ru

Кривошипно-шатунный механизм двигателя: устройство и работа

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования воз­вратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала и передачи крутящего момента на трансмиссию.

Он состоит из двух групп деталей: неподвижных и подвижных. К неподвижным деталям относятся: блок цилиндров с гиль­зами, головка цилиндров с прокладкой, картер.

Основной базисной деталью является блок цилиндров. На всех изучаемых отечественных двигателях автобусов блок представляет собой V - образную отливку, выполненную вместе с верхней частью картера.

Блоки цилиндров двигателей ЗИЛ-375 и ЗИЛ-130 отлиты из чугуна, а двигателя ЗМЗ-672 из алюминиевого сплава. В отливке блока цилиндров выполнены рубашка охлаждения, окружающая цилиндры, а также постели коренных подшипников коленчатого вала и подшипников распределительного вала. Картерное пространство блока цилиндров разделено поперечными перегородками на отсеки, в каждом из которых расположено по одному цилиндру левого и правого ряда. Для повышения жесткости конструкции боковые стенки картера опускаются ниже оси разъема коренных подшипников коленчатого вала. Снизу картер закрыт поддоном.

В верхней и нижней частях блока выполнены концентричные гнезда для установки гильз цилиндров, отлитых из чугуна. Для повышения износостойкости стенок цилиндров и упрощения ремонта в верхнюю часть гильзы установлена кислотоупорная вставка. Гильзы плотно устанавливают в блок. Уплотнение верхней части гильзы осуществляется зажимом бурта гильзы между блоком и головкой цилиндров, а нижней части - двумя резиновыми кольцами у двигателей ЗИЛ или медным уплотнительным кольцом у двигателя ЗМЗ-672. Тщательно обработанная поверхность гильзы называется зеркалом.

Каждый ряд цилиндров сверху закрыт головкой цилиндров, которая выполнена из алюминиевого сплава. В головках цилиндров имеются клиновидные камеры сгорания с односторонним расположением клапанов, что обеспечивает хорошие условия газо­обмена в малом пространстве камеры и повышает скорость сгорания смеси.

Кроме того, в головках выполнены отверстия для свечей, уста­новлены впускные и выпускные клапаны, вставные седла клапанов 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 металлоасбестовой прокладкой. Головки к блоку цилиндров крепятся шпильками и гайками. Сверху головки цилиндров закры­вают штампованными крышками. Между крышками и головками ци­линдров устанавливают прокладки из маслостойкой резины.

К подвижным деталям кривошипно-шатунного механизма относят­ся: поршни с поршневыми кольцами, поршневые пальцы, шатуны, коленчатый вал с маховиком.

Поршни служат для восприятия при рабочем ходе силы давления газов и передачи этой силы через поршневой палец и шатун на коленчатый вал, а также для совершения вспомогательных тактов. Поршень имеет головку, две бобышки и направляющую часть (юбку). Верхняя часть головки поршня называется днищем. Вследствие неодинакового расширения головки и юбки поршня (головка больше нагревается, а поэтому и больше расширяется) диаметр головки вы­полняют меньше диаметра юбки.

С внешней стороны головки поршня делают кольцевые выточки (канавки) для установки поршневых колец.

Поршни отливают из алюминиевого сплава. Направляющая часть поршней (юбка) разрезная, имеет овальную форму с увеличенным диаметром в плоскости, перпендикулярной к оси поршневого пальца. При сборке двигателя поршень разрезом юбки устанавливают в ле­вую (по ходу автомобиля) сторону.

В головку поршня двигателя ЗИЛ-130 залита чугунная вставка, в которой проточена канавка для установки верхнего компрессион­ного кольца.

Поршневые кольца служат для уменьшения утечки газов из цилиндра в картер (компрессионные), а также для удаления излишнего масла со стенок цилиндра (маслосъемные). Кольца изго­товляют из серого чугуна (для маслосъемных колец применяется сталь). Верхние компрессионные кольца хромированы, а нижнее - луженое. На поршне двигателя ЗМЗ-672 - два компрессионных и одно маслосъемное кольцо. Маслосъемное кольцо двигателей со­стоит из двух стальных дисков и двух расширителей - осевого и радиального.

Поршневой палец служит для подвижного соединения поршня с шатуном. Поршневой палец изготовляют пустотелым из стали с поверхностной закалкой токами высокой частоты. Для предупреждения продольного перемещения пальца его закрепляют в бобышках поршня при помощи двух стопорных колец, вставляемых в кольцевые выточки бобышек. Этот способ крепления позволяет поршневому пальцу поворачиваться в головке шатуна и в бобышках поршня; такой палец называется плавающим.

Шатун служит для передачи силы давления газов от поршня на коленчатый вал при рабочем ходе, а при вспомогательных тактах от коленчатого вала к поршню. Шатун состоит из стержня двутаврового сечения, верхней головки, в которую запрессовывается бронзовая втулка, и нижней разъемной головки, которая вместе со вкладышами образует шатунный подшипник. Вкладыш нижней головки стальные, залитые тонким слоем антифрикционного(уменьшающего трение) алюминиевого сплава и др.

У V-образных двигателей на одной шатунной шейке устанавливают два шатуна так, чтобы у правого ряда цилиндров номер на шатуне был обращен назад, а у левого ряда - вперед, т. е. должен совпадать с надписью на поршне «вперед».

Коленчатый вал воспринимает силу давления газов от поршней через шатуны и передает крутящий момент на трансмиссию автомобиля. Он состоит из коренных и шатунных шеек, щек, противовесов, фланца для крепления маховика и носка с внутрен­ней резьбой для ввертывания храповика.

Противовесы служат для разгрузки коренных подшипников от вредного действия центробежных сил. Для подвода смазки от коренных шеек к шатунным просверлены каналы.

У изучаемых двигателей четыре кривошипа расположены попарно под углом 90° по отношению друг к другу, что обеспечивает равномер­ное чередование рабочих ходов.

Коренные подшипники представляют собой стальные вкладыши, залитые антифрикционным алюминиевым сплавом. У V-образных дви­гателей коленчатые валы полноопорные, имеют по пять опорных шеек, куда установлены разъемные вкладыши. Верхний вкладыш подшип­ника устанавливают в постель картера, а нижний - в крышку под­шипника, которую при помощи болтов прикрепляют к картеру.

Маховик отливают из чугуна; он служит для вывода порш­ней из мертвых точек, равномерного вращения коленчатого вала при вспомогательных тактах, облегчения пуска двигатели я плавного трогания автомобиля с места. На обод маховика напрессовывают сталь­ной зубчатый венец для пуска двигателя стартером.

Двигатели автобусов ЛиАЗ-677 крепят к основанию кузова автобуса спереди, на автобусах ЛАЗ-695М расположение двигателя заднее в специальном отсеке. Крепление двигателей ЗИЛ осуществляется в трех точках: впереди – на кронштейне, установленном на крышке распределительных шестерен, сзади двух лапах картера сцепления.

На автобусе ПАЗ-672 двигатель установлен в передней части на съемном подрамнике, который состоит из двух штампованных поперечных балок, соединенных продольными направляющими.Подрамник закреплен болтами к основанию кузова.

К подрамнику двигатель крепится в четырех точках. Две точки спереди представляют собой крон­штейны, прикрепленные болтами к бобышкам блока, две точки сза­ди—лапы картера сцепления.

Все двигатели крепят через резиновые армированные подушечки обеспечивающий полужесткое соединение.

Особенности устройства кривошипно-шатунного механизма двигателя РАБА-МАН.

Блок цилиндров выполнен из специального серого чугуна в общей отливке с картером двигателя.

С одной стороны блок цилиндров закрыт двумя чугунными головками, с другой - масляными штампованным поддоном картерa c двумя маслосборниками. Цилиндры имеют вставные сухие гильзы. По обе стороны цилиндров в блоке выполнены две полости: одна - для жидкостной рубашки охлаждения, другая - для доступа к штангам и толкателям. Обе полости закрыты крышками 1 с уплотнительными прокладками.

В картере блока цилиндров на семи опорах крепится коленчатый вал на четырех опорах — распределительный вал.

В головках цилиндров имеются гнезда для впускных и выпускных клапанов с впрессованными седлами из жароупорного чугуна и отверстия под форсунки. На головке цилиндров смонтированы клапаны и коромысла с ося­ми. Каждая головка цилиндров закрывает три цилиндра и крепится к блоку цилиндров бол­тами через уплотнительную прокладку.

Коленчатый вал вра­щается в триметаллических подшипниках (свинцовистая бронза с оловянным покрытием и стальной основой), расположенных в семи опо­рах вала.

Средний подшипник, являясь упорным, вос­принимает осевые нагрузки. Он имеет два ис­полнения: с буртиком или с упорными кольцами. Крышки коренных подшипников крепятся к постелям картера двумя болтами. Момент затяжки болтов равен 22 кгс • м.

Коленчатый вал выполнен из высокоуглеро­дистой стали и имеет шесть шатунных шеек, напротив которых установлены прицепные про­тивовесы. На одном конце коленчатого вала имеется фланец, к которому болтами крепится маховик. На другом конце установлена шестерня распределительно­го вала и гаситель крутильных колебаний.

Шатун стальной, двутаврового сечения. Нижняя головка шатуна имеет разъем под углом 45° для удобства снятия шату­на через цилиндр. Подшипники нижней головки шатуна по устройству аналогичны коренным подшипникам коленчатого вала. Вкладыши подшипников удерживаются от проворачивания усиками, входящими в углубления в стыках половин головки шатуна. Нижняя половина головки шатуна крепится к верхней двумя болтами (момент затяжки 22 кгс • м). Верхний вкладыш имеет отверстие для выбрасывания мас­ла на стенки цилиндров. В верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая втулка с прорезью для подвода смазки. Шатун соединяет­ся с поршнем через поршневой палец плавающего типа.

Поршень выполнен из высокопрочного алюминиевого сплава. В поршне имеется шаровая сферическая камера сгорания. На пор­шень установлены кольца (три компрессионных и одно маслосъемное), которые сделаны из специального серого чугуна.

Верхнее компрессионное кольцо хромировано, оно должно быть установлено замком против выемки под форсунку в сферической камере сгорания, а остальные кольца развернуты замками через 90°. Зазор в замке должен быть 0,4 - 0,6 мм. Максимально допустимый зазор равен 1,5 мм. При сборке поршня с шатуном необходимо, чтобы было совпадение по одной линии более длинной части головки шатуна с выемкой под форсунку в сферической камере поршня. При установке поршня эта выемка должна быть обращена в сторону крышки рубашки охлаждения блока цилиндров.

Маховик - чугунный диск, который крепится к коленчатому валу болтами(момент затяжки 14 кгс • м).

К маховику болтами крепится зубчатый венец для пуска двигателя стартером. Такое крепление позволяет переставить зубчатый венец другой стороной при износе зубьев.

aboutavtobus.ru

Что такое КШМ?, что такое кшм?, устройство кшм

Каждый автомобилист знает, что машина состоит из различных систем и агрегатов, каждый из которых важен, каждый из которых играет свою роль. Если один из них выйдет из строя, то полностью правильно автомобиль работать не будет, и это легко заметить по появлению различных стуков, запахов, увеличившемуся объёму используемого автомобилем топлива и т.д.

Что такое КШМ?

КШМ - кривошипно-шатунный механизм, благодаря которому происходит преобразование возвратно-поступательного движения поршня, расположенного в цилиндре. Движение преобразовывается во вращательное движение коленчатого вала мотора. Иначе говоря, КШМ осуществляет рабочий процесс двигателя.

В различных двигателях автомобилей КШМ могут отличаться. Так, в некоторых моторах используются однорядные КШМ – в них поршни перемещаются вертикально. В некоторых двигателях перемещение поршней происходит под углом – это двухрядные КШМ, которые обычно используются в V-образных двигателях. Кроме того, одно- или двухрядные КШМ, где поршни перемещаются горизонтально, применяются тогда, когда габаритные размеры мотора ограничены по высоте.

Устройство КШМ

В состав данного механизма входят поршни с гильзами цилиндров, шатуны с коленчатым валом, маховик с блоком цилиндров и картером. Блок цилиндров, а также картер с головкой цилиндров – так называемая неподвижная группа КШМ. А вот маховик с коленчатым валом, шатунами, поршнями, поршневыми кольцами и поршневыми пальцами являются подвижными частями механизма.

Одной из важнейших деталей двигателя, а также частью КШМ, является блок цилиндров – именно к нему крепятся другие механизмы и детали двигателя. Изготавливают блоки из чугуна или же сплава алюминия. Блок цилиндров закрывается головкой цилиндра, причём в некоторых автомобилях имеется одна головка, а в других – их две. Количество головок цилиндров зависит от типа двигателя, установленного в автомобиле. Именно в головке блока цилиндров расположены специальные отверстия, предназначенные для свечей зажигания, в них же находятся камеры сгорания. В двигателях с непосредственным впрыском в головках располагается ещё и отверстие для форсунок. Чтобы камеры сгорания охлаждались, вокруг них создают специальные рубашки. Для прикрепления головки цилиндров к блоку используются болты. Также между головкой и блоком находится металлоасбестовая прокладка, благодаря применению которой обеспечивается герметичность соединения.

К головке блока цилиндров прикрепляют корпус подшипников – это делается с помощью шпилек. К ней же крепится и распределительный вал. Всё это закрывает стальная штампованная крышка, у которой имеется горловина, предназначенная для заливки масла в мотор. Чтобы между головкой и крышкой не было течи масла, между ними располагают уплотняющую прокладку. Наконец, к головке с правой стороны прикрепляют впускной и выпускной трубопроводы.

Для изготовления поршня используются алюминиевые сплавы, при этом он состоит из головки и юбки. Поршневая головка может иметь различные формы, в частности она может быть плоской, вогнутой или выпуклой. В ней нарезаны специальные канавки – это сделано для того, чтобы могли свободно разместиться поршневые кольца. Отметим, что сейчас в автомобилях применяются либо малосъёмные кольца, либо компрессионные. Отличие компрессионных колец заключается в том, что они не позволяют газам прорваться в картер мотора. Маслосъёмные кольца известны тем, что благодаря им удаляются излишки масла, которое оседает на стенки цилиндра.

www.avtodor.su

• 
  Кшм устройство
• 
  Фольксваген т4 фото
• 
  Т5 фольксваген фото
• 
  Дефектация что это
• 
  Фольксваген т5 фото
• 
  Человек машина
• 
  Древесные материалы
• 
  Фосфатирование металла
• 
  Планово предупредительное техническое обслуживание
• 
  Что такое копра
• 
  Мачтовые подъемники