1.3 Условия функционирования кривошипно-шатунного механизма (назначение, устройство, принцип работы)

Кривошипно-шатунный
механизм (КШМ) предназначен для
преобразования возвратно-поступательного
движения поршня во вращательное движение
(например, во вращательное движение
коленчатого вала в двигателях внутреннего
сгорания), и наоборот. Детали КШМ делят
на две группы, это подвижные и неподвижные
детали.

Подвижные:
поршень с поршневыми кольцами, поршневой
палец, шатун, коленчатый вал с подшипниками
или кривошип, маховик.

Неподвижные:
блок цилиндров (является базовой деталью
двигателя внутреннего сгорания) и
представляет собой общую отливку с
картером, головка цилиндров, картер
маховика и сцепления, нижний картер
(поддон), гильзы цилиндров, крышки блока,
крепежные детали, прокладки крышек
блока, кронштейны, полукольца коленчатого
вала.

Принцип
действия:

Прямая
схема: Поршень под действием давления
газов совершает поступательное движение
в сторону коленчатого вала. С помощью
кинематических пар «поршень-шатун» и
«шатун-вал» поступательное движение
поршня преобразовывается во вращательное
движение коленчатого вала.

Обратная
схема: Коленчатый вал под действием
приложенного внешнего крутящего момента
совершает вращательное движение, которое
через кинематическую цепь «вал-шатун-поршень»
преобразовывается в поступательное
движение поршня.

Коленчатый
вал состоит из:

—
шатунных шеек;

—
коренных шеек;

—
противовеса.

Поршень
представляет собой металлический
стакан, установленный в цилиндре с
минимальным зазором. При рабочем ходе
он своим днищем воспринимает давление
газов, а при других ходах выполняет
вспомогательные такты. Кроме того,
поршень воспринимает нагрузки сил
инерции, которые достигают наибольшей
величины в мертвых точках. Средняя
температура в цилиндре работающего
двигателя достигает 1000°С, что вызывает
нагревание центральной части днища
поршня, изготовленного из алюминиевого
сплава, до 250°С. Следовательно, материал,
из которого изготавливают поршень,
должен обладать хорошей теплопроводностью,
высокой механической прочностью и
износостойкостью, быть легким, иметь
небольшие коэффициенты линейного
расширения и трения. Всем этим требованиям
удовлетворяют высококремнистые
алюминиевые сплавы с содержанием кремния
до 20-25 %.

Поршень
состоит из головки, днища, направляющих
стенок (юбки), бобышек. Днище может быть:
плоским, выпуклым, вогнутым и фигурным.
У большинства карбюраторных двигателей
днище поршня плоское, у дизельных –
фигурное, так как там находится камера
сгорания. На головке поршня выполняются
канавки для установки компрессионных
и маслосъемных колец. Юбка поршня
является направляющей частью, ее диаметр
несколько больше диаметра головки и
подбирается по цилиндру с минимальным
зазором.

С
целью предохранения поршня от заклинивания
в цилиндре при его нагревании, с внутренней
стороны юбки и днища поршня некоторых
двигателей могут устанавливаться
пластины с малым коэффициентом линейного
расширения, например, из инвара (сталь
с содержанием 30-40 % никеля). Кроме того,
на юбке поршня карбюраторных двигателей
с одной стороны выполняется П, Т-образный
или косой разрез, позволяющий юбке
амортизировать. На поршнях дизельных
двигателей разрез юбки не делают, так
как они воспринимают более высокие
нагрузки.

Для
получения минимального зазора между
юбкой поршня и цилиндром в холодном
состоянии юбка выполняется эллиптического
профиля с меньшей осью эллипса в плоскости
оси поршневого пальца. Поэтому поршень,
нагреваясь, больше расширяется в этой
плоскости и юбка из эллиптической
становится цилиндрической, принимая
форму цилиндра, а зазор между ними –
равномерным.

Бобышки
представляют собой утолщение, в котором
просверлено отверстие для установки
поршневого пальца. В бобышках выполнены
канавки для установки стопорных колец,
удерживающих палец от осевого смещения.

Для
безошибочной установки поршня в цилиндр
на его днище или юбке нанесены метки в
виде стрелки или надписи «вперед»,
«назад». Поршень устанавливают в цилиндр
так, чтобы метка соответствовала
указанному направлению, относительно
движения автомобиля.

Кривошипно-шатунный
механизм используется в двигателях
внутреннего сгорания, поршневых
компрессорах, поршневых насосах, швейных
машинах, кривошипных прессах.

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.

Состав и принцип работы кривошипного пресса

Вы находитесь здесь:

Форма кривошипного пресса:

1) станина
Станина представляет собой каркас пресса, выдерживающий все давление штамповки и соединяющий все части пресса для обеспечения точности, прочности и жесткости, требуемых всей машиной. На станине закреплен рабочий стол для установки нижнего штампа штампа.

2) рабочая организация
Представляет собой кривошипно-шатунный механизм, который состоит из коленчатого вала, шатуна и кулисы. Двигатель передает энергию на шкив через клиновой ремень, на коленчатый вал через трансмиссионный вал через шестерню и большую шестерню, а на возвратно-поступательное движение ползуна через шатун. Верхняя матрица штампа закреплена на выдвижном блоке. Ременное колесо также выполняет функцию маховика, так что нагрузка пресса является равномерной в течение всего рабочего цикла, а энергия может быть полностью использована.

3) система управления
Состоит из тормоза, сцепления и т.д. Муфта используется для запуска и остановки действия пресса. Тормоз предназначен для остановки ползуна в требуемом положении при выключенном сцеплении. Выключение и включение сцепления, то есть включение и выключение сцепления управляется механизмом управления.

4) система трансмиссии
Включая ременную передачу, зубчатую передачу и другие механизмы.

5) энергосистема
Включая двигатель, маховик (шкив).
В дополнение к вышеперечисленным основным частям кривошипный пресс также имеет различные вспомогательные устройства, такие как система смазки, предохранительное устройство, счетное устройство и воздушная подушка.

Принцип работы кривошипного пресса:

Кривошипный пресс передает движение и энергию двигателя на коленчатый вал через систему трансмиссии, так что коленчатый вал может вращаться, а ползунок может создавать возвратно-поступательное движение через шатун.

Электродвигатель приводит во вращение коленчатый вал через шестерню, большую шестерню (маховик) и муфту, а затем ползунок совершает возвратно-поступательное движение в направляющей фюзеляжа через шатун. Верхняя матрица матрицы закреплена на ползуне, а нижняя матрица закреплена на рабочем столе корпуса машины, так что пресс может давить на штамповочные материалы, расположенные между верхней и нижней матрицей, и прижимать их. в заготовку с помощью матрицы для реализации обработки давлением. Сцепление управляется ножной педалью через механизм управления для реализации движения или остановки кривошипно-ползункового механизма. Тормоз тесно связан со сцеплением, и кривошипно-ползунковый механизм может быть остановлен в определенном положении (обычно относится к положению, в котором ползун находится в верхней мертвой точке) после выключения сцепления. Большая шестерня также действует как маховик, чтобы сделать нагрузку двигателя равномерной, а также эффективно накапливать и высвобождать энергию.

Новости компании

Характеристики кривошипного пресса

По сравнению с другим ковочным оборудованием, кривошипный пресс имеет следующие характеристики: (1) кривошипный ползунковый механизм в кривошипном прессе жестко соединен, а ползун имеет свойство…

Новости компании

Технология штамповки в автомобилестроении

Что такое процесс штамповки в автомобилестроении? Процесс штамповки — это метод формовочной обработки, при котором прессы и штампы воздействуют внешними силами на пластины, полосы, трубы и профили для производства…

Новости компании

Классификация прессов

В производстве и переработке машин, работающих под давлением, структура пресса различна, и конструктивные формы пресса с различным использованием различны. Есть…

Новости компании

Структура и принцип работы автоматического питателя для силового пресса

С непрерывным развитием науки и техники общий уровень промышленной автоматизации значительно повысился. Автоматический питатель для силового пресса — это разновидность автоматического оборудования, которое подает материалы…

Новости компании

Представление однокривошипного пресса с H-образной рамой

Область применения однокривошипного пресса с h-образной рамой: обычно подходит для вырубки небольших одиночных инженерных тонколистовых стальных и непрерывных штампованных деталей, штамповки, гибки, формовки, одиночной штамповки, непрерывной работы. умереть, манипулятор…

Новости компании

Характеристики продукта однокривошипного пресса с H-образной рамой

Однокривошипный пресс с H-образной рамой имеет следующие характеристики: Закрытый интегральный сварочный фюзеляж устраняет явление углового искажения открытого пресса. Блок скольжения имеет восьмигранную ориентацию. Гид…

Кривошипно-ползунковый механизм

Кривошипно-ползунковый механизм

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ УКАЗАТЕЛЬНУЮ СТРАНИЦУ
КОЛЕНЧАТЫЙ МЕХАНИЗМ
В. Райан 2002 — 2020
PDF-ФАЙЛ — НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ РАБОТЫ ДЛЯ ПЕЧАТИ
Этот механизм состоит из трех важных частей: Кривошип вращающийся диск, ползунок, который скользит внутри трубы и шатуна который соединяет части вместе.
При перемещении ползуна вправо шатун толкает колесо на первые 180 градусов поворота колеса. Когда ползунок начинает двигаться обратно в трубу, шатун тянет колесо вращается, чтобы завершить вращение.
Компоновка, альтернативная рукоятке и ползунку
Найдите еще два примера кривошипа и ползунка механизмов, рисуйте диаграммы и используйте заметки, чтобы объяснить, как они работают.