Категория:
Техническое обслуживание автомобилей
Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы двигателяВ 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
stroy-technics.ru
Рассмотреть назначение, общее устройство, схемы компоновок КШМ.
Изучить особенности конструкции картеров, блок-картеров; цилиндров индивидуального исполнения и блочной конструкции; головок цилиндров индивидуального исполнения и блочной конструкции, с разделенными и неразделенными камерами сгорания.
Рассмотреть назначение, устройство, требования к конструкции поршней, поршневых пальцев и колец, шатунов, коленчатого вала, маховика.
Выяснить для каждой детали КШМ условия работы, применяемые материалы и способы изготовления, назначение конструктивных элементов, особенности монтажа, признаки неисправного состояния.
Изучить правила комплектации поршневой и шатунной группы с коленчатым валом. Обратить внимание на маркировку размерных групп деталей.
Рассмотреть требования к величине момента затяжки резьбовых соединений и способы их фиксации.
Изучить конструкцию гасителей крутильных колебаний и уравновешивающих механизмов.
Ознакомиться с характерными неисправностями КШМ и их влиянием на показатели работы двигателя.
Рассмотреть тенденции совершенствования конструкции поршневых ДВС.
Рекомендуемая литература: 2,С. 46…64; 3,С. 41…68; 5,С. 21…39; 6,С. 25…35, 372…375.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие кинематические схемы кривошипно-шатунного механизма применяются в ДВС?
2. Какие требования предъявляются к комплектованию деталей цилиндропоршневой группы?
3. Каково назначение зазоров между поршнем и цилиндром, в замке поршневых колец?
4. Объясните уплотняющее и насосное действие поршневых колец.
5. Какие конструкционные материалы применяются при изготовлении деталей КШМ?
6. Перечислите способы ограничения осевых перемещений коленчатого вала.
7. К каким последствиям могут привести повышенные зазоры в подшипниках коленчатого вала?
8. Какие неисправности могут возникать при нарушении порядка затяжки гаек головки цилиндров?
9. Какие механизмы уравновешивания применяются в кривошипно-шатунных механизмах?
10. По каким показателям определяют техническое состояние кривошипно-шатунного механизма?
Механизм газораспределения ДВС
Изучить требования, предъявляемые к механизму газораспределения ДВС.
Рассмотреть особенности конструкции и принцип действия механизма газораспределения двухтактных и четырехтактных двигателей.
Провести сравнительную оценку различных схем привода ГРМ: с нижним расположением распределительного вала (ОНV), одним (ОНС, Unicam) и двумя (DOHC) верхними распредвалами.
Рассмотреть диаграммы фаз газораспределения двигателей различных типов, целесообразность и способы регулирования фаз, устройство и принцип действия систем управления фазами газораспределения.
Выяснить для каждой детали ГРМ: условия работы, применяемые материалы и способы изготовления, назначение конструктивных элементов, особенности монтажа, признаки неисправного состояния.
Ознакомиться с характерными неисправностями механизма газораспределения и способами их предупреждения.
Рассмотреть перспективные технические решения и провести анализ основных тенденций совершенствования конструкции механизма газораспределения ДВС.
Рекомендуемая литература: 2,С. 64…77; 3,С. 69…89; 5,С 39…51; 6,С. 35…46, 372…375.
Вопросы для самоконтроля
1. Назовите основные типы механизмов газораспределения.
2. Опишите особенности газораспределения в двухтактных двигателях с различными схемами газообмена.
3. Каковы правила сборки привода ГРМ различных типов?
4. Какие требования предъявляются к клапанным пружинам?
5. Какие параметры клапанного механизма оказывают влияние на величину объема газа, протекающего через переменное проходное сечение клапана?
6. Что называют фазами газораспределения и от чего они зависят?
7. Опишите конструкцию и принцип работы устройств, автоматически обеспечивающих рациональные фазы газораспределения.
8. С какой целью и как обеспечивается поворот клапанов при работе двигателя?
9. Каково назначение гидрокомпенсатора теплового зазора?
10. Как влияют регулировки механизма газораспределения и его техническое состояние на эффективные показатели ДВС?
Система смазки
Рассмотреть ассортимент и эксплуатационные свойства применяемых в ДВС смазочных материалов.
Уяснить функциональное назначение системы смазки двигателя.
Рассмотреть способы подачи масла к контактирующим поверхностям взаимодействующих деталей двигателя и компоновочные схемы смазочных систем: циркуляционной с мокрым картером, циркуляционной с сухим картером, «раздельной» двухтактных ДВС.
Изучить конструкцию и принцип действия агрегатов систем смазки и вентиляции картерного пространства. Особое внимание обратить на процесс очистки масла.
Рассмотреть конструкцию устройств, применяемых для автоматического регулирования параметров и контроля за работоспособностью системы смазки.
Ознакомиться с характерными неисправностями смазочных систем и способами их предупреждения.
Рассмотреть перспективные технические решения, направленные на снижение затрат мощности на привод системы смазки.
Рекомендуемая литература: 2,С. 172…188; 3,С. 113…144; 5,С. 91…102; 6,С. 56…65, 377…378.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие бывают виды трения?
2. Перечислите способы подвода масла к трущимся поверхностям.
3. Для каких двигателей рекомендуется применять масло, обозначенное как SAE10W40 АPI SJ/CF?
4. Объясните назначение и работу клапанов, установленных в смазочной системе ДВС.
5. Какие конструкции маслоочистителей и радиаторов применяют в ДВС?
6. От каких факторов зависит давление масла в смазочной системе?
7. Каковы причины пониженного давления масла в системе?
8. Какие из систем вентиляции картера обеспечивают лучшие экологические показатели ДВС?
9. Назовите признаки нарушения нормальной работы системы смазки ДВС.
10. Перечислите способы снижения затрат мощности на привод системы смазки.
Система охлаждения ДВС
Рассмотреть ассортимент и эксплуатационные свойства охлаждающих жидкостей.
Рассмотреть необходимость и способы поддерживания заданного теплового режима работы двигателя, устройство, принцип действия, достоинства и недостатки систем воздушного и жидкостного охлаждения.
Изучить конструкцию элементов систем охлаждения различных типов: вентиляторов, дефлекторов, трубопроводов, теплообменников, жидкостных насосов, предпусковых подогревателей. Особое внимание обратить на условия работы отдельных деталей и их материал.
Изучить конструкцию устройств, применяемых для автоматического регулирования параметров системы охлаждения (электромагнитные и гидромуфты привода вентилятора, электровентиляторы, термостаты) и контроля за ее работоспособностью.
Ознакомиться с характерными неисправностями систем охлаждения и способами их предупреждения.
Рассмотреть перспективные технические решения, направленные на снижение затрат мощности на привод системы охлаждения.
Рекомендуемая литература: 2,С. 188…206; 3,С. 94…112; 5,С. 102…109; 6,С. 46…56, 375…377.
Вопросы для самоконтроля
1. Перечислите последствия перегрева и переохлаждения двигателя.
2. От каких факторов зависит стабилизация теплового состояния двигателя?
3. Какие требования предъявляются к охлаждающим жидкостям?
4. Какие существуют способы регулирования температурного режима ДВС?
5. Как контролируется температурное состояние двигателей?
6. Объясните назначение и действие клапанов в системах охлаждения.
7. Перечислите способы привода вентилятора и насоса.
8. Каково назначение автономных отопителей-подогревателей? Как они работают?
9. Назовите признаки нарушения нормальной работы системы охлаждения ДВС.
10. Перечислите способы снижения затрат мощности на привод системы охлаждения.
cyberpedia.su
Ни для кого не секрет, что основной механизм, который приводит автомобиль в движение, – это двигатель. Т.е. можно сказать, что силовой агрегат – это сердце любой машины. Но без кривошипно-шатунного механизма функционирование ДВС невозможно. Получается, что КШМ не что иное, как сердце двигателя. И именно об этом механизме Авто-Гурман.ру расскажет ниже.
КШМ – это механизм, который преобразует одно движение в другое. То есть, например, вращение он может преобразовать в качательные, поступательно-толкательные и иные движения.
Встретить кривошипно-шатунный механизм можно не только в поршневых ДВС, но и в различных компрессорах, насосах и в других механических устройствах.
На сегодняшний день КШМ является самым популярным механизмом для преобразования одного движения в другое. Поэтому сейчас стоит рассмотреть его устройство.
Основные элементы механизма делятся на две группы:
Подвижные элементы – это поршни, поршневые кольца, пальцы, коленвал с маховиком и шатун. Все элементы поршней – это поршневая группа.
Неподвижные элементы – это соединительные детали, блок цилиндра и его головка, а также поддон и картер с подшипниками коленвала.
Разберем каждый элемент более подробно.
ПоршеньПоршень – элемент КШМ, изменяющий давление газа. Такие изменения осуществляются путем его возвратно-поступательного движения.
Внешне поршень выполнен в форме цилиндра, изготовленного из алюминиевого сплава. Основные детали поршня – днище, юбка и головка. Каждая деталь выполняет свою функцию. Днище имеет камеру сгорания. В головке находятся специальные нарезные канавки, в которых располагаются поршневые кольца. Основное предназначение колец – защита картера двигателя от газов и удаление излишек масла со стенок цилиндра. Юбка внутри себя имеет поршневой палец, который размещается в этом элементе механизма за счет специальных бобышек.
В юбке находятся две бобышки для размещения поршня с шатуном пальца.
ШатунШатун – главный элемент кривошипно-шатунного механизма для передачи поршневого усилия к коленвалу. Данная деталь может быть кованой из стали или титана.
По конструкции шатун состоит из стержня с двутавровым сечением, а также головок (верхней и нижней). Верхняя головка, как и юбка имеет бобышки, в которых находится поршневой палец, а нижняя разборная головка обеспечивает высокую точность соединения деталей.
Блок и головка цилиндровБлок цилиндров имеет специальные охлаждающие рубашки, точки крепления для основных узлов и приборов, а также постель для подшипников коленвала и распредвала.
Сам блок и головка отливаются из чугуна или алюминия. Ну, а основное назначение блока – направление поршней.
Что касается головки блока, то она имеет внутри себя специальные отверстия под свечи зажигания, впускные-выпускные каналы, втулки, а также камеру сгорания и запрессованные седла.
КоленвалКоленчатый вал – элемент для восприятия усилий от шатуна, в дальнейшем преобразующий эти усилия в крутящий момент. Чаще всего его изготавливают из чугуна или стали. Состоит он из корневых и шатунных шеек. Шейки соединяются специальными щеками. Их основной рабочий процесс происходит непосредственно в подшипниках скольжения. Щеки и шейки имеют специальные отверстия, предназначенные для подачи масла.
МаховикМаховик располагается на конце коленвала. Он играет одну из главных ролей в работе двигателя – участвует в запуске ДВС через стартер.
Вот основные элементы кривошипно-шатунного механизма. Сейчас же Авто-Гурман.ру хочет познакомить вас принципом работы КШМ.
И так, поршень находится на максимальном расстоянии от коленвала. Кривошип и шатун выстроились в одну линию. В этот момент в цилиндр поступает топливо, и оно начинает гореть. Продукты горения, а именно расширяющие газы, перемещают поршень к коленвалу. Вместе с этим перемещается и шатун, нижняя головка которого поворачивает коленвал на 180°. После этого шатун и его головка перемещаются и поворачиваются в обратном направлении, возвращаясь в исходное положение. Поршень также возвращается обратно на первоначальное место. И такой процесс работы идет по кругу.
Как видно кривошипно-шатунный механизм – главный механизм двигателя, от работы которого зависит исправность автомобиля. Поэтому за данным узлом нужно всегда следить и при любых признаках неисправности устранять ее как можно быстрее, так как результатом поломок КШМ может стать полный выход из строя двигателя, ремонт которого сильно отразится на личном бюджете.
http://avto-gurman.ru
legkoe-delo.ru
Как устроен кривошипно-шатунный механизм многоцилиндрового двигателя?
Кривошипно-шатунный механизм (рис.11) многоцилиндрового двигателя состоит из цилиндров 10, поршней 12 с уплотнительными 22 и маслосъемными 23 кольцами, поршневых пальцев 16 со стопорными кольцами 15, шатунов 13 с вкладышами 20 в нижней головке и бронзовой втулкой 21 в верхней головке, коленчатого вала 32, маховика 34 с зубчатым венцом 35, картера с поддоном 1, головки блока 5 с уплотнительной металлоасбестовой прокладкой 4 и крышкой 6.
Рис.11. Кривошипно-шатунный механизм:а – блок цилиндров с головкой; б – детали поршневой группы; в – коленчатый вал с маховиком.
Цилиндры изготавливаются в одной общей отливке, называемой блоком цилиндров 3. Для большей прочности вместе с блоком цилиндров отливается картер (нижняя часть блока цилиндров), предназначенный для установки коленчатого и распределительного валов (при нижнем расположении распределительного вала) и других деталей.
При жидкостном охлаждении вместе с блоком цилиндров отливается рубашка охлаждения, представляющая собой пустотелое пространство между наружной частью цилиндра и стенкой блока цилиндров, заполняемое охлаждающей жидкостью.
При воздушном охлаждении на внешней стороне цилиндра и головке выполнены ребра, увеличивающие площадь охлаждения. Обычно такие цилиндры изготовляются каждый в отдельности и затем крепятся к картеру двигателя.
У большинства современных автомобильных двигателей цилиндры отливаются в виде отдельных гильз 10, внутренняя поверхность которых растачивается под определенный размер, шлифуется и полируется до зеркального блеска, поэтому ее называют зеркалом цилиндра. Гильза называется мокрой, если она омывается охлаждающей жидкостью, и сухой, если она не соприкасается с охлаждающей жидкостью. На некоторых двигателях (автомобили ЗИЛ-130, ГАЗ-53А, ГАЗ-24 «Волга») в верхнюю часть цилиндра запрессовывается короткая сухая гильза 11 длиной 50-60 мм, изготовленная из износостойкого чугуна, что, значительно увеличивает срок службы цилиндров.
Использование цилиндров в виде сменных гильз упрощает ремонт двигателя, повышает срок его службы, так как это позволяет изготавливать гильзу из износостойкого легированного чугуна, а блок-картер из более дешевого серого чугуна или специального алюминиевого сплава АСЧ, пропитанного специальной искусственной смолой.
Мокрые гильзы уплотняются в блоке резиновыми кольцами 9 в нижней части и медными в верхней. Причем гильза в верхней части должна выступать над поверхностью блока на 0,02-0,30 мм для надежного уплотнения.
Сверху блок цилиндров герметично закрывается через металлоасбестовую прокладку 4 головкой 5 блока цилиндров, изготовляемой из алюминиевого сплава (карбюраторные и некоторые дизельные двигатели) или из специального чугуна (дизельные двигатели). На двигателях автомобилей КамАЗ на каждый цилиндр устанавливается отдельная головка, изготовленная из алюминиевого сплава.
Что располагается в головке блока цилиндров?
В головке блока цилиндров двигателей с верхним расположением клапанов имеются камеры сгорания, рубашка охлаждения, резьбовые отверстия под свечи зажигания или форсунки, каналы для подвода горючей смеси или воздуха в цилиндры двигателя и выпуска отработавших газов из них, отверстия для прохода штанг и болтов или шпилек крепления головки, клапаны с направляющими втулками и пружинами, иногда распределительный вал, ось коромысел, стойки и коромысла. Сверху головка закрывается крышкой 6 (рис.11).
В головке блока с нижним расположением клапанов выполняются рубашка охлаждения, камеры сгорания, резьбовые отверстия для свечей зажигания.
Как и в каком состоянии следует затягивать гайки шпилек или болты крепления головки блока цилиндров?
Гайки шпилек или болты крепления алюминиевых головок блока цилиндров затягивают на холодном двигателе, так как алюминиевая головка блока при нагреве увеличивается в высоту больше, чем стальные болты (шпильки), крепящие ее, а чугунных – на прогретом двигателе динамометрическим ключом с усилием и в порядке, указанном в инструкции завода-изготовителя.
Чем закрывается блок-картер двигателя снизу, спереди и сзади?
Снизу картер двигателя закрывается через уплотнительную прокладку 2 (рис.11) поддоном 1, изготовленным из стали. Передняя часть блок-картера закрывается крышкой 8 через уплотнительную прокладку 7. В задней части блок-картера крепится картер маховика.
Где находится механизм газораспределения в двигателях с нижним расположением клапанов и каналы подвода горючей смеси в цилиндры двигателя?
В двигателях с нижним расположением клапанов с одной стороны блока цилиндров выполняются каналы для подвода горючей смеси в цилиндры и отвода. отработавших газов из них и клапанная коробка с клапанами и распределительным валом.
Какое назначение поршня, как он устроен?
Поршень 12 (рис.11) представляет собой металлический стакан, установленный в цилиндре 10 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 41 (рис.11), днища 42, направляющих стенок (юбки) 44, бобышек 45. 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 12 выполняются канавки для установки компрессионных 22 и маслосъемных 23 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 иди косой разрез 43, 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 45 представляют собой утолщение, в котором просверлено отверстие для установки поршневого пальца 16. В бобышках выполнены канавки для установки стопорных колец 15, 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.
Из чего изготавливают поршневые кольца и какое их назначение?
Компрессионные кольца изготавливают из серого чугуна и подвергают специальной термической обработке, после чего они приобретают упругость. Прижимаясь к стенкам цилиндра, кольца уплотняют сопряжение поршня с цилиндром, предотвращая прорыв горючей смеси при такте сжатия или расширяющихся газов при такте расширения и выхлопа в поддон картера двигателя.
Маслосъемные кольца изготавливают также из чугуна. Они имеют по окружности прорезанные сквозные щели, а поршень в этих местах – сквозные отверстия. Благодаря такому устройству избыточное масло снимается маслосъемным кольцом со стенок цилиндров и стекает в поддон картера двигателя.
На, последних моделях двигателей устанавливают составные маслосъемные кольца. Они состоят из двух стальных плоских хромированных дисков 24 (рис.11) и двух расширителей: осевого 25 и радиального 26 (эспандера). Расширители обеспечивают плотное прилегание дисков к поверхности цилиндра и стенкам канавок поршня.
Какое количество колец устанавливают на поршень?
В зависимости от типа двигателя и частоты вращения коленчатого вала количество компрессионных колец на поршне может быть 2-4, маслосъемных 1-2. На некоторых двигателях (чаще дизельных) маслосъемные кольца устанавливают и на юбке поршня, что обеспечивает лучшее улавливание масла.
Какие условия должны соблюдаться при установке колец на поршень?
При установке колец на поршень, а поршня с кольцами в цилиндр необходимо, чтобы между их торцами был зазор 0,15-0,45 мм для карбюраторных двигателей и 0,3-1,0 мм для дизельных. Торцы (замки) колец могут быть прямыми, косыми и ступенчатыми. Наибольшее распространение получили прямые замки.
При установке колец на поршень замки необходимо располагать так, чтобы они были на большем расстоянии друг от друга. В канавках поршня кольца устанавливают с небольшим зазором (0,04-0,15.5 мм), что позволяет им перемещаться при нагревании. Однако при чрезмерном увеличении этого зазора усиливается насосное действие колец, при котором они переносят масло из поддона картера в цилиндр, вызывая нагарообразование в камере сгорания.
Верхнее компрессионное кольцо работает в наиболее трудных условиях, его температура может достигать 350-400°С, а это приводит к снижению прочности кольца, выгоранию и коксованию масла, происходит сухое или полусухое трение, приводящее к ускоренному износу колец и цилиндров. Поэтому верхнее кольцо (иногда оба) хромируют толщиной слоя 0,1-0,2 мм. Остальные кольца подвергаются электролитическому лужению толщиной слоя олова 0,005-0,01 мм или фосфатированию. Такие кольца быстрее прирабатываются к стенкам цилиндров, имеют больший срок службы и оказывают значительное сопротивление коррозии.
На некоторых двигателях компрессионные кольца с внутренней стороны имеют косой срез или канавки на торцах, благодаря чему при такте сжатия они скручиваются и принимают коническую форму. Тогда кольцо касается зеркала цилиндра не всей поверхностью, а лишь узкой кромкой, чем ускоряется приработка колец к цилиндрам и уменьшается расход масла. Имеются и другие усовершенствования, направленные на повышение срока службы колец. Например, в поршне двигателя автомобиля ЗИЛ-130 в верхней части залита чугунная вставка, в которой выполнена канавка для верхнего наиболее нагруженного компрессионного кольца.
Какое назначение поршневых пальцев и как они, устроены?
Поршневые пальцы 16 (рис.11) служат для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна. Они воспринимают от поршня значительные знакопеременные нагрузки давления газов, сил инерции, трения и передают их шатуну.
Пальцы изготавливают пустотелыми из стали, а их наружную поверхность подвергают цементации или закалке токами высокой частоты. В результате обработки внутренняя поверхность пальца остается вязкой, а внешняя твердой и износостойкой. Такой палец хорошо переносит знакопеременные нагрузки.
Как крепится палец в бобышках поршня?
На большинстве двигателей применяется плавающее крепление поршневых пальцев. При этом поршень перед сборкой нагревают в масле или воде до 60-100°С, после чего подводят головку шатуна 13 (рис.11) между бобышками поршня так, чтобы отверстия совпали, и устанавливают с небольшим усилием поршневой палец, который проходит через головку шатуна (в которую предварительно запрессовывают бронзовую втулку 21). Затем в канавки бобышек с обеих сторон устанавливают стальные стопорные кольца 15, предварительно сжав их концы. Теперь палец может вращаться вокруг своей оси как в бобышках поршня, так и в головке шатуна. Такое крепление позволяет получить равномерный износ пальца, поршня и втулки шатуна и значительно повысить срок их службы. На двигателях автомобилей ВАЗ поршневой палец запрессовывается в верхней головке шатуна, поэтому он может поворачиваться только в бобышках поршня.
Какое назначение шатунов и как они устроены?
Шатуны 13 (рис.11) служат для соединения поршней с шатунными шейками 33 коленчатого вала 32 и передачи ему давления газов во время такта расширения, а при тактах впуска, сжатия и выпуска при водят поршень в движение. Шатуны совершают сложное движение и подвергаются действию значительных сил инерции. Их изготавливают горячей штамповкой из качественных сталей двутаврового сечения с верхней неразъемной головкой, в которую запрессовывается бронзовая втулка 21 для уменьшения трения между поршневым пальцем и шатуном и нижней разъемной головкой 14, части которой соединены между собой болтами 17 с гайками 19 и шплинтами 18. В нижнюю головку устанавливаются подшипники скольжения, представляющие собой стальные тонкостенные вкладыши 20, с внутренней стороны покрытые тонким слоем антифрикционного сплава. Такой сплав обладает пористостью, поэтому он хорошо удерживает смазку и легко прирабатывается к шейке вала, обеспечивая минимальные потери на трение. В качестве антифрикционного сплава для вкладышей используют баббиты на оловянной или свинцовой основе, алюминиевые сплавы с большим содержанием олова, а для дизельных двигателей свинцовистую бронзу.
Вкладыши от смещения удерживаются штампованными выступами, которые входят в пазы на головке шатуна. В верхней части нижней головки шатуна просверлено отверстие диаметром 1,5 мм, через которое выбрасывается струя масла, смазывающая стенки цилиндра и кулачки распределительного вала. В некоторых (чаще дизельных) двигателях для подвода масла к поршневому пальцу в шатуне просверливают канал, а на вкладыше – соответствующее отверстие.
Какое назначение коленчатого вала и в каких условиях он работает?
Коленчатый вал 32 (рис.11) служит для восприятия усилия от шатунов, преобразования их в крутящий момент и передачи его на трансмиссию автомобиля.
Он работает в трудных условиях, так как в процессе работы на него воздействуют давления газов, силы инерции возвратно движущихся и вращающихся масс кривошипно-шатунного механизма. Все эти силы переменны по величине и направлению.
Различные части коленчатого вала испытывают деформации скручивания, изгиба, сжатия, излома, а его шейки, кроме того, подвергаются интенсивному износу. Поэтому, коленчатые валы изготавливают ковкой из легированной стали или литьем из высококачественного чугуна.
Как устроен и крепится коленчатый вал в двигателе?
Коленчатый вал состоит из коренных (опорных) 30 (рис.11) и шатунных 33 шеек, соединенных между собой щеками или щеками с противовесами 40. Коренные шейки находятся в одной плоскости. Их диаметр больше, чем шатунных, они термически обрабатываются и шлифуются. В местах сопряжения шейки и щеки выполняются плавные переходы, называемые галтелями, которые уменьшают напряжение в переходной зоне и повышают срок службы вала.
Коренными шейками вал опирается на скользящие подшипники 31, представляющие собой стальные тонкостенные вкладыши, залитые тонким слоем антифрикционного сплава такого же состава, что и шатунных подшипников. Вкладыши коренных и шатунных подшипников изготавливаются нескольких ремонтных размеров, что значительно упрощает ремонт, так как изношенные вкладыши не ремонтируются, а заменяются новыми соответствующего ремонтного размера.
Вкладыши коренных подшипников устанавливаются в расточках картера и крышках 38, прикрепляемых болтами 37 к картеру. Болты обязательно шплинтуют.
Количество коренных шеек обычно на одну больше, чем шатунных, тогда шатунная шейка находится между двумя опорными (коренными) шейками. Такой вал называется полноопорным.
На некоторых двигателях (автомобиль ГАЗ-52-04) устанавливается неполноопорный коленчатый вал. На таком валу между двумя опорными шейками располагаются две шатунные шейки.
Какое назначение маховика и где он крепится?
На заднем конце коленчатого вала к фланцу 36 (рис.11) жестко крепится маховик 34, представляющий собой чугунный, тщательно сбалансированный диск, имеющий строго определенную массу. Маховик, обладая энергией, запасенной при такте рабочего хода, обеспечивает равномерное вращение коленчатого вала, способствует преодолению сопротивления сжатия в цилиндре при пуске двигателя, позволяет двигателю преодолевать кратковременные перегрузки, например, при трогании автомобиля с места, а также передает крутящий момент от двигателя на трансмиссию автомобиля.
На ободе маховика жестко крепится стальной зубчатый венец 35 для пуска двигателя от стартера. На маховик наносятся метки для регулировки зажигания в карбюраторном двигателе или впрыска топлива в дизельном двигателе, а также балансировочные метки при балансировке коленчатого вала вместе с маховиком.
Что устанавливается в передней части коленчатого вала?
В передней части коленчатого вала карбюраторных двигателей в торец ввертывается храповик 27 (рис.11) для проворачивания коленчатого вала пусковой рукояткой. На валу также крепится шкив 28 привода вентилятора, шестерня 29 привода распределительного вала, маслозащитные устройства. Вдоль вала просверлен канал с грязеуловителями 39 для подвода масла к подшипникам.
Как устраняется осевое смещение коленчатого вала?
Для этого на передней опорной шейке коленчатого вала с обеих сторон в выточках подшипника устанавливают стальные упорные шайбы с баббитовой заливкой, которые и предотвращают осевое смещение коленчатого вала, появляющееся вследствие работы косозубых шестерен коленчатого и распределительного валов.
Торцевая поверхность шайб соприкасается со шлифованной торцевой поверхностью щеки вала и его специальным упорным кольцом, закрепленным на валу. На некоторых двигателях такое устройство устанавливают на средний или задний коренной подшипник коленчатого вала.
Какое количество шатунных шеек выполняют на коленчатом валу?
Количество шатунных шеек на коленчатом валу у двигателей с однорядным расположением цилиндров равно количеству цилиндров двигателя, а у V-образных двигателей автомобилей ГАЗ-53А, ЗИЛ-130, КамАЗ-5320 и других оно равно половине количества цилиндров, так как на каждой шейке коленчатого вала таких двигателей устанавливают по два шатуна.
Под каким углом располагаются колена на коленчатом валу?
Угол расположения колен (кривошипов) на коленчатом валу четырехтактного двигателя можно определить по формуле: α = 720/i, где i -количество цилиндров двигателя.
Как располагаются шатунные шейки в четырехцилиндровом четырехтактном двигателе и какой порядок работы такого двигателя?
В четырехцилиндровом четырехтактном двигателе с однорядным расположением цилиндров шатунные шейки располагаются попарно: 1-4, 2-3, угол между ними 180°. Тогда порядок работы такого двигателя (чередование рабочих ходов по цилиндрам двигателя) выбирают таким образом, чтобы равномерно нагружался коленчатый вал. Обычно применяют такой порядок работы: для двигателей автомобилей ГАЗ-24, УАЗ, РАФ, ЕрАЗ – 1-2-4-3; для двигателей автомобилей ВАЗ, ИЖ, «Москвич» – 1-3-4-2.
Порядок работы указывается в инструкции завода-изготовителя. На рисунке 12 представлены схемы и таблицы чередования тактов при каждом порядке работы двигателя.
Рис.12: Таблицы чередования тактов в четырехцилиндровом четырехтактном двигателе и расположение колен на коленчатом валу:а – ГА3-24 «Волга»; б – «Москвич».
Как располагаются шатунные шейки в четырехтактном шестицилиндровом двигателе и какой порядок работы такого двигателя?
В четырехтактном шести цилиндровом двигателе с однорядным расположением цилиндров шатунные шейки располагаются попарно: 1-6, 2-5, 3-4, угол между ними 120° (рис.13). Следовательно, смена тактов в таком двигателе происходит через 120° поворота коленчатого вала. В этом случае в двух цилиндрах одновременно в течение 60° поворота коленчатого вала происходит один и тот же такт. Например, в первом цилиндре заканчивается такт рабочего хода, а в пятом он уже начался. Это способствует более равномерному вращению коленчатого вала, позволяет устанавливать маховик меньшей массы и размеров.
Силы инерции масс кривошипно-шатунного механизма в таком двигателе взаимно уравновешены, а наиболее распространенный порядок работы 1-5-3-6-2-4. Возможны и другие порядки работы при соответствующем изменении расположения колен на коленчатом валу и кулачков – на распределительном.
Рис.13. Таблицы чередования тактов в рядном шестицилиндровом четырехтактном двигателе и расположение колен на коленчатом валу.
Что называется порядком работы двигателя?
Чередование одноименных тактов (рабочих ходов) по цилиндрам двигателя в определенной последовательности, установленной заводом изготовителем, называется порядком работы двигателя.
Как располагаются шатунные шейки в четырехтактном восьмицилиндровом V-образном двигателе и какой порядок работы такого двигателя?
В четырехтактном восьмицилиндровом V-образном двигателе (автомобили ЗИЛ, КамАЗ, ГАЗ-53А и другие) угол развала между цилиндрами 90°. В каждом ряду находится по четыре цилиндра.
Общий коленчатый вал имеет пять опорных и четыре шатунные шейки. К каждой шейке крепится по два шатуна. Угол между шейками 90° (рис.14). Следовательно, смена тактов в таком двигателе происходит через 90° поворота коленчатого вала, но такт длится в течение 180°.
Таким образом, в двух цилиндрах одновременно в течение 90° поворота коленчатого вала осуществляется один и тот же такт – происходит перекрытие (наложение) тактов, что способствует более равномерному вращению коленчатого вала. Силы инерции в таком двигателе взаимно уравновешены, срок службы его увеличивается. Порядок работы двигателя 1-5-4-2-6-3-7-8.
Рис.14. Таблицы чередования тактов в V-образном восьмицилиндровом четырехтактном двигателе и расположение колен на коленчатом валу.
***Проверьте свои знания и ответьте на контрольные вопросы по теме «Многоцилиндровые двигатели. Кривошипно-шатунный механизм»
блок, вал, головка, двигатель, коленчатый, кольцо, кривошипно-шатунный механизм, палец, поршень, цилиндр, шатун
avtomobil-1.ru
