Назначение и характеристика

Кривошипно-шатунным называется механизм, осуществляющий рабочий процесс двигателя.

Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала.

Кривошипно-шатунный механизм определяет тип двигателя по расположению цилиндров.

В двигателях автомобилей применяются различные кривошипно-шатунные механизмы

(рисунок 1): однорядные кривошипно-шатунные механизмы с вертикальным перемещением поршней и с перемещением поршней под углом применяются в рядных двигателях; двухрядные кривошипно-шатунные механизмы с перемещением поршней под углом применяются в V-образных двигателях; одно- и двухрядные кривошипно-шатунные механизмы с горизонтальным перемещением поршней находят применение в тех случаях, когда ограничены габаритные размеры двигателя по высоте.

Рисунок 1 – Типы кривошипно-шатунных механизмов, классифицированных по различным признакам.

Конструкция кривошипно-шатунного механизма.

В кривошипно-шатунный механизм входят блок цилиндров с картером и головкой цилиндров, шатунно-поршневая группа и коленчатый вал с маховиком.

Блок цилиндров 11 (рисунок 2) с картером 10 и головка 8 цилиндров являются неподвижными частями кривошипно-шатунного механизма.

К подвижным частям механизма относятся коленчатый вал 34 с маховиком 43 и детали шатунно-поршневой группы – поршни 24, поршневые кольца 18 и 19, поршневые пальцы 26 и шатуны 27.

Рисунок 2 – Кривошипно-шатунный механизм двигателей легковых автомобилей

1, 6 – крышки; 2 – опора; 3, 9 – полости; 4, 5 – прокладки; 7 – горловина; 8, 22, 28, 30 – головки; 10 – картер; 11 – блок цилиндров; 12 – 16, 20 – приливы; 17, 33 – отверстия; 18, 19 – кольца; 21 – канавки; 23 – днище; 24 – поршень; 25 – юбка; 26 – палец; 27 – шатун; 29 – стержень; 31, 42 – болты; 32, 44 – вкладыши; 34 – коленчатый вал; 35, 40 – концы коленчатого вала; 36, 38 – шейки; 37 – щека; 39 – противовес; 41 – шайба; 43 – маховик; 45 – полукольцо

Блок цилиндров вместе с картером является остовом двигателя. На нем и внутри него размещаются механизмы и устройства двигателя. В блоке 11, выполненном заодно с картером 10 из специального низколегированного чугуна, изготовлены цилиндры двигателя. Внутренние поверхности цилиндров отшлифованы и называются зеркалом цилиндров. Внутри блока между стенками цилиндров и его наружными стенками имеется специальная полость 9, называемая рубашкой охлаждения. В ней циркулирует охлаждающая жидкость системы охлаждения двигателя.

Внутри блока также имеются каналы и масляная магистраль смазочной системы, по которой подводится масло к трущимся деталям двигателя. В нижней части блока цилиндров (в картере) находятся опоры 2 для коренных подшипников коленчатого вала, которые имеют съемные крышки 1, прикрепляемые к блоку самоконтрящимися болтами. В передней части блока расположена полость 3 для цепного привода газораспределительного механизма. Эта полость закрывается крышкой, отлитой из алюминиевого сплава. В левой части блока цилиндров находятся отверстия 17 для подшипников вала привода масляного насоса, в которые запрессованы свертные сталеалюминиевые втулки. С правой стороны блока в передней его части имеются фланец для установки насоса охлаждающей жидкости и кронштейн для крепления генератора. На блоке цилиндров имеются специальные приливы для: 12 – крепления кронштейнов подвески двигателя; 13 – маслоотделителя системы вентиляции картера двигателя; 14 – топливного насоса; 15 – масляного фильтра; 16 – распределителя зажигания. Снизу блок цилиндров закрывается масляным поддоном, а к заднему его торцу прикрепляется картер сцепления. Для повышения жесткости нижняя плоскость блока цилиндров несколько опущена относительно оси коленчатого вала.

В отличие от блока, отлитого совместно с цилиндрами, на рисунке 3 представлен блок 4 цилиндров с картером 5, отлитые из алюминиевого сплава отдельно от цилиндров. Цилиндрами являются легкосъемные чугунные гильзы 2, устанавливаемые в гнезда 6 блока с уплотнительными кольцами 1 и закрытые сверху головкой блока с уплотнительной прокладкой.

Рисунок 3 – Блок двигателя со съемными гильзами цилиндров

1 – кольцо; 2 – гильза; 3 – полость; 4 – блок; 5 – картер; 6 – гнездо

Внутренняя поверхность гильз обработана шлифованием. Для уменьшения изнашивания в верхней части гильз установлены вставки из специального чугуна.

Съемные гильзы цилиндров повышают долговечность двигателя, упрощают его сборку, эксплуатацию и ремонт.

Между наружной поверхностью гильз цилиндров и внутренними стенками блока находится полость 3, которая является рубашкой охлаждения двигателя. В ней циркулирует охлаждающая жидкость, омывающая гильзы цилиндров, которые называются мокрыми из-за соприкосновения с жидкостью.

Головка блока цилиндров закрывает цилиндры сверху и служит для размещения в ней камер сгорания, клапанного механизма и каналов для подвода горючей смеси и отвода отработавших газов. Головка 8 блока цилиндров (см. рисунок 2) выполнена общей для всех цилиндров, отлита из алюминиевого сплава и имеет камеры сгорания клиновидной формы. В ней имеются рубашка охлаждения и резьбовые отверстия для свечей зажигания. В головку запрессованы седла и направляющие втулки клапанов, изготовленные из чугуна. Головка крепится к блоку цилиндров болтами. Между головкой и блоком цилиндров установлена металлоасбестовая прокладка 4, обеспечивающая герметичность их соединения. Сверху к головке блока цилиндров шпильками крепится корпус подшипников с распределительным валом, и она закрывается стальной штампованной крышкой 6 с горловиной 7 для заливки масла в двигатель. Для устранения течи масла между крышкой и головкой блока цилиндров установлена уплотняющая прокладка 5. С правой стороны к головке блока цилиндров крепятся шпильками через металлоасбестовую прокладку впускной и выпускной трубопроводы, отлитые соответственно из алюминиевого сплава и чугуна.

Поршень служит для восприятия давления газов при рабочем ходе и осуществления вспомогательных тактов (впуска, сжатия, выпуска). Поршень 24 представляет собой полый цилиндр, отлитый из алюминиевого сплава. Он имеет днище 23, головку 22 и юбку 25. Снизу днище поршня усилено ребрами. В головке поршня выполнены канавки 21 для поршневых колец.

В юбке поршня находятся приливы 20 (бобышки) с отверстиями для поршневого пальца. В бобышках поршня залиты стальные термокомпенсационные пластины, уменьшающие расширение поршня от нагрева и исключающие его заклинивание в цилиндре двигателя. Юбка сделана овальной в поперечном сечении, конусной по высоте и с вырезами в нижней части. Овальность и конусность юбки так же, как и термокомпенсационные пластины, исключают заклинивание поршня, а вырезы – касание поршня с противовесами коленчатого вала. Кроме того, вырезы в юбке уменьшают массу поршня. Для лучшей приработки к цилиндру наружная поверхность юбки поршня покрыта тонким слоем олова. Отверстие в бобышках под поршневой палец смещено относительно диаметральной плоскости поршня. Посредством этого уменьшаются перекашивание и удары при переходе его через верхнюю мертвую точку (ВМТ ).

Поршни двигателей легковых автомобилей могут иметь днища различной конфигурации с целью образования вместе с внутренней поверхностью головки цилиндров камер сгорания необходимой формы. Днища поршней могут быть плоскими, выпуклыми, вогнутыми и с фигурными выемками.

Поршневые кольца уплотняют полость цилиндра, исключают прорыв газов в картер двигателя (компрессионные 19) и попадание масла в камеру сгорания (маслосъемное 18). Кроме того, они отводят теплоту от головки поршня к стенкам цилиндра. Компрессионные и маслосъемные кольца – разрезные. Они изготовлены из специального чугуна. Вследствие упругости кольца плотно прилегают к стенкам цилиндра. При этом между разрезанными концами колец (в замках) сохраняется небольшой зазор (0,2…0,35 мм).

Верхнее компрессионное кольцо, работающее в наиболее тяжелых условиях, имеет бочкообразное сечение для улучшения его приработки. Наружная поверхность его хромирована для повышения износостойкости.

Нижнее компрессионное кольцо имеет сечение скребкового типа (на его наружной поверхности выполнена проточка) и фосфатировано. Кроме основной функции, оно выполняет также дополнительную – маслосбрасывающего кольца.

Маслосъемное кольцо на наружной поверхности имеет проточку и щелевые прорези для отвода во внутреннюю полость поршня масла, снимаемого со стенок цилиндра. На внутренней поверхности оно имеет канавку, в которой устанавливается разжимная витая пружина, обеспечивающая дополнительное прижатие кольца к стенкам цилиндра двигателя.

Поршневой палец служит для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна. Палец 26 – трубчатый, стальной. Для повышения твердости и износостойкости его наружная поверхность подвергается цементации и закаливается токами высокой частоты. Палец запрессовывается в верхнюю головку шатуна с натягом, что исключает его осевое перемещение в поршне, в результате которого могут быть повреждены стенки цилиндра. Поршневой палец свободно вращается в бобышках поршня.

Шатун служит для соединения поршня с коленчатым валом и передачи усилий между ними. Шатун 27 – стальной, кованый, состоит из неразъемной верхней головки 28, стержня 29 двутаврового сечения и разъемной нижней головки 30. Нижней головкой шатун соединяется с коленчатым валом. Съемная половина нижней головки является крышкой шатуна и прикреплена к нему двумя болтами 31. В нижнюю головку шатуна вставляют тонкостенные биметаллические, сталеалюминиевые вкладыши 32 шатунного подшипника. В нижней головке шатуна имеется специальное отверстие 33 для смазывания стенок цилиндра.

Коленчатый вал воспринимает усилия от шатунов и передает создаваемый на нем крутящий момент трансмиссии автомобиля. От него также приводятся в действие различные механизмы двигателя (газораспределительный механизм, масляный насос, распределитель зажигания, насос охлаждающей жидкости и др.).

Коленчатый вал 34 – пятиопорный, отлит из специального высокопрочного чугуна. Он состоит из коренных 35 и шатунных 38 шеек, щек 37, противовесов 39, переднего 35 и заднего 40 концов. Коренными шейками коленчатый вал установлен в подшипниках (коренных опорах) картера двигателя, вкладыши 44 которых тонкостенные, биметаллические, сталеалюминиевые.

К шатунным шейкам коленчатого вала присоединяют нижние головки шатунов. Шатунные подшипники смазываются по каналам, соединяющим коренные шейки с шатунными. Щеки соединяют коренные и шатунные шейки коленчатого вала, а противовесы разгружают коренные подшипники от центробежных сил неуравновешенных масс.

На переднем конце коленчатого вала крепятся: ведущая звездочка цепного привода газораспределительного механизма; шкив ременной передачи для привода вентилятора, насоса охлаждающей жидкости, генератора; храповик для поворачивания вала вручную пусковой рукояткой. В заднем конце коленчатого вала имеется специальное гнездо для установки подшипника первичного (ведущего) вала коробки передач. К торцу заднего конца вала с помощью специальной шайбы 41 болтами 42 крепится маховик 43.

От осевых перемещений коленчатый вал фиксируется двумя опорными полукольцами 45, которые установлены в блоке цилиндров двигателя по обе стороны заднего коренного подшипника. Причем с передней стороны подшипника ставится сталеалюминиевое кольцо, а с задней – из спеченных материалов (металлокерамическое).

Маховик обеспечивает равномерное вращение коленчатого вала, накапливает энергию при рабочем ходе для вращения вала при подготовительных тактах и выводит детали кривошипно-шатунного механизма из мертвых точек. Энергия, накопленная маховиком, облегчает пуск двигателя и обеспечивает трогание автомобиля с места. Маховик 43 представляет собой массивный диск, отлитый из чугуна. На обод маховика напрессован стальной зубчатый венец, предназначенный для пуска двигателя электрическим стартером. К маховику крепятся детали сцепления. Маховик, будучи деталью кривошипно-шатунного механизма, является также одной из ведущих частей сцепления.

Неисправности и техническое обслуживание КШМ и ГРМ

Техническое обслуживание двигателя состоит из проверки его технического состояния внешним осмотром и в процессе работы, выявления неисправностей, выполнения контрольно-регулировочных, смазочных и крепежных работ по кривошипно-шатунному и распределительному механизмам, системам охлаждения, смазки, питания и зажигания.

Неисправности кривошипно-шатунного механизма обусловливаются естественным изнашиванием сопряженных деталей.

Основными признаками неисправности кривошипно-шатунного механизма являются:

• уменьшение компрессии в цилиндрах;
• появление шумов и стуков;
• прорыв газов в картер и появление из маслоналивной горловины голубоватого дыма с резким запахом;
• увеличение расхода масла;
• разжижение масла в картере (из-за проникновения туда паров рабочей смеси при тактах сжатия);
• забрасывание свечей зажигания маслом, отчего на электродах образуется нагар и ухудшается искрообразование. В итоге повышается расход топлива и снижается мощность двигателя.

Неисправности газораспределительного механизма наиболее часто проявляются в нарушении зазоров между стержнями клапанов и толкателями. Это приводит к нарушению фаз газораспределения, ухудшению наполнения цилиндров (вследствие запаздывания открытия впускного или выпускного клапанов при увеличенных зазорах).

Увеличенные зазоры между стержнями клапанов и толкателями вызывают стуки и преждевременный износ деталей распределительного механизма. Малые зазоры или их отсутствие приводят к неплотной посадке клапанов и пропуску рабочей смеси во впускной и выпускной трубопроводы. В результате уменьшается компрессия в цилиндрах двигателя и его мощность. Признаками этих неисправностей служат появление вспышек в карбюраторе и хлопков в глушителе.

Техническое обслуживание кривошипно-шатунного (КШМ) и газораспределительного механизмов (ГРМ)

Основные работы:

• проверка стабильности состояния и подтягивание креплений (крепежные работы) опоры двигателя к раме, головки цилиндров и поддона картера к блоку, фланцев впускного и выпускного трубопроводов и других соединений;
• проверка технического состояния или работоспособности (контрольные работы) кривошипно-шатунного и распределительного механизмов;
• регулировочные работы и смазка.

Крепежные работы

Для предотвращения пропуска газов и охлаждающей жидкости через прокладку головки цилиндров необходимо периодически проверять крепление головки ключом с динамометрической рукояткой с определенным усилием и последовательностью. Момент затяжки и последовательность подтягивания гаек устанавливают автомобильные заводы.

Чугунную головку цилиндров крепят, когда двигатель находится в нагретом состоянии, а головку из алюминиевого сплава – в холодном.

Необходимость подтягивания крепления головок из алюминиевого сплава в холодном состоянии объясняется неодинаковым коэффициентом линейного расширения материала болтов и шпилек (сталь) и материала головки (алюминиевый сплав). Поэтому подтягивание гаек на горячем двигателе не обеспечивает после его остывания необходимой плотности прилегания головки цилиндров к блоку.

Затяжку болтов крепления поддона картера во избежание деформации картера, нарушения герметичности проверяют также с соблюдением последовательности, т.е. поочередным подтягиванием диаметрально противоположных болтов.

Контроль состояния КШМ и ГРМ

Техническое состояние этих механизмов можно определять:

• по расходу (угару) масла в эксплуатации и падению давления в системе смазки;
• по изменению давления (компрессии) в цилиндрах двигателя в конце хода сжатия;
• по разрежению во впускном трубопроводе;
• по количеству газов, прорывающихся в картер двигателя;
• по утечке газов (воздуха) из цилиндров;
• наличию стуков в двигателе.

Угар масла в малоизношенном двигателе незначителен и может составлять 0,1-0,25 л/100 км пробега. При значительном общем износе двигателя угар может достигать 1л/100 км и более, что обычно сопровождается сильным дымлением.

Давление в масляной системе двигателя должно быть в пределах, установленных для данного типа двигателя и применяемого сорта масла. Снижение давления масла на малых оборотах коленчатого вала прогретого двигателя указывает на наличие недопустимых износов подшипников двигателя или неисправности в системе смазки.

Падение давления масла по манометру до 0 указывает на неисправность манометра или редукционного клапана.

Повышенное давление в системе смазки может возникнуть в результате большой вязкости или засорения масляной магистрали.

Компрессия служит показателем герметичности цилиндров двигателя и характеризует состояние цилиндров, поршней и клапанов. Герметичность цилиндров может быть определена компрессометром .

Компрессию проверяют после предварительного прогрева двигателя до 70-80 ºС при вывернутых свечах. Установив резиновый наконечник компрессометра в отверстие свечи, провертывают стартером коленчатый вал двигателя на 10-12 оборотов и записывают показания компрессометра. Проверку повторяют 2-3 раза для каждого цилиндра.

Если величина компрессии на 30-40 % ниже нормы, это указывает на наличие неисправностей (поломку или пригорание поршневых колец, негерметичность клапанов или повреждение прокладки головки цилиндров).

Разрежение во впускном трубопроводе двигателя замеряют вакуумметром. Величина разрежения у работающего на установившемся режиме двигателей может изменяться не только от изношенности цилиндро-поршневой группы, но и от состояния деталей газораспределения, установки зажигания и регулировки карбюратора.

Таким образом, данный метод контроля является общим и не позволяет выделить ту или иную неисправность по одному показателю. Вперёд

Состав и устройство узлов КШМ.

Назначение КШМ и принцип работы.

Определение: механическая передача передающая энергию с преобразовани­ем видов движения.

В соответствие с общей классификацией машин и механизмов - кривошипно- ползунковый механизм (КПМ).

Назначение: КШМ служит для преобразования поступательного движения поршня под действием энергии расширения продуктов сгорания топлива во вра­щательное движение коленчатого вала.

Принцип действия: четырехтактный поршневой двигатель состоит из ци­линдра и картера, который снизу закрыт поддоном. Внутри цилиндра перемеща­ется поршень с уплотнительными (компрессионными) кольцами. Поршень через поршневой палец и шатун связан с коленчатым валом, который вращается в ко­ренных подшипниках, расположенных в картере. Сверху цилиндр накрыт голов­кой с клапанами, открытие и закрытие которых строго согласовано с вращением коленчатого вала. Перемещение поршня ограничивается двумя крайними поло­жениями, при которых его скорость равна нулю: верхней и нижней мертвой точ­кой. Безостановочное движение поршня через мертвые точки обеспечивается ма­ховиком, имеющим форму диска с массивным ободом.

Состав и устройство узлов КШМ.

Состав: все детали КШМ делятся на подвижные (рис.1) и неподвижные (рис. 2). К неподвижным (детали остова двигателя)относятся: картер, блок цилиндров, головка блока цилиндров и соединяющие их детали (рис. 2, 3), к подвижным - поршень с пальцем и кольцами, шатун, коленчатый вал и маховик.

Блок цилиндров является основой двигателя. Большая часть навесного обо­рудования двигателя монтируется на блоке цилиндров. По форме блока цилинд­ров ДВС классифицируют:

Рядный двигатель: цилиндры располагаются последовательно в одной плос­кости; ось цилиндров вертикальна, под углом или горизонтальна; число цилинд­ров - 2,3,4,5,6,8;

V-образный двигатель: цилиндры располагаются в двух плоскостях с обра­зованием конструкции V - образной формы; угол развала - от 30° до 90°; число цилиндров 2,4,5,6,8,10,12,24;

VR-образный двигатель: рядно-смещенное расположение цилиндров в шахматном порядке с углом развала 15°. Очень узкие V-образные двигатели тако­го типа долгое время делала итальянская фирма “Lancia”, и ее опыт используется концерном “Volkswagen”;

W-образный двигатель: два рядно-смещенных блока VR, объединенных в V-образную конфигурацию с углом развала 72 °С. W8-Volkswagen Passat, W12- VW Phaeton и Audi A8, W16-Bugatti EB 16.4 Veyron;

Оппозитный двигатель: противолежащие друг другу цилиндры располага­ются горизонтально, число цилиндров - 2,4,6. Subaru обозначает свои оппозитные двигатели индексом "B" (Boxer), добавляя к нему цифру "4" или "6", в зависимо­сти от числа цилиндров.

Нумерация цилиндров начинается от носка коленвала, а при двух-, и четы­рехрядном расположении цилиндров - слева, если смотреть со стороны носка ко­ленвала (за исключением «РЕНО»). Направление вращения коленвала - правое, то есть по часовой стрелке, если смотреть с носка коленвала (за исключением Honda, Mitsubishi).

В конструкцию блока входят гильзы цилиндров, рубашка охлаждения и гер­метизированные масляные полости и каналы. Во внутренних полостях блока цир­кулирует жидкость системы охлаждения, там же проходят и масляные каналы системы смазки двигателя. Блок имеет монтажные и опорные поверхности для ус­тановки вспомогательных устройств.

Картер служит опорой для подшипников, на которых вращается коленчатый вал. Обычно выполняется заодно с блоком цилиндров. Такая конструкция называ­ется блок-картер. Снизу картер закрывается поддоном, в котором обычно хранит­ся запас масла.

Чаще картер и блок цилиндров отливают как одно целое. Если картер изготовляют отдельно, то к нему крепят или отдельные цилиндры, или блок цилиндров. Блок-картер совре­менного поршневого двигателя - это наиболее сложная и дорогая деталь. Он обладает большой жесткостью. В зависимости от вос­приятия нагрузки различают силовые схемы с несущими цилиндрами, с несущим блоком цилиндров, с несущими силовыми шпильками. В первой схеме под действием сил давления газов стенки цилиндров и рубашки охлаждения испытывают напряжение разрыва. Во второй схеме, получившей наибольшее распространение, нагрузки восприни­маются стенками цилиндров и рубашки охлаждения, поперечными пе­регородками картера. В этой схеме часто используют сменные гиль­зы

Рис. 2. Неподвижные детали ДВС

«мокрые» или «сухие» (рис. 3). В этом случае основную нагрузку несут стенки рубашки охлаждения. Конструкция в целом оказывается менее жесткой. В третьей схеме растягивающие нагрузки воспри­нимаются силовыми шпильками, а цилиндр (или блок цилиндров) оказывается сжатым.

Рис. 3. Гильза цилиндров (а) и схемы по­садки мокрой (б) и сухой (в) гильз

При работе силы давления газов, растягивая шпильки, разгружа­ют цилиндр. Блок-картер служит базовой деталью, на нем размеща­ются все навесные агрегаты, механизмы и системы двигателя. Блок- картер воспринимает все силы, развивающиеся в работающем двига­теле, отдельные его элементы подвергаются значительному местному нагреву, он подвержен действию колебаний, а те его элементы, кото­рые сопрягаются с подвижными деталями двигателя, в процессе экс­плуатации сильно изнашиваются. При длительной работе блок-кар­тер коробится из-за деформаций, действия силовых и тепловых нагрузок и структурных изменений в материале. Как следствие, теря­ются параллельность осей цилиндров, перпендикулярность осей ци­линдров к оси коленчатого вала, возникают другие нарушения макро­геометрии блока картера, что весьма нежелательно из-за увеличения трения, износа и даже выхода из строя всего двигателя.

Головка цилиндра (рис. 4) обеспечивает герметизацию верхней части ци­линдра. Совместно с днищами поршней, образует камеру сгорания. Обычно уста­навливается одна головка для всех цилиндров рядного и VR-образного, или две - для V, W и оппозитного двигателя. Она крепится к блоку цилиндров и, при работе составляет с ним единое целое. Уплотнение стыка обеспечивается прокладкой.

На большинстве ДВС в головке размещается привод клапанов, сами клапаны, свечи зажигания или накаливания, форсунки. Так же, как и в блоке цилиндров - имеются жидкостные и масляные каналы и полости.

Головки цилиндров подвержены действию максималь­ных сил давления газов, контактируют с нагретыми газами.

Рис. 4. Головка блока цилиндров: а) вид сверху, б) вид снизу

Для изготовления блок-картеров и головок цилиндров использу­ют серые или легированные чугуны марок СЧ 15-32, СЧ 21-40 и алюминиевые сплавы. Чугуны содержат около 3-4% углерода, ле­гирующие элементы (марганец, хром, никель, титан, медь, молибден), примеси серы и фосфора, кремний. Твердость чугунов составляет 230-250 по Бринеллю. Для све­дения к минимуму в про­цессе эксплуатации дефор­мации блока применяют операцию искусственного старения отливок перед механической обработкой. Стенки блока цилиндров при работе двигателя ис­пытывают циклические на­пряжения изгиба. Обычно стремятся уменьшить ам­плитудные значения на­пряжения, что достигается путем оребрения поперечных стенок. Что­бы снизить упругие остаточные деформации постелей коренных под­шипников коленчатого вала, обеспечить их соосность и улучшить работу кривошипно-шатунного механизма, часто вводят силовые свя­зи между крышками коренных опор и стенками блока.

Очень важно при сборке, изготовлении или ремонте снизить так называемые монтажные деформации гильзы в сборе с блоком. Повы­шенные монтажные деформации гильзы, как свидетельствует опыт эксплуатации дизелей Д-37Е, ЯМЗ-236 и др., приводят к повы­шенному трению и преждевременному износу гильзы. Равномерность деформаций достигается путем обеспечения примерного равенст­ва деформаций участка блока при затяжке каждой шпильки, а их минимизация - путем увеличения жесткости гнезда, в котором раз­мещается шпилька. Блоки цилиндров и гильзы двигателей с водяным охлаждением подвержены кавитационному износу. Причиной воз­никновения кавитации стенок блока цилиндров и гильз являются ин­тенсивные вибрации, возникающие при осуществлении рабочего про­цесса и ударах. Во избежание кавитационных износов в блоке цилинд­ров размещают антикавитационную защиту (например, в двигателе ЯМЗ), представляющую собой специальное антикавитационное пло­ское резиновое кольцо, устанавливаемое с натягом на гильзе и попада­ющее вместе с гильзой при сборке в выточку в блоке и гильзе. Как правило, при демонтаже узел разрушается, поэтому в эксплуатации при переборках его нужно заменять новым. Равномерного распре­деления нагрузок добиваются также во всех элементах головки блока цилиндров.

Особое внимание уделяют совершенствованию технологии литья головок и блоков цилиндров, чтобы снизить нарушение размеров отливок, избежать отбеливания чугуна, обеспечить точность и ста­бильность литья. Должным образом доведенная конструкция блока цилиндров и головки обеспечивает наработку 8000 моточасов и более.

Важный элемент конструкции - прокладка головки блока ци­линдров , обеспечивающая плотное соединение головки и блока ци­линдров и препятствующая прорыву газов из камеры сгорания при работе двигателя. Про­кладки делают цельноме­таллическими из меди или алюминия, тонкого сталь­ного листа (набора тонких листов), а также из листов графитизированного асбес­тового картона, положен­ных на стальную сетку.

Металлические проклад­ки используют в дизелях с жесткими блоками и го­ловками и при большой силе затяжки шпилек. Ас­бестовые прокладки при­меняют в карбюраторных двигателях, а также в ди­зелях. Шпильки, которыми притягивают головки и прокладку к блоку цилинд­ров, изготовляют из угле­родистых и легированных сталей. Нижняя часть кар­тера (поддон ) в двигателях не является несущей. Ее отливают из алюминиевого сплава или штампуют из тонкого стального листа. Поддон обычно служит ванной для масла, в нем размещают маслоприемные устройства, успокоители против разбрызгивания. Устанавливают его на про­кладках для предотвращения вытекания масла.

Шпильки подвергают расчетам на прочность на знакопеременные нагрузки. Оценки напряжений в элементах головок и блоков цилинд­ров по формулам сопротивления материалов носят условный харак­тер. Лишь в последние годы, после того как был развит метод конеч­ных элементов, стала возможной постановка задачи о расчетах на прочность таких сложных по конфигурации деталей, как блок цилинд­ров и головка. Расчеты эти требуют применения мощных вычислитель­ных машин. Традиционно заводы-изготовители много времени и сил затрачивают на экспериментальное определение характеристик на­дежности, вибрационной стойкости деталей остова.

Группа поршня.

К деталям группы поршня относят собственно поршень, поршневые кольца - компрессионные и маслосъемные, порш­невой палец, стопорные кольца, заглушки. Эти детали определяют герметичность рабочей полости, потери на трение; их конструкция и техническое состояние решающим образом влияют на эффективные показатели и долговечность двигателя (рис. 5-7).

Поршень (рис. 5) воспринимает давление газов и обеспечивает передачу уси­лий на шатун, герметизирует камеру сгорания, отделяя ее от картера двигателя, отводит теплоту.

Канавки под поршневые кольца;

Бобышки под поршневой палец.

В силу множества функций и противоречивости свойств поршень одна из са­мых сложных и наукоемких деталей мотора. Максимальное давление в камере сгорания - до 100 бар. Усилие, с которым поршень толкают газы, достигает 10 тонн. Скорость перемещения изменяется от 0 до 120 км/ч и снова до 0 км/ч 200 раз в секунду. При этом:

Во-первых, поршень, взаимодействуя с продуктами горе­ния топлива, должен сопротивляться высокой температуре, давлению газов и на­дежно уплотнять канал цилиндра.

Во-вторых, представляя собой вместе с цилин­дром и поршневыми

Рис. 5. Поршень и кольца: 1, 12 - выточка под впускной клапан; 2 -канавка под нижнее маслосъемное кольцо; 3 - выточка под стопорное кольцо;4 - канавка под верхнее масло- съемное кольцо; 5 - канавки под компрессионные кольца; 6-бобышка; 7 - камера сгорания; 8, 9 - дренажные отверстия; 10 - отверстия для подвода масла к пальцу; 11 - поясок для подгонки поршней по массе;13 - компрессионные и14 - маслосъемные кольца

кольцами линейный подшипник скольжения, он должен наи­лучшим образом отвечать требованиям пары трения с целью минимизировать ме­ханические потери и, как следствие, износ.

В-третьих, испытывая нагрузки со стороны камеры сгорания и реакцию от шатуна, он должен выдерживать механическое воздействие.

В-четвертых, совершая возвратно-поступательное движение с высокой скоростью, должен как можно меньше нагру­жать кривошипно-шатунный меха­низм инерционными силами.

Требования:

Должен быть жестким, т. е. не менять свою форму под нагруз­ками;

Иметь низкий коэффициент тем­пературного расширения (теп­ловые нагрузки не должны его деформировавть);

Иметь минимальный вес;

Быть износостойким.

Наиболее часто поршни изго­тавливают из алюминиевых спла­вов, позволяющих снизить массу и в то же время способных противостоять значительным усилиям и рабочим темпе­ратурам (до 350 °С) близким к предельным для данного материала. Из алюминие­вых сплавов используются в основном силумины, то есть сплавы алюминий- кремний с различным содержанием кремния. Кремнийсодержащие сплавы в свою очередь делятся на две группы по содержанию в них кремния. К первым относят сплавы с содержанием кремния до 12%, ко вторым - более 12%. У первых крем­ний в свободном виде, так называемый первичный кремний, отсутствует и весь он растворен в алюминии (АЛ-25, АЛ-30, АК12, Mahle 124). Вторая категория со­держит кремний в свободном виде - в виде кристаллов, которые иногда видны невооруженным глазом на срезе или сломе образца (АЛ-26, АК18, АК21, ВКЖЛС, Mahle 138, Mahle 224). Сплавы с содержанием 18% или 22% кремния применяются в основном для дизелей большого объема.

Поршень в холодном состоянии имеет сложную форму. По высоте он бочко­образный, для устранения последствий температурного расширения стенок порш­ня различной толщины при неравномерном нагреве. В сечении он овальный, так как механические нагрузки заставляют поршень «обвисать» на пальце (как лист бумаги, лежащий на карандаше). Причем в каждом сечении и овальность, и бочкообразность имеют свою величину. Такие поршни при нагреве принимают иде­альную форму.

Ось отверстия под поршневой палец смещена от диаметральной плоскости поршня. Благодаря этому устраняются стуки поршня о стенки цилиндра при пе­реходе его через ВМТ. Однако это требует установки поршня в цилиндр в строго определенном положении.

При монтаже поршни одного комплекта подгоняют по массе во избежание повышенных вибраций, поэтому поршни содержат техно­логический прилив, откуда при необходимости можно снять металл.

В серийном производстве поршни из алюминиевых сплавов отливают. Для снижения величины температурного расширения используются стальные термо­компенсирующие вставки внутри отливки. Для увеличения износостойкости поршней для дизельных двигателей:

Используют чугунную вставку в зоне верхнего кольца;

Армируют поршень керамическими волокнами;

Применяют составные поршни, состоящих из двух частей - уплотняющей и направляющей;

Покрывают тонким слоем свинца, олова и цинка, что препятствует задиру юбки в критических режимах.

Поршневые кольца (рис. 5) обеспечивают необходимое уплотнение цилин­дра и отводят тепло от поршня к его стенкам. Разрезные кольца устанавливаются в канавки на поршне и прижимаются к стенкам цилиндра под действием собст­венной упругости и давления газов. Поршневые кольца являются основным ис­точником трения в ДВС: в силу их функций они должны быть плотно прижаты к стенкам цилиндра.

Качество поршневых колец в значительной степени определяет ресурс деталей цилиндропоршневой группы, влияет на пусковые качества двигателя, его энергетические показатели, расход масла и длительность его служ­бы, дымность отработавших газов. Являясь упругими элементами уплотнения, поршневые кольца обеспечивают герметичность рабочей полости, отвод теплоты от головки поршня, предотвращение попада­ния масла в камеру сгорания двигателя. Один тип кольца не может обеспечить все эти функции должным образом, поэтому применяют два типа колец- компрессионные и маслосъемные. Уплотняющее дей­ствие компрессионного кольца обеспечивается путем создания высо­кого сопротивления перетекающему газу из камеры сгорания в картер в лабиринте: кольцо - торцовые канавки поршня - гильза. Верхнее компрессионное кольцо испытывает довольно высокие давления газов и подвержено действию высоких температур. В результате взаимодей­ствия кольца с торцовыми поверхностями канавок в поршне возника­ют усилия среза в межкольцевых перемычках.

Поршневое кольцо представляет собой криволинейный брус с боль­шим вырезом в свободном состоянии. В рабочем состоянии при установке кольца на поршень и затем поршня в цилиндр этот вырез приобретает меньшую величину и допустимый зазор между торцами кольца составляет 0,5-0,8 мм. Благодаря своим упругим качествам кольцо обес­печивает равномерное давление на стенки гильзы с некоторым увеличением в замке кольца. Замок, или стык кольца, может быть прямым, косым или сту­пенчатым.

Маслосъемные кольца дела­ют цельными или составными. Во втором случае они состоят из двух витых стальных колец и расширителей (эспандеров), обеспечивающих равномерное прилегание кольца к поверх­ности цилиндра.

Изготовляют поршневые кольца из перлитного чугуна, легированного присадками ни­келя, молибдена, вольфрама, хрома, кремния. В ряде случаев используют чугуны с шаровой формой графита. Для повыше­ния стойкости кольца и увеличения сопротивления износу его наружную цилиндрическую поверхность покрывают твердым по­ристым (для удержания смазки) хромом толщиной до 0,1 мм; иногда пористый хром заменяют накатыванием сетки канавок глубиной до 0,3 мм. Современные кольца обеспечивают пробег до 150 тыс. км. Заготовки колец подвергают старению.

Поршневой палец обеспечивает шарнирное соединение шатуна с поршнем (Рис.6.). Представляет собой стальную втулку с полиро­ванной поверхностью.

Рис.6. Способы крепления поршневого пальца в бобышках поршня: а - стопорными кольцами; б - заглушками (1); в - болтами в верхней головке шатуна

Существует три типа соединения поршневого пальца с шатунной головкой:

Запрессовка пальца в головку шатуна: применяется при массовом производ­стве (дешевый). Но подобное соединение не позволяет пальцу вращаться и при­водит к его увеличенному одностороннему износу. Для надежной фиксации поршневого пальца необходимо увеличение размера шатунной головки;

Подвижное соединение, или «плавающий палец». В шатунную головку за­прессовывается втулка, как правило, бронзовая, внутренний размер которой обес­печивает зазор между ней и пальцем. Такое соединение дороже прессового, но позволяет пальцу вращаться, отчего увеличиваются работающая поверхность и ресурс пальца в 1,7 - 2,0 раза. Трение в этом узле несколько снижается;

Плавающий палец без бронзовой втулки (сопряжение «сталь по стали»). По­зволяет уменьшить размер шатунной головки с зазорным соединением до размера даже меньшего, чем у прессового. В таких случаях специально подбираются ма­териалы пары трения или на палец наносится специальное покрытие.

Осевая фиксация плавающих пальцев и предотвращение их бокового смещения вдоль оси пальца осуществляются с помощью стальных колец, уста­навливаемых в канавки в бобышках поршня по обе стороны с торцов пальца.(Рис. 6.) Иногда используют в этих целях заглушки (пробки) из мяг­кого металла (алюминия).

От поршневого пальца требуются высокая прочность при минимальном износе, высокая стойкость наружной поверхности про­тив истирания. Поршневые пальцы изготовляют из цементируемых углеродистых или легированных сталей 20, 15Х, 15ХН, 12ХНЗА, в некоторых случаях наружную поверхность пальцев азотируют. Чаще всего пальцы подвергают цементации с последующей закалкой и отпуском.

Группа шатуна.

В эту группу входят шатун, втулка, шатунные вкладыши, шатунные болты, крышка шатуна (Рис. 7.). Эти детали обеспечи­вают шарнирную связь возвратно-поступательно движущегося порш­ня с вращающимся коленчатым валом. Ша­тун совершает комплексное движение. Верхний его конец, охватывающий палец, движется линейно, нижний конец, охватывающий коленчатую шейку, вращается. Остальные части шатуна участвуют одновременно в обоих движениях, описывая эллиптические траектории. При работе подвергается воздействию переменных усилий:

Растягивающих - от сил инерции движущегося поршня;

Сжимающих - от давления газов на поршень и сил инерции поршня возле НМТ;

Изгибающих - от сил инерции шатуна в плоскости качания.

Рис. 7. Детали группы шатуна: 1 - маслопроводящее отверстие; 2- верхняя головка шатуна;3 - стержень шатуна;4 - шатунный болт; 5 - гайка; в - нижняя го­ловка шатуна: 7 - шплинт; 8 - крышка ша­туна; 9 - шатунные вкладыши;10 - палец;11 - стопорные кольца; 12 - втулка верхней головки шатуна

К шатунам предъявляют требования высокой прочности, боль­шой жесткости всех элементов, малого веса. Шатуны изготовляют из среднеуглеродистых и легированных сталей (сталь 45, 40Х, 40ХНМА). Конструктивно шатуны имеют верхнюю головку, стержень, нижнюю головку. Как правило, стержень имеет двутавровое сечение. Иногда шатуны имеют вертикальный канал от нижней головки к верхней для обеспечения подвода масла.

Втулки верхней головки шатуна делают из бронзы. В нижней го­ловке шатуна может быть прямой или косой (под углом 45°) разъем. Шатуны обычно штампуют. Верхние головки шатунов бывают раз­резными и неразрезными. Крышки нижней головки шатуна снабжают продольными ребрами для увеличения жесткости.

Ответственной деталью являются шатунные болты. Болты подвер­жены одновременно изгибу и растяжению. В зависимости от конст­рукции шатуна применяют шатунные болты с гайками, шпильки с гайками, болты, ввертываемые в тело шатуна. Шатунные болты де­лают таким образом, чтобы избежать концентрации напряжений. При установке болтов и гаек всегда используются стопорные шайбы или шплинты, шпильки фиксируют штифтами.

Вкладыши (рис. 7.) - втулка подшипника скольжения, выполненная разрез­ной для облегчения монтажа. В гидродинамических под­шипниках скольжения разделительным слоем трущихся поверхностей служит масляная пленка (жидкостное тре­ние).

При нормальной работе вкладышей в зазоре между поверхностями вращающегося вала и подшипника всегда имеется разделительный слой масла и непосредственного контакта поверхностей не происходит. При вращении вал нагнетает масло в клиновидный зазор, всплывает на мас­ляном слое и приобретает стабилизированное положение, несколько сместившись в сторону. «Масляный клин» вос­принимает и передает все нагрузки, возникающие в сочленении.

Шатунный вкладыш представляет собой стальную ленту толщиной 2 - 2,5 мм, свернутую в полукольцо и покрытую антифрикционным сплавом (0,2-0,7 мм). Наименьшим коэффициентом трения обладают сплавы на основе олова (баббиты), но они не выдерживают высоких нагрузок и температур. В современных двигателях бабби­ты уступили место бронзе, сплавам на основе алюминия, кадмия и серебра.

Основным бронзовым сплавом в нашей стране служит свинцовистая бронза марки БрС30 (27 - 31% свинца, остальное медь). Вкладыши из такой бронзы до­пускают нагрузку 30 МПа и окружную скорость 30 м/с. Подшипники скольжения из свинцовистой бронзы по причине своей повышенной твердости требуют и со­ответствующей твердости сопрягаемого вала. Существенным недостатком в экс­плуатации является низкая коррозионная стойкость свинца, вымывающегося из сплава при повышении кислотного числа масла.

Все большее применение находят сплавы на основе алюминия. Сплав марки АО20-1 (17 - 23% олова; 0,7 - 1,2% меди, остальное - алюминий) выдерживает 25 МПа и 20 м/с.

За рубежом широко распространен сплав на основе кадмия (97 - 98,5% кад­мия, 1,5% никеля, магния, серебра и 0,7 - 1,7% меди). По свойствам он стоит ме­жду баббитами и свинцовистой бронзой.

Вкладыши устанавливают с на­тягом. Они имеют сверления, пазы для транспортирования масла, а также стопорные ус­тройства, предохраняющие вкла­дыши от проворачивания.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) в двигателях внутреннего сгорания отвечает за преобразование возвратно-поступательных движений поршня во вращательное движение коленчатого вала. Параллельно с этим вращательное движение коленвала преобразуется в обратное возвратно-поступательное движение поршней в цилиндрах двигателя.

Как работает КШМ

Кривошипно-шатунный механизм принимает на себя давление расширяющихся газов, которое возникает в результате сгорания порции топливно-воздушной смеси в герметично закрытой камере сгорания. Другими словами, КШМ преобразует тепловую энергию сгорания топлива в механическую работу коленчатого вала.

Энергия сгоревшего топлива в передается в виде давления на подвижные поршни, которые совершают возвратно-поступательные движения в специальных неподвижных втулках (гильзах). Указанные гильзы выполнены в блоке цилиндров. Поршень соединен с коленчатым валом двигателя при помощи шатуна. Через шатун полученное усилие от поршня передается на коленчатый вал, который в итоге формирует крутящий момент двигателя внутреннего сгорания.

Детали кривошипно-шатунного механизма ДВС

Конструктивно КШМ состоит из подвижных и неподвижных деталей. Базовыми неподвижными элементами конструкции являются:

• блок цилиндров;
• головка блока цилиндров;
• картер и поддон картера двигателя;

В списке основных подвижных элементов находятся:

• поршень;
• поршневые кольца;
• поршневой палец;
• шатун;
• коленчатый вал;

Блок цилиндров и ГБЦ

) и головка блока цилиндров () являются основой всего двигателя внутреннего сгорания. Указанные элементы отливают из чугуна или алюминиевых сплавов. Цилиндр в блоке является направляющей поршня.

Блок цилиндров имеет каналы для подачи охлаждающей жидкости (), в нем выполнены постели для установки подшипников коленчатого вала, на блок цилиндров крепится дополнительное оборудование.

Головка блока цилиндра является местом расположения камеры сгорания, в ГБЦ бензиновых двигателей выполнены свечные колодцы с резьбой для установки свечей зажигания.

Также в головке блока имеются каналы для впуска топливно-воздушной смеси и выпуска отработавших газов. Блок цилиндров и головка блока цилиндров соединяются при помощи прокладки головки блока, благодаря чему достигается герметичность соединения.

Энергия образующихся и расширяющихся в результате сгорания топлива газов создает давление на . Материалом изготовления поршней двигателя внутреннего сгорания являются алюминиевые сплавы. Поршень конструктивно имеет головку и юбку. Головки поршней бывают плоскими, вогнутыми или выпуклыми, то есть могут иметь различную форму. Также в головке поршня может быть выполнена камера сгорания, что характерно для дизельных моторов. Головка поршня имеет специальные прорези, в которые устанавливаются поршневые кольца.

Сегодня в конструкции предусмотрено использование поршневых колец двух типов: компрессионные и маслосъемные кольца. Компрессионные кольца устанавливаются для создания уплотнения зазора между стенкой цилиндра (гильзой) и поршнем.

Благодаря этому удается минимизировать количество газов, которые попадают в картер двигателя из камеры сгорания, а также добиться необходимых показателей степени сжатия и компрессии. Маслосъемные кольца отвечают за снятие моторного масла со стенок цилиндров, что препятствует проникновению смазки в камеру сгорания. Юбка поршня служит местом установки поршневого пальца. Указанный элемент соединяет поршень с .

Задачей шатуна является передача усилия от поршня на коленчатый вал. Материалом изготовления шатунов является штампованная или кованая сталь. На могут быть использованы прочные титановые шатуны.

Шатун имеет верхнюю головку, стержень и нижнюю головку. Поршневой палец установлен в верхней головке, где при его помощи к шатуну крепится поршень. Стержень шатуна выполнен так, чтобы получилось двутавровое сечение. Нижняя головка шатуна разборная. Это позволяет закрепить шатун на шейке .

Коленчатый вал

Коленвал принимает усилие от шатуна и начинает крутиться, что означает преобразование усилия от поршня и шатуна в крутящий момент. Материалом изготовления коленвала является чугун или сталь.

Конструктивно коленвал имеет коренные и шатунные шейки, вращающиеся в подшипниках скольжения. Щеки коленвала выполняют функцию противовесов и уравновешивают механизм.

Маховик и гаситель колебаний

Дополнительно на одном конце коленчатого вала устанавливается , а на другом гаситель крутильных колебаний. Сегодня широко используются так называемые двухмассовые маховики.

На маховике имеется зубчатый венец, через который двигатель запускается при помощи стартера. Гаситель крутильных колебаний предотвращает раскручивание и закручивание коленчатого вала.

Люди часто говорим о том, что двигатель внутреннего сгорания – это сердце автомобиля. Но мы хотим изменить этот стереотип. Если ссылаться на тот же медицинский манер, двигатель – это сердечнососудистая система, а вот сердцем является кривошипно-шатунный механизм. Именно он выполняет главенствующую роль – преобразовывает ход поршня из ВМТ в НМТ во вращательное движение.

Устройство кривошипно-шатунного механизма

Составляющими частями кривошипно-шатунного механизма двигателя являются: , поршень, шатун, .

ГБЦ размещает в себе , камеру сгорания, в которую впускной клапан закачивает топливно-воздушную смесь, и из которой клапан выпускает уже . От характеристик ГБЦ зависит мощностной показатель двигателя автомобиля, поэтому данный элемент имеет ключевую важность среди всего КШМ. Более подробно об особенностях ГБЦ говорилось нами ранее.

– отвечает за преобразование давления газов, которое образуется в цилиндрах в механическую энергию. Как правило, вместе с поршнем рассматривают и другой важный элемент КШМ – шатун. Поршень с шатуном соединяются посредством поршневого пальца и обе этих детали образуют поршневую группу. Ранее мы также говорили об особенностях поршня и шатуна, рассматривали особенности их конструкции и характер работы, поэтому не будем останавливаться на этом подробно.

Составной деталью кривошипно-шатунного механизма является и коленвал. Он приводится в движение благодаря ходу поршня и, таким образом, осуществляет вращение. В зависимости от характеристик коленчатого вала, можно изменить динамику и мощностные показатели мотора, сделать его более тяговитым, либо же увеличить предел максимальной скорости. Более подробно о коленчатом вале вы узнаете здесь.

Наконец, маховик двигателя. Он тоже считается важной частью КШМ. Маховик гасит всю , которая возникает в результате неровной работы двигателя, а также осуществляет вращение коленвала при запуске мотора. Разделяют несколько типов маховиков, о чем мы говорили ранее.

Принцип работы кривошипно-шатунного механизма двигателя

Особенность работы КШМ проста в восприятии. Все начинается с подачи смеси через клапана в каналах ГБЦ. Когда поршень доходит до ВМТ, смесь взрывается, что силой толкает поршень вниз. А теперь представьте этот процесс работы для 4-х цилиндров. Движение всей поршневой группы провоцирует вращение коленвала. Так как на коленчатом валу с одной стороны установлен маховик, процесс вращения передается далее – на КПП и ось автомобиля.

УСТРОЙСТВО И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ»

Тема № 2. Общее устройство и работа двигателя

Занятие № 2.2. Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)

по подготовке специалистов по ВУС-837 «водители транспортных средств категории «С»

Москва 2011

Тема № 2. Общее устройство и работа двигателя (СЛАЙД № 1)

Занятие № 2.2 Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)

Учебные вопросы (СЛАЙД № 2)

1. Назначение, общее устройство, принципы работы КШМ.
2. Особенности устройства основных деталей КШМ изучаемых двигателей.
3. Основные причины и признаки неисправностей КШМ.

Время: 2 часа.

Место проведения: аудитория.

Вид занятия: лекция.

Методические указания.

Обосновывать обучаемым важность рассматриваемого учебного вопроса. Основные положения давать под запись в конспект.

Приводить конкретные примеры из опыта эксплуатации автомобилей.

Обратить внимание на правильность ведения конспектов.

Учебный материал излагать с использованием кадров в Microsoft PowerPoint, схем и плакатов.

Поддерживать связь с аудиторией.

Контроль качества усвоения учебного материал производить кратким опросом по изложенному материалу.

Подводить итог рассмотренного вопроса и приступать к изложению следующего учебного вопроса.

Сделать выводы по материалу занятия, подвести итог занятия, ответить на вопросы обучаемых. Дать задание на самостоятельную работу.

Введение

При быстром увеличении автомобильного парка в России, значительно увеличился расход горюче-смазочных материалов. Значительно сократить расход ГСМ позволяет правильная эксплуатация КШМ, а также поддержание его в исправном состоянии. Эти требования будут выполнены только в том случае, если проводится своевременное обслуживание автомобиля в установленном объеме.

Правильное выполнения технического обслуживания возлагается на водителей, которые должны знать правила ухода за КШМ и его устройство.

В настоящей лекции рассматривается общее устройство КШМ, принцип его работы, особенности КШМ двигателей КамАЗ-740, ЯМЗ-238, а также основные причины и признаки неисправностей КШМ.

Учебный вопрос № 1.

Назначение, общее устройство, принципы работы КШМ

Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршней, восприятия силы давления газов, во вращательное движение коленчатого вала (рис. 1), (СЛАЙД № 4) .

Рис. 1. Кривошипно-шатунный механизм (СЛАЙД № 4)

Состав КШМ двигателя.

Всостав кривошипно-шатунного механизма двигателя входят две группы деталей: неподвижные и подвижные .

К неподвижным деталям относятся: блок цилиндров, служащий остовом двигателя, картер маховика, цилиндры, головка блока или головка цилиндров и поддон картера. (СЛАЙД № 5)

Подвижными деталями являются поршни с кольцами и поршневыми пальцами, шатун, коленчатый вал, маховик. (СЛАЙД № 6)

Блок цилиндров предназначен для крепления и сборки на нем и внутри его основных механизмов и деталей систем двигателя.

Головка блока - это крышка, закрывающая цилиндры

Поддон - предохраняет от загрязнения детали КШМ

Поршни - для восприятия давления газов во время рабочего хода и передачи усилия через палец и шатун коленчатому валу.

Состав: днище, головка, юбка. Днище - плоское - воспринимает давление газов. Имеет усиливающие ребра (для повышения прочности и отбора тепла).

Головка имеет кольцевые канавки для компрессионных и маслосъемного кольца, служащих для уплотнения камеры сгорания и обеспечения герметичности. При сгорании рабочей смеси или дизельного топлива значительное количество тепла поглощается поршнем и отводится от него поршневыми кольцами к зеркалу цилиндра.

Компрессионные кольца - плотно прилегают к поверхности цилиндра, что предотвращает прорыв газов в картер двигателя и попадания масла со стенок цилиндра в камеру сгорания.

Маслосъемное кольцо - снимает излишки масла со стенок цилиндра и отводит его к пальцу. Две сквозные проточки - для отвода масла внутрь поршня.

Маслосъемное кольцо разборное.

Поршневой палец предназначен для крепления шатуна к поршню и передачи усилия от поршня шатуну. Тип - плавающий.

Шатун - для восприятия усилия от поршневого пальца и передачи его на коленчатый вал, а также для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.

В нижней головке шатуна установлены вкладыши. Вкладыши имеют отверстия для прохода масла. В нижней головке шатуна просверлено отверстие для подачи масла на стенки цилиндра и на распределительный вал.

Коленчатый вал предназначен для восприятия усилий от отдельных шатунов, преобразования вместе с ними поступательного движения во вращательное, и передачи крутящего момента на трансмиссию автомобиля, а также для привода в действие различных механизмов и деталей двигателя (ГРМ, водяного насоса, масляного насоса, вентилятора, насоса гидроусилителя, генератора, компрессора). КВ - стальной, с каналами для смазки коренных и шатунных шеек и центробежными ловушками для очистки масла.

Шатунные шейки и щеки образуют КРИВОШИП. Противовесы - для разгрузки коренных подшипников от действия инерционных сил, а также для уравновешивания КВ от действия моментов центробежных сил.

Маховик - для накопления энергии в течение рабочего хода, вращения КВ во время вспомогательных тактов, уменьшения неравномерности вращения вала, сглаживания момента перехода деталей КШМ через мертвые точки, облегчения пуска двигателя и трогания автомобиля с места. На обод устанавливается зубчатый венец для пуска двигателя от стартера. Маховик крепится к фланцу коленчатого вала стальными высококачественными болтами. Коленчатый вал в сборе с маховиком и сцеплением подвергают статической и динамической балансировке, чтобы неуравновешенные силы инерции не вызывали вибрации двигателя и сильного износа коренных подшипников.

Принцип работы кривошипно-шатунного механизма. (СЛАЙД № 7).

Поршень наиболее удален от коленчатого вала. Шатун и кривошип (щеки) коленчатого вала как бы вытянулись в одну линию. В цилиндре начинает гореть топливо. Расширяющиеся газы (продукты горения) начинают перемещать поршень в сторону коленчатого вала, шатун вместе с поршнем также перемещается. В это время нижняя головка шатуна, связанная с коленчатым валом, поворачивает коленчатый вал относительно его оси. Повернув коленчатый вал на 180°, нижняя головка шатуна вместе с шатунной шейкой начнет двигаться обратно в исходное положение в сторону поршня. Поэтому поршень также начнет обратное движение. Таким образом, поршень то удаляется, то приближается к коленчатому валу. В этих крайних точках поршень, как бы мгновенно останавливается и его скорость равна нулю. Поэтому такие точки назвали „мертвыми". Положение, занимаемое поршнем, когда он наиболее удален от коленчатого вала - верхняя мертвая точка, - сокращенно называют в. м. т., а положение, когда поршень наиболее приближен к коленчатому валу, - нижняя мертвая точка, - н. м. т.

Рис. 2. Принцип работы кривошипно-шатунного механизма (СЛАЙД № 7)

Выводы по вопросу .

Учебный вопрос № 2

Особенности устройства основных деталей КШМ изучаемых двигателей

Блок - картер . У двигателей КамАЗ-740, ЯМЗ-238 блок - картер представляет собой единую отливку, объединяющую блок цилиндров и верхнюю половину картера. Блок цилиндров предназначен для крепления и сборки на нем и внутри его основных механизмов и деталей систем двигателя (СЛАЙД № 9).

У V-образных двигателей КамАЗ-740 (рис. 3) и ЯМЗ-238 в верхней части блока цилиндров имеются две обработанные поверхности (плоскости), на которые устанавливаются головки. Нижняя часть блока заканчивается обработанным фланцем для присоединения смазочной емкости.

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 нее вниз. К нижней части блок-картера крепится стальная штампованная смазочная емкость, служащий резервуаром для масла. По каналам в блоке масло из смазочной емкости подается к трущимся деталям двигателя.

Блоки цилиндров двигателей КамАЗ-740 и ЯМЗ-238 отлиты из легированного серого чугуна заодно с верхней частью картера. Они имеют обработанные посадочные отверстия для гильз цилиндров, а на поверхностях, сопрягаемых с головками, имеются отверстия для подачи охлаждающей жидкости из водяной рубашки в головки блока цилиндров.

Для КамАЗ-740 левый ряд цилиндров смещен относительно правого вперед на 29,5 мм. Для ЯМЗ-238 наоборот правый по отношению к левому на 35 мм, что вызвано установкой на одной шатунной шейке коленчатого вала двух шатунов.

Картерная часть блока связана с крышками коренных подшипников коренными и стяжными болтами. Центрирование крышек коренных подшипников производится горизонтальными штифтами, которые запрессованы на стыке между блоком и крышками, но большей частью входящими в блок для предотвращения их выпадения при снятии крышек.

Кроме того, крышка пятой коренной опоры центрируется в продольном направлении двумя вертикальными штифтами, обеспечивающими точность совпадения расточек под упорные полукольца коленчатого вала на блоке и крышках.

Расточка блока цилиндров под вкладыши коренных подшипников производится в сборе с крышками, поэтому крышки коренных подшипников не взаимозаменяемые и устанавливаются в строго определенном положении. Они изготовлены из высокопрочного чугуна. Крепление крышек осуществляется с помощью вертикальных и горизонтальных стяжных болтов, которые затягиваются с регламентированным моментом. Для двигателя КамАЗ-740 болты крепления с моментом затяжки 275-295 Н∙м (28-30 кгс∙м), а стяжные болты с моментом затяжки 147-167 Н∙м (15-16 кгс∙м). На каждой крышке нанесен порядковый номер опоры, нумерация которых начинается с переднего торца блока. Для двигателя ЯМЗ-238, вертикальные болты затягиваются с моментом 425-455 Н∙м (43-47 кгс∙м), а горизонтальные – 97-117 Н∙м (10-12 кгс∙м). Крышки также не взаимозаменяемые, каждая из них имеет свой номер.

На двигателе КамАЗ-740 спереди к блоку крепится крышка, закрывающая гидромуфту привода вентилятора. Сзади – картер маховика, который служит крышкой механизма привода агрегатов, расположенного на заднем торце блока. На картере маховика справа размещен фиксатор, применяемый для установки угла опережения впрыскивания топлива и регулирования тепловых зазоров в клапанном механизме. Ручка фиксатора при эксплуатации установлена в верхнем положении. В нижнее положение ее устанавливают при регулировочных работах, при этом фиксатор находится в зацеплении с маховиком, а поршень первого цилиндра – в ВМТ на такте сжатия.

На двигателе ЯМЗ-238 к передней части блока цилиндров крепится крышка, закрывающая шестерни распределения, а к задней плоскости блока присоединен картер сцепления. На правой боковой стенке блока цилиндров имеются два обработанных кронштейна для крепления стартера.

Рис. 3. Блок цилиндров V-образного двигателя (СЛАЙД № 9):

1 – блок цилиндров; 2 – крышка коренного подшипника коленчатого вала;

3 – болт крепления крышки; 4 – болт стяжной крепления крышки

Гильзы цилиндров . На двигателях установлены гильзы «мокрого» типа, легкосъемные, изготовлены из специального чугуна, объемно закалены для повышения износостойкости. Зеркало гильзы обработано хонингованием.

Верхняя часть гильзы уплотнена в результате зажима верхнего фланца гильзы между блоком и головкой через прокладку. В соединении «гильза – блок цилиндров» водяная полость уплотнена резиновыми кольцами. В верхней части кольцо установлено под бурт в проточку гильзы, а в нижней - в расточки блока.

Преимущественное применение в двигателях мокрых гильз связано с тем, что они обеспечивают лучший отвод тепла. Это повышает работоспособность и срок службы деталей цилиндропоршневой группы.

Головки цилиндров КамАЗ-740 (рис. 4) отдельные на каждый цилиндр, изготовлены из алюминиевого сплава, для охлаждения имеют полость, сообщающуюся с полостью охлаждения блока.

Каждая головка цилиндра устанавливается на два направляющих штифтах, запрессованных в блок цилиндров, и крепится четырьмя болтами 3 из легированной стали. В головке выполнено отверстие слива моторного масла из-под клапанной крышки в штанговую полость. Окна впускного и выпускного каналов расположены на противоположных сторонах головки цилиндров.

Рис. 4. Головка цилиндра с клапанами в сборе двигателя КамАЗ-740: (СЛАЙД №10):

1 – головка цилиндра; 2 – прокладка крышки головки цилиндра; 3 – болт крепления головки;

4 – крышка головки цилиндра; 5 – болт крепления крышки; 6 – прокладка-заполнитель;

7 – прокладка уплотнительная головки цилиндра

Стык «головка цилиндров – гильза» (газовый стык) – беспрокладочный. Герметичность уплотнения обеспечивается высокой точностью обработки сопрягаемых поверхностей уплотнительного кольца и гильзы цилиндра. Для уменьшения вредных объемов в газовом стыке установлена фторопластовая прокладка-заполнитель. Применение прокладки-заполнителя снижает удельный расход топлива и дымность отработавших газов.

Для уплотнения перепускных каналов охлаждающей жидкости в отверстия днища головки установлены уплотнительные кольца из силиконовой резины.

Пространство между головкой и блоком, отверстия стока моторного масла и штанговые отверстия уплотнены прокладкой головки цилиндра из термостойкой резины. На прокладке дополнительно выполнены уплотнительные бурт втулки подачи масла и канавка слива масла в штанговые отверстия.

Каждая головка цилиндров закрывается крышкой головки цилиндров 4 (рис. 5) и крепится болтом 5.

В отличие от двигателя КамАЗ-740.11 на ЯМЗ-238 головки общие для каждого ряда цилиндров отлиты из серого чугуна. Устанавливаются на шпильки и крепятся гайками через сталеасбестовую прокладку. Сверху каждая головка закрывается крышкой через резиновую маслостойкую прокладку (рис. 5).

Рис. 5. Головка цилиндров двигателя ЯМЗ-238 (СЛАЙД №11):

1 – головка цилиндров; 2 – прокладка крышки головки цилиндра; 3 – гайка крепления головки; 4 – крышка головки цилиндров; 5 – барашки крепления крышки; 6 – шпилька крепления головки; 7 – прокладка головки цилиндра; 8 – седло клапана; 9 – шайба; 10 – шпилька впускного коллектора; 11 – пробка заливной горловины

Каждая головка является общей для четырех цилиндров. В верхнюю часть головки запрессованы направляющие втулки клапанов. У каждого цилиндра головка крепится шестью равномерно расположенными шпильками 6. В нижней части головки выполнены отверстия для запрессовки седел клапанов. На верхней плоскости головки размещены клапаны с пружинами, коромысла клапанов со стойками, а также латунные стаканы под форсунки. Сверху головка цилиндров закрыта стальной штампованной крышкой 4, которая крепится к головке барашками 5. Уплотнение между крышкой и головкой обеспечивается прокладкой 2. На крышке имеется закрываемая пробкой 11 горловина для заливки в картер масла.

Особое внимание необходимо обратить на последовательность затяжки гаек и болтов крепления головок блока цилиндров. На двигателях КамАЗ-740.11, ЯМЗ-238 затяжку болтов и гаек проводят в последовательности, указанной на рис. 6.

Рис. 6. Последовательность затяжки гаек (болтов) крепления головок блока

цилиндров: (СЛАЙД №12):

а – двигателей ЯМЗ-238; б – КамАЗ-740

Рассмотрим поршневую группу и шатуны.

Поршень. При такте рабочего хода поршень воспринимает давление газов и передает его через шатуны на коленчатый вал. Поршень состоит из трех основных частей (: (СЛАЙД №13): днища 5, уплотняющей части 6 с проточенными в ней канавками для поршневых колец 3, 4 и юбки 7, поверхность которой соприкасается с зеркалом цилиндра. Днище поршня с внутренней поверхностью головки цилиндра, образующее камеру сгорания, непосредственно воспринимает давление газов: оно может быть плоским, выпуклым, а на КамАЗ-740.11 и ЯМЗ-238 - фасонным. Поршни КАМАЗ и Урала (ЯМЗ) (рис. 7).

Рис. 7. Поршни: (СЛАЙД №14):

а – карбюраторных двигателей; б – дизелей КамАЗ; в – дизелей ЯМЗ

Значительное влияние на процесс смесеобразования, как в карбюраторных, так и в дизельных двигателях, имеют формы камер сгорания. От того, как исполнена камера сгорания на двигателе, и зависит конструкция поршня (рис. 7).

Поршни дизелей (рис. 6, б, в) отлиты из алюминиевого сплава. В головках поршней выполнена камера сгорания, которая у КамАЗ-740.11 смещена относительно оси поршня в сторону от выточек под клапаны на 5 мм, а на ЯМЗ-238 расположена по центру. На цилиндрической головке поршня имеется три (на ЯМЗ-238 – четыре) канавки: верхние служат для установки в них компрессионных колец, а одна нижняя – для установки маслосъемного разборного кольца. В средней части поршень имеет две бобышки с отверстиями диаметром для поршневого пальца. Юбка поршня имеет форму конуса овального сечения, что придает ей необходимую прочность. Кроме того, в нижней части юбки поршня двигателя КамАЗ-740.11 имеются боковые выемки для проходов противовеса коленчатого вала.

Чтобы уменьшить силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс, поршни, как правило, изготовляют из легких кремнистых алюминиевых сплавов для уменьшения их массы. Для двигателя подбирают поршни, масса которых не отличается более чем на 2-8 г.

Поршневые кольца . Как ранее говорилось, основная функция поршневых колец – уплотнение камеры сгорания и обеспечение герметичности соединения деталей поршень – цилиндр – канавки. Кроме того, при сгорании рабочей смеси значительное количество тепла поглощается поршнем и отводится от него поршневыми кольцами.

Конструктивно поршневое кольцо (рис.8) представляет собой плоскую разрезную пружину с зазором, который называется замком. Замок позволяет устанавливать кольца на поршень и обеспечивает свободное расширение их при нагревании в процессе работы двигателя. Поршневые кольца делятся на компрессионные и маслосъемные.

Рис. 8. Поршневые кольца: (СЛАЙД №14):

а – типы поршневых колец; б – расположение колец на поршне

Компрессионные кольца 2 (рис. 8, а) подбирают таким образом, чтобы они свободно прокатывались по канавке поршня. При установке поршня в цилиндр кольца сжимаются до диаметра цилиндра и плотно прилегают к его поверхности, что предотвращает прорыв газов в картер двигателя и попадание масла со стенок цилиндра в камеру сгорания.

Маслосъемное кольцо 3 снимает излишки масла со стенок цилиндра и отводит его в смазочную ёмкость.

Поршневые кольца изготавливают из легированного чугуна. Поверхность верхнего компрессионного кольца для повышения износостойкости подвергают пористому хромированию, а остальные кольца для ускорения приработки покрывают тонким слоем олова или молибдена.

Чугунное маслосъемное кольцо 3 отличается от компрессионного прорезями 1 для прохода масла. В канавке поршня под маслосъемное кольцо сверлят один или два ряда отверстий для отвода масла внутрь поршня. На многих двигателях применяют стальные составные маслосъемные кольца.

На двигателях КамАЗ-740 установлены два компрессионных кольца и одно маслосъемное, а на ЯМЗ-238 – три компрессионных кольца и одно маслосъемное. Компрессионные кольца в своем сечении имеют трапециидальную форму. Верхнее кольцо покрыто хромом, нижнее – молибденом (на ЯМЗ-238 - оловом). Маслосъемное кольцо коробчатого сечения с витым пружинным расширителем и хромированной рабочей поверхностью.

Маслосъемное кольцо разборное, стальное, имеет два кольцевых диска, радиальный и осевой расширители. Два кольцевых диска снимают с зеркала цилиндра лишнее масло, которое через отверстия в поршне отводится в картер двигателя. Рабочая цилиндрическая поверхность стальных дисков покрывается твердым хромом. Замок колец прямой. После установки колец в цилиндр монтажный зазор в замке должен быть 0,3-0,5 мм. Замки всех колец при установке их на поршень располагают по окружности под углом 120°. При установке стального составного маслосъемного кольца на равные угловые интервалы смещаются только замки компрессионных колец.

Поршневой палец - предназначен для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна. Через пальцы передаются значительные усилия, поэтому их изготавливают из легированных или углеродистых сталей с последующей цементацией или закалкой токами высокой частоты. Поршневой палец 10 (рис. 9) представляет собой толстостенную трубку с тщательно отшлифованной наружной поверхностью, проходящую через верхнюю головку шатуна и концами опирающуюся на бобышки 2 поршня (рис. 8). По способу соединения с шатуном 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 9 (рис. 9), расположенными в выточках бобышек поршня.

Рис. 9. Шатунно-поршневая группа двигателя КамАЗ-740 (СЛАЙД №15):

1 – поршень; 2 – втулка верхней головки шатуна; 3 – шатун; 4 – шатунный болт; 5 – крышка шатуна; 6 – гайки; 7 – метки спаренности; 8 – вкладыш нижней головки шатуна; 9 – стопорное кольцо; 10 – палец; 11 – маслосъемное кольцо; 12 – компрессионные кольца

Шатун - с лужит 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 – наоборот, от коленчатого вала к поршню.

Шатуны 3 двигателей ЯМЗ-238 и КамАЗ-740 двутаврового сечения, состоят из верхней головки, нижней головки и крышки 5. Нижняя головка шатуна снабжена сменными вкладышами 8, верхняя головка – запрессованной бронзовой втулкой 2.

Для смазки поршневого пальца в верхней головке шатуна имеется вырез, а во втулке – отверстие, совпадающее с вырезом в шатуне. В стержне шатуна при принудительном смазывании плавающего поршневого пальца (ЯМЗ-238) сверлится сквозное отверстие – масляный канал.

Нижнюю головку шатуна, как правило, делают разъемной в плоскости, перпендикулярной к оси шатуна. В тех случаях, когда нижняя головка имеет значительные размеры и превышает диаметр цилиндра (ЯМЗ-238), плоскость разъема головки выполнена под углом (косой срез), что позволяет монтировать шатун через цилиндр при ремонте за счет уменьшения радиуса окружности, описываемой нижней частью шатуна.

Крышка шатуна изготавливается из той же стали, что и шатун, и обрабатывается совместно с нижней головкой, поэтому перестановка крышек с одного шатуна на другой не допускается. На шатунах и крышках с этой целью делаются метки 7. Чтобы обеспечить высокую точность при сборке нижней головки шатуна, его крышку 5 фиксируют шлифованными поясками болтов 4, которые затягивают гайками 6 и стопорят шплинтами или шайбами. В нижнюю головку устанавливают шатунный подшипник в виде тонкостенных стальных вкладышей 8, которые с внутренней стороны покрыты слоем антифрикционного сплава.

От осевого смещения и проворачивания вкладыши удерживаются выступами (усиками), которые входят в канавки нижней головки шатуна и его крышки.

Для лучшей уравновешенности кривошипно-шатунного механизма разница в массе 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 шатунно-поршневой группы поршни и шатуны устанавливают строго по меткам.

На крышке и стержне шатуна дизеля КамАЗ-740 метки выбивают в виде трехзначных номеров. Кроме того, на крышке и шатуне выбивают порядковый номер цилиндра.

У шатуна ЯМЗ-238 (рис. 10) на крышке и шатуне со стороны короткого болта выбит порядковый номер цилиндра. На стыке со стороны длинного болта выбиты метки спаренности в виде двузначного числа, одинакового для шатуна и крышки, и риски, охватывающей шатун и крышку.

Рис. 9. Поршень с шатуном (СЛАЙД №15):

1 – поршень; 2 – стопорное кольцо; 3 – шатун; 4 – вкладыши; 5 – крышка шатуна; 6 – замковая шайба; 7 – длинный болт крышки шатуна; 8 – короткий болт; 9 – втулка; 10 – поршневой палец; 11 – маслосъемные кольца; 12 – компрессионные кольца; 13 – тороидальная камера сгорания

Коленчатый вал воспринимает силу давления газов на поршень и силы инерции возвратно-поступательно движущихся и вращающихся масс кривошипно-шатунного механизма.

Силы, передающиеся поршнями на коленчатый вал, создают крутящий момент, который при помощи трансмиссии передается на колеса автомобиля.

Коленчатый вал двигателя КамАЗ-740 (рис. 11), ЯМЗ-238 (рис. 12) стальной, изготовлен горячей штамповкой, подвергается азотированию или закалкой токами высокой частоты шатунных и коренных шеек. Имеет пять коренных опор и четыре шатунные шейки. В шатунных шейках вала выполнены внутренние полости, которые сообщаются с масляными каналами в коренных шейках.

Рис. 11. Коленчатый вал двигателя КамАЗ-740 в сборе (СЛАЙД №16):

1 – передний противовес; 2 – шестерня привода масляного насоса; 3 – втулка; 4 – заглушка шатунной шейки; 5 – задний противовес; 6 – ведущая шестерня; 7 – маслоотражатель; 8 – коленчатый вал

Рис. 12. Коленчатый вал двигателя ЯМЗ-238 с маховиком (СЛАЙД №16):

1 – коленчатый вал; 2 – нижний вкладыш подшипника; 3 – маховик; 4 – полукольцо упорного подшипника; 5 – правая замковая пластинка; 6 – болт крепления маховика; 7 – задний маслоотражатель; 8 – верхний вкладыш подшипника; 9 – передний маслоотражатель; 10 – замковая шайба; 11 – гайка крепления переднего противовеса; 12 – шкив; 13 – шайба шкива; 14 – болт шкива; 15 – передний противовес; 16 – шестерня коленчатого вала; 17 – шпонка

В этих полостях под действием центробежной силы оседают загрязнения моторного масла. Загрязняющие частицы скапливаются во втулках 3 (рис. 11). Полости снаружи закрыты заглушками 4. Уплотнение коленчатого вала обеспечивается резиновыми самоподжимными сальниками, установленными в картере маховика и крышке распределительных шестерен.

На носке и хвостовике коленчатого вала установлены: шестерня 2 привода масляного насоса и ведущая шестерня 6 в сборе с маслоотражателем 7. Выносные противовесы 1 и 5 съемные, закреплены на валу прессовой посадкой

На двигателе КамАЗ-740 осевые перемещения коленчатого вала ограничены четырьмя сталеалюминевыми полукольцами, установленными в проточках задней коренной опоры так, чтобы сторона с канавками прилегала к упорным торцам вала, а ус входил в паз на крышке заднего коренного подшипника.

На двигателе ЯМЗ-238 (рис. 12) для уравновешивания двигателя и разгрузки коренных подшипников от инерционных сил возвратно-поступательно движущихся масс поршней и шатунов и неуравновешенных центробежных сил на щеках коленчатого вала установлены противовесы, в сборе с которыми вал балансируется. Кроме того, в систему уравновешивания входят выносные массы, расположенные в маховике и закрепленные в виде противовеса на носке коленчатого вала. От осевых смещений вал фиксируется четырьмя бронзовыми полукольцами, установленными в выточках задней коренной опоры.

Коренные и шатунные шейки отлиты полыми. Полости шатунных шеек герметично закрыты резьбовыми пробками.

Задний конец коленчатого вала уплотняется сальником, состоящим из двух полуколец, изготовленных из пропитанного графитом асбестового шнура. Полукольца заложены в обоймы и работают, непосредственно соприкасаясь с полированной поверхностью шейки коленчатого вала.

Маховик (рис. 13) служит для обеспечения вывода поршней из мертвых точек, более равномерного вращения коленчатого вала многоцилиндрового двигателя при его режиме холостого хода, облегчения пуска двигателя, снижения кратковременных перегрузок при трогании автомобиля и передачи крутящего момента агрегатам трансмиссии на всех режимах работы двигателя.

Рис. 13. Маховик двигателя КамАЗ-740 (СЛАЙД №17):

1 – зубчатый венец; 2 – фиксатор маховика; 3 – маховик; 4 – установочная втулка; 5 – сухарь отжимного рычага сцепления; 6 – болт крепления маховика; 7 – упорное пружинное кольцо; 8 – установочная втулка; 9 – манжета первичного вала коробки передач

Маховик 3 изготовляют из чугуна и динамически балансируют в сборе с коленчатым валом. На фланце маховик центрируется в строго определенном положении с помощью штифтов или болтов 6, которыми он крепится к фланцу. На обод маховика напрессован (а на ЯМЗ-238 крепят болтами, которые стопорят замковыми шайбами) зубчатый венец 1, предназначенный для вращения коленчатого вала стартером при пуске двигателя.У дизеля КамАЗ-740 маховик центрируется с помощью двух штифтов и крепится болтами непосредственно к коленчатому валу. На торце или ободе маховика многих двигателей наносятся метки, по которым поршень первого цилиндра можно установить в ВМТ на такте сжатия для установки зажигания у карбюраторных двигателей или момента впрыскивания у дизелей.

Маховик ЯМЗ-238 крепят к коленчатому валу восемью болтами, которые стопорят от самоотвертывания замковыми шайбами (одна шайба на два болта).