Из каких деталей состоит кривошипно шатунный механизм: Страница не найдена — Всё для ремонта авто
Сборка кривошипно-шатунного механизма двигателей автомобилей ВАЗ
Лабораторно-практическое занятие« Сборка кривошипно-шатунного
механизма двигателей автомобилей
ВАЗ»
Цели занятия:
формирование и закрепление общих и
профессиональных компетенций в
процессе лабораторно-практического
занятия;
формирование практических навыков по
сборке кривошипно-шатунного
механизма изучаемых двигателей
автомобилей.
Повторение пройденного материала
Вспоминаем из курса теории:
• назначение кривошипно — шатунного механизма
двигателя автомобиля?
• из каких подвижных деталей состоит механизм?
• из каких неподвижных деталей состоит механизм?
3. Проверочные данные
Кривошипно-шатунный механизмпреобразовывает прямолинейное, возвратнопоступательное движение поршня во вращательное
движение коленчатого вала.
Детали механизма делят на две группы:
• подвижные: поршень, поршневые
кольца, шатуны, коленчатый вал, маховик.
• неподвижные: блок цилиндров, головка
цилиндров, поддон, гильзы цилиндров,
коренные крышки блока, упорные полукольца
коленчатого вала, поршневой палец,
?
Назовите составные части деталей и их назначение
Проверочные данные
1 — гайка шатунного болта; 2 — шатунные вкладыши; 3 – шатун;
4 — поршневой палец; 5 — канавка верхнего компрессионного
кольца; 6 — канавка нижнего компрессионного кольца; 7 канавка маслосъемного кольца; 8 – поршень; 9 — шатунный
болт; 10 — крышка шатуна.
Блок цилиндров — основная деталь, к которой крепят детали
механизмов двигателя. Цилиндры в блоке расположены в один
ряд. В блок цилиндров запрессовывают гильзы сухого типа.
Поршень — верхняя часть поршня, называется — головка.
По окружности головки проточены канавки для установки
поршневых колец. Нижняя, направляющая часть поршня (юбка),
снабжена приливами (бобышками) с отверстиями, в которые
устанавливают поршневой палец.
Шатун — состоит из стержня двутаврового сечения, верхней
неразъемной головки и нижней разъемной головки,
закрепляемой на шатунной шейке коленчатого вала болтовым
соединением.
Назовите детали
8. Проверочные данные
Поршневые кольца компрессионные и маслосъемныеизготовляют из чугуна или стали.
Компрессионные кольца уменьшают прорыв газов из
цилиндра в картер. Для повышения износостойкости их
покрывают слоем хрома.
Маслосъемное кольцо снимает излишки масла со стенок
цилиндра. На поршнях установлено по одному
маслосъемному кольцу.
Поршневой палец стальной, трубчатый. Он соединяет
поршень с шатуном. Поверхность пальца закалена токами
высокой частоты (ТВЧ).
Маховик служит для вывода поршня из мертвых точек, а
так же более плавной работы кривошипно-шатунного
механизма двигателя.
стальной ленты покрытой антифрикционным сплавом.
Имеют специальный выступ для закрепления в деталях –
замок. Устанавливаются – замок к замку. Различаются на
коренные и шатунные.
Упорные полукольца – служат для устранения осевого
перемещения коленчатого вала в двигателе. Желтого цвета –
металлокерамические, белого – сталеалюминевые.
Коленчатый вал состоит из коренных и шатунных шеек,
соединенных щеками. Так же вал имеет носок и фланец. На
носок крепятся приводная звездочка грм и приводной шкив.
На фланце закрепляется маховик.
Проверочные данные
Повторение знаний по технике
безопасности
Правило № 1
Правило техники
безопасности
Обоснование правила
Работать в лаборатории При вращении детали
только в спецодежде. возможно… , что может
Рукава …
привести к травме.
Правило № 2
Правило техники
безопасности
Проходы…, не
класть на край
стола…
Обоснование правила
Проходы нужны для свободного
перемещения по лаборатории. В
случае необходимости должна быть
возможность…
При соприкосновении деталей со
стенами возможна порча стен.
Тяжелый или длинный узел,
лежащий на краю стола, …, при
этом есть вероятность получить
Правило № 3
Правило техники
безопасности
Обоснование правила
Соблюдать
организацию
рабочего места
Во время работы все
инструменты должны
быть… , чтобы иметь
возможность ….
Правило № 4
Правило техники
безопасности
Обоснование правила
Все работы
выполнять …
Перед выполнением
работ преподаватель…
, что обеспечивает
безопасную работу.
Правило № 5
Правило техники
безопасности
Обоснование правила
Инструмент
использовать …
При использовании
инструмента не по
назначению…
Правило № 6
Правило техники
Обоснование правила
Запрещается
нарушать
дисциплину в
лаборатории
Нарушение дисциплины…
Правило № 7
Правило техники
безопасности
Обоснование правила
После окончания
выполнения
практического
задания, …
Рабочее место и
инструмент
должны…
Проверочные данные
1. Работать в мастерской только в спецодежде. Рукава должны
быть застегнуты на пуговицы.
При вращении детали возможно попадание не застегнутого
рукава в механизм, что может привести к травме.
2. Проходы не загораживать, не класть на край стола тяжелые и
длинные узлы агрегатов.
Проходы нужны для свободного перемещения по лаборатории.
В случае необходимости должна быть возможность быстрой и
безопасной эвакуации. При соприкосновении деталей со стенами
возможна порча стен. Длинный узел, лежащий на краю стола,
может упасть, при этом есть вероятность получить травму ног.
3. Соблюдать организацию рабочего места.
Во время работы все инструменты должны быть на своих местах,
чтобы иметь возможность эффективно работать.
Проверочные данные
4. Запрещается пользоваться неисправным инструментом.
При
использовании
неисправного
вероятность получения травм.
инструмента
есть
5. Все работы выполнять с разрешения преподавателя.
Перед выполнением работ преподаватель инструктирует
студентов, что обеспечивает безопасную работу.
6. Инструмент использовать строго по назначению.
При использовании инструмента не по назначению есть
возможность получения травмы, а так же порча инструмента.
7. Запрещается нарушать дисциплину в лаборатории.
Нарушение дисциплины может привести к получению травмы.
Правило № 8
Правило техники
безопасности
Обоснование правила
После окончания работ Для обеспечения
вымыть руки с
чистоты одежды и
моющим средством.
соответствующего
студента.
Порядок и последовательность выполнения
операций по сборке механизма
26. Закрепление пройденного материала
1. Как сориентировать поршень в цилиндре?2. Чем отличается вторая коренная крышка от пятой?
3. Как сориентировать кольца на поршне?
4. Какой коренной вкладыш устанавливается в третью
опору картера двигателя и почему?
5. Упорное полукольцо какого цвета устанавливается со
стороны фланца маховика и почему?
6. Как сориентировать упорные полукольца при установке?
7. Какую коренную крышку устанавливают последней и
почему?
8. Как правильно установить маховик?
9. Почему не рекомендуется наносить удары по поршню во
время его установки в цилиндр?
10. Как следует устанавливать оправку для колец и почему?
27. Задание на дом
1. Пехальский А.П., Устройство автомобилей:лабораторный практикум:
учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф.
образования. – М.: Издательский центр «Академия»,
2010.
Тема «Разборка-сборка кривошипно-шатунного
механизма»
2. Пузанков А.Г. Автомобили:
Устройство автотранспортных средств:
учебник для студ. учреждений сред. проф. образования –
6-е изд.,
стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2010.
Тема «Кривошипно-шатунный механизм»
https://vk.com/video?section=album_53982817
Видеоальбом «Автомобиль от А до Я»
Кривошипно-шатунный механизм | Конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания
Основные подвижные детали ДВС входят в состав кривошипно-шатунного механизма, назначением которого является преобразование возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. В зависимости от конструкции кривошипно-шатунного механизма двигатели, как и их поршни, бывают тронковые и крейцкопфные, простого и двойного действия. В отличие от тронковых крейцкопфные двигатели имеют наряду с поршнем, шатуном и коленчатым валом поршневой шток и ползун (крейцкопф), перемещающийся вдоль поперечины.
Тронковый поршень одновременно является как бы ползуном, поэтому он имеет длинную направляющую часть, называемую юбкой или тронком. Примером такого поршня может служить поршень четырехтактного дизеля, изображенный на рис. 43. Поршень состоит из головки 1 и тронка 7, имеющего внутри камеру. Головка поршня включает в себя донышко и боковую поверхность, на которой расположены канавки для поршневых уплотнительных 2 и маслосъемных 3 колец. Такая же. канавка для маслосъемных колец расположена на нижней части тронка.
Направляющая часть поршня имеет устройство для соединения его с шатуном, состоящее из поршневого пальца 5, втулок 6 и заглушек 4. В практике распространены два способа установки поршневого пальца в бобышках направляющей части поршня: палец закрепляется в бобышках жестко, шатун посажен на него неподвижно; палец не закрепляется в бобышках, шатун также имеет возможность поворота вокруг него (так называемый плавающий палец). В последнем случае конструкция пальца (рис. 43, поз. 5) имеет несомненные преимущества, так как износ пальца уменьшается и происходит более равномерно, улучшаются условия работы пальца.
Рис. 43. Тронковый поршень четырехтактного двигателя.
При диаметре цилиндра более 400 мм поршни тронковых двигателей изготовляют разъемными.
Поршни крейцкопфных двигателей отличаются от тронковых тем, что имеют жесткое соединение поршня со штоком. Поршневой шток обычно заканчивается фланцем, который соединяется с поршнем посредством шпилек.
Во избежание перегрева донышка поршня у двигателей с ползунами, как и у тронковых двигателей с цилиндрами больших диаметров, применяют искусственное охлаждение донышек. Для этой цели используют пресную или забортную воду и масло.
На рис. 44 показан укороченный поршень современного двухтактного дизеля с наддувом. В таких дизелях нижняя полость цилиндра используется в качестве продувочного насоса, поэтому направляющая часть поршня значительно сокращается (короткий или укороченный поршень). Кованая стальная головка поршня 4 имеет снаружи канавки для уплотнительных колец 3, а внутри головки поршня расположен вытеснитель 5, предназначенный для ускорения движения охлаждающего масла. В направляющей части поршня 1, изготовленной из чугуна, предусмотрены канавки для направляющих колец 2. Внутри направляющей части находятся шпильки 7 для крепления штока поршня 8 с головкой поршня через отверстия в направляющей части. Донышко поршня охлаждается маслом, которое подводится по каналу 9 в штоке поршня, а отводится из верхней полости по трубе 6. Наиболее нагруженная часть поршней всех видов — головка поршня. На донышко головки в процессе работы двигателя давят горячие газы, которые нагревают его и, кроме того, стремятся прорваться внутрь двигателя. Вследствие этого донышко головки поршня имеет особую конфигурацию, обусловленную требуемой формой камеры сгорания, и охлаждаемую внутреннюю поверхность.
Рис. 44. Укороченный поршень двухтактного дизеля с наддувом.
Высота боковой поверхности головки поршня зависит от размеров и числа поршневых уплотнительных колец. Поршневые кольца обеспечивают не только уплотнения цилиндра от прорыва газов, но и передачу тепла от головки поршня к стенкам рабочей втулки цилиндра. Эти функции обычно выполняют два-три верхних кольца, а остальные являются как бы вспомогательными, повышая надежность их работы. В тихоходных двигателях обычно ставят пять — семь поршневых колец, а в быстроходных, благодаря уменьшению времени протекания газа через неплотности между поршнем и стенками цилиндра, достаточно трех— пяти.
Поршневые кольца изготовляют прямоугольного или реже трапециевидного сечения из более мягкого металла, чем втулка цилиндра. Для возможности установки колец в пазы поршня их делают разрезными, а место стыка, называемое замком, выполняют с косым, ступенчатым (внахлестку) или прямым срезом. Благодаря разрезной конструкции и пружинящим свойствам материала поршневые кольца плотно прижимаются к стенкам втулки цилиндра, предотвращая трение о них поршня. Тем самым улучшаются условия работы поршня и уменьшается износ втулки.
В отличие от уплотнительных маслосъемные кольца служат для предотвращения попадания масла в камеру сгорания и снятие его излишка со стенок цилиндровой втулки.
Шатун двигателя предназначен для передачи усилия от поршня коленчатому валу. Он состоит из трех основных частей (рис. 45): нижней головки I, стержня II и верхней головки III. Шатуны, как и поршни, бывают тронковые и крейцкопфные. Их различие определяется в основном конструкцией верхней головки и расположением шатуна по отношению к поршню.
Рис. 45. Шатун тронкового двигателя.
Верхняя головка шатуна тронковых двигателей (двигатели малой и средней мощности) выполняется неразъемной. В отверстие головки 1 (рис. 45) запрессовывают бронзовую втулку 2, которая выполняет роль головного подшипника и служит для соединения шатуна с поршнем при помощи поршневого пальца. Втулка 2 имеет по внутренней поверхности кольцевую канавку 3 и отверстия 4 для подвода смазки из центрального канала 5, просверленного в стержне.
Шатуны крейцкопфных двигателей, к которым относятся в основном двигатели большой мощности (как правило, двухтактные дизели с цилиндровой мощностью более 300 э.л.с.), изготовляют с разъемной верхней головкой. Такая головка крепится болтами к верхней части шатуна, имеющей форму развилки или прямоугольного фланца. Стержень 6 шатуна выполняют круглого сечения с центральным каналом 5, что характерно для тихоходных двигателей.
Стержни шатунов быстроходных двигателей имеют обычно кольцевую или двутавровую форму сечений, часто изготовляются заодно с верхней половиной нижней головки, что способствует уменьшению веса шатуна. Нижняя головка шатуна служит для расположения в ней мотылевого подшипника, посредством которого шатун соединяется с мотылевой шейкой коленчатого вала. Головка состоит из двух половин, снабженных бронзовыми или стальными взаимозаменяемыми вкладышами, внутренняя поверхность которых заливается слоем баббита.
В тихоходных двигателях шатун выполняют с отъемной нижней головкой 9, состоящей из двух стальных половин — отливок без вкладышей. В этом случае слоем баббита заливают рабочую поверхность каждой половины головки. Такая конструкция нижней головки позволяет быстро ее заменять в случае выхода из строя и дает возможность регулировать высоту камеры сжатия цилиндра двигателя путем изменения толщины компрессионной прокладки 7 между пяткой шатуна и верхней частью головки. Для центровки нижней головки со стержнем шатуна на верхней ее части предусмотрен выступ 11.
Обе половины мотылевого подшипника стягиваются двумя шатунными болтами 8, которые имеют по два посадочных пояска, крепятся с помощью корончатых гаек и шплинтуются. Набор прокладок 10 в разъеме подшипника необходим для регулирования масляного зазора между мотылевой шейкой коленчатого вала и антифрикционной заливкой. Прокладки фиксируются в разъеме шпильками и винтами.
Коленчатый вал — одна из наиболее ответственных, сложных в изготовлении и дорогостоящих деталей двигателя. Коленчатый вал при работе испытывает значительные нагрузки, поэтому для его изготовления применяют качественные углеродистые и легированные стали, а также модифицированный и легированный чугуны. Ввиду сложности конструкции изготовление коленчатого вала связано с выполнением трудоемких и сложных процессов, а его стоимость, включая материал, ковку и механическую обработку, составляет иногда более 10% стоимости всего двигателя.
Коленчатые валы быстроходных двигателей малой и средней мощности изготовляют цельноковаными или цельноштампованными, валы двигателей средней и большой мощности — составными из двух и более частей, соединенных фланцами. При большом диаметре шеек валы изготовляют с составными кривошипами.
В зависимости от конструкции и числа цилиндров двигателя коленчатый вал может иметь разное число колен (кривошипов): в однорядных двигателях — равное числу цилиндров, а в двухрядных (V-образных)— равное половине числа цилиндров. Колена вала развертывают по отношению друг к другу на определенный угол, величина которого зависит от числа цилиндров и порядка их работы (порядка вспышки у двигателей с числом цилиндров четыре, шесть и более).
Основными элементами коленчатого вала (рис. 46, а) являются: мотылевые (или шатунные) шейки 2, рамовые (или коренные) шейки I и щеки 3, соединяющие шейки между собой.
Иногда для уравновешивания центробежных сил колена к щекам 1 крепят противовес 2 (рис. 46,6). Мотылевые шейки охватываются подшипником нижней головки шатуна, а рамовые шейки лежат в рамовых подшипниках, размещенных в фундаментной раме или картере двигателя и являющихся опорами коленчатого вала. Смазка шеек осуществляется следующим образом. К рамовым шейкам масло подается под давлением через сверления в крышке и в верхнем вкладыше рамового подшипника, затем через сверления в щеке (рис. 46, в) подводится к мотылевой шейке. В пустотелых коленчатых валах быстроходных двигателей масло поступает в полость вала и попадает на рабочие поверхности шеек через полости и радиальные отверстия, выполненные в них.
Рис. 46. Коленчатый вал двигателя.
Рамовые подшипники воспринимают все нагрузки, передающиеся на коленчатый вал. Каждый рамовый подшипник состоит из двух половин: корпуса, отлитого заодно с рамой, и крышки, закрепленной на корпусе болтами. Внутри подшипника закрепляется стальной вкладыш, состоящий из двух взаимозаменяемых половин (верхней и нижней), залитых по рабочей поверхности антифрикционным сплавом — баббитом. Длина вкладыша выбирается обычно меньше длины рамовой шейки вала. Один из рамовых подшипников (первый от передачи вращения распределительному валу) выполняется как установочный (рис. 47).
Рис. 47. Установочный рамовый подшипник коленчатого вала.
Длина вкладыша 7 установочного подшипника равна длине шейки вала; он имеет антифрикционную заливку 1 не только внутри, но и с торцевой поверхности. В свою очередь рамовая шейка вала в месте посадки этого подшипника имеет выступающие кольцевые бурты. Таким образом, установочный подшипник обеспечивает вполне определенное положение коленчатого вала относительно фундаментной рамы. Вкладыш 7 подшипника стопорится от проворачивания и осевого перемещения вставкой 5, расположенной между крышкой 3 подшипника и верхней половиной вкладыша. Плоскость разъема вкладыша совпадает с плоскостью, проходящей через ось вала, которая находится ниже плоскости соединения рамы со станиной двигателя. В плоскости разъема устанавливают на двух контрольных штифтах прокладки 6, предназначенные для регулирования масляного зазора между вкладышем и шейкой вала.
Крышка 3 подшипника выполняется стальной литой. Она имеет в центре сквозное вертикальное отверстие для подвода смазки к шейке вала. В верхней половине вкладыша расположено такое же соосное отверстие, из которого масло попадает в кольцевую масляную канавку 4 на поверхность антифрикционной заливки, а затем — в масляный холодильник 2.
На кормовом конце коленчатого вала обычно крепится маховик, предназначенный для уменьшения и выравнивания угловой скорости вращения вала. Кроме того, инерция маховика облегчает переход шатуна с поршнем через мертвые точки. Размер и вес маховика находятся в обратной зависимости от числа цилиндров двигателя: чем больше число цилиндров, тем меньше должен быть вес Маховика. Нередко маховик, в частности его диск, используют для соединения с гребным валом, валом редуктора или валом электрогенератора при помощи эластичной муфты.
назначение и устройство, обслуживание и ремонт
Двигатель – пожалуй, самый ответственный агрегат в автомобиле. Именно он вырабатывает крутящий момент для дальнейшего движения машины. В основе конструкции ДВС лежит кривошипно-шатунный механизм. Назначение и устройство его будет рассмотрено в нашей сегодняшней статье.
Конструкция
Итак, что это за элемент в двигателе?
Данный механизм воспринимает энергию давления газов и преобразует его в механическую работу. КШМ двигателя внутреннего сгорания объединяет в себе несколько составляющих, а именно:
- поршень;
- шатун;
- коленчатый вал со вкладышами;
- кольца и втулки.
В совокупности они образуют цилиндро-поршневую группу. Каждая деталь кривошипно-шатунного механизма делает свою работу. При этом элементы взаимосвязаны между собой. Каждая деталь имеет свое устройство и назначение. Кривошипно-шатунный механизм должен выдерживать повышенные ударные и температурные нагрузки. Это обуславливает надежность силового агрегата в целом. Далее мы подробно расскажем о каждой из перечисленных выше составляющей.
Поршень
Данная деталь кривошипно-шатунного механизма воспринимает давление расширяющихся газов после воспламенения горючей смеси в камере. Поршень изготавливается из сплавов алюминия и осуществляет возвратно-поступательные движения в гильзе блока. Конструкция поршня объединяет в себя головку и юбку. Первая может иметь разную форму: вогнутую, плоскую или выпуклую.
На 16-клапанных двигателях ВАЗ зачастую используются поршни с выемками. Они служат для предотвращения столкновения головки поршня с клапанами в случае обрыва ремня ГРМ.
Кольца
Также в конструкции есть кольца:
- маслосъемное;
- компрессионные (две штуки).
Последние препятствуют утечкам газов в картер двигателя. А первые служат для удаления излишков масла, что остается на стенках цилиндра при осуществлении хода поршня. Чтобы поршень соединился с шатуном (о нем мы расскажем ниже), в его конструкции также предусмотрены бобышки.
Шатун
Работа кривошипно-шатунного механизма не обходится без этого элемента. Шатун передает толкательные усилия от поршня на коленвал. Данные детали машин и механизмов имеют шарнирное соединения. Обычно шатуны изготавливаются путем ковки или штамповки. Но на спортивных двигателях используются титановые литые элементы. Они более устойчивы к нагрузкам и не деформируются в случае большого толчка. Каково устройство и назначение кривошипно-шатунного механизма? Конструктивно шатун состоит из трех частей:
- верхней головки;
- стрежня;
- нижней головки.
Вверху данный элемент соединяется с поршнем при помощи пальца. Вращение детали осуществляется в тех самых бобышках. Такой тип пальца называется плавающим. Стержень у шатуна имеет двутавровое сечение. Нижняя часть является разборной. Это нужно для того, чтобы производить его демонтаж с коленчатого вала в случае неисправностей. Нижняя головка соединяется с шейкой коленчатого вала. Устройство последнего мы рассмотрим прямо сейчас.
Коленчатый вал
Данный элемент является основной составляющей в устройстве кривошипно-шатунного механизма. Назначение его в следующем. Коленчатый вал воспринимает нагрузки от шатуна. Далее он преобразует их в крутящий момент, который впоследствии передается на коробку через механизм сцепления. На конце вала закреплен маховик. Именно он является заключительной частью в конструкции двигателя. Может быть одно- и двухмассовым. На конце имеет зубчатый венец. Он нужен для зацепления с шестерней стартера в случае запуска двигателя. Что касается самого вала, он изготавливается из высокопрочных сортов стали и чугуна. Элемент состоит из шатунных и коренных шеек, что соединяются «щеками». Последние вращаются во вкладышах (подшипники скольжения) и могут быть разъемными. Внутри щек и шеек есть отверстия для подачи масла. Смазка проникает под давлением от 1 до 5 Бар, в зависимости от нагруженности ДВС.
Во время работы двигателя может возникать дисбаланс вала. Чтобы его предотвратить, в конструкции предусмотрен гаситель крутильных колебаний. Он являет собой два металлических кольца, что соединяются через упругую среду (моторное масло). На внешнем кольце гасителя имеется ременной шкив.
Типы ЦПГ
На данный момент существует несколько разновидностей цилиндропоршневой группы. Наиболее популярная – рядная конструкция. Она применяется на всех 4-цилиндровых двигателях. Также есть рядные «шестерки» и даже «восьмерки». Данная конструкция предполагает размещение оси цилиндров в одной плоскости. Рядные двигатели отличаются высокой сбалансированностью и малой вибрацией.
Существует также и V–образная конструкция, которая пошла от американцев. Схема кривошипно-шатунного механизма V-8 представлена ниже на фото.
Как видите, здесь цилиндры располагаются в двух плоскостях. Обычно они находятся под углом от 75 до 90 градусов относительно друг друга. Благодаря такой конструкции, можно существенно сэкономить место в подкапотном пространстве. Примером могут послужить 6-цилиндровые моторы от «Опель» С25ХЕ. Этот V-образный двигатель без проблем размещается под капотом поперечно. Если взять рядную «шестерку» от переднеприводного «Вольво», она будет заметно скрадывать место под капотом.
Но за компактность приходится платить меньшей виброустойчивостью. Еще одна схема размещения цилиндров – оппозитная. Практикуется на японских автомобилях «Субару». Оси цилиндров размещены тоже в двух плоскостях. Но в отличие от V-образной конструкции, здесь они находятся под углом 180 градусов. Основные плюсы – низкий центр тяжести и отличная балансировка. Но такие двигатели очень дорогие в производстве.
Ремонт и обслуживание кривошипно-шатунного механизма
Обслуживание любого КШП предполагает лишь регулярную замену масла в двигателе. В случае ремонта уделяется внимание следующим элементам:
- Кольцам поршней. При залегании они меняются на новые.
- Вкладышам коленчатого вала. При существенной выработке или проворачивании подшипника скольжения – замена на новый.
- Поршневым пальцам. Они тоже имеют выработку.
- Самим поршням. При детонации возможен прогар головки, что влечет за собой снижение компрессии, троение, жор масла и прочие неполадки с двигателем.
Зачастую подобные неисправности возникают при несвоевременной замене масла и фильтра, а также при использовании низкооктанового бензина. Также ремонт КШМ может понадобится при постоянных нагрузках и при высоком пробеге. Детали машин и механизмов обычно имеют высокий запас прочности. Но есть случаи, когда вкладыши проворачивало уже на 120 тысячах километров, прогорали клапаны и поршни. Все это является следствием несвоевременного обслуживания силового агрегата.
Итак, мы выяснили, что являет собой кривошипно-шатунный механизм, из каких элементов он состоит.
Кривошипно-шатунный механизм
Изобретение относится к области машиностроения и к различным технологическим процессам, т.е. там, где используются стержневые механизмы, и может применяться во всех устройствах, предназначенных для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот от ведущего звена к ведомому и изменения величины и скорости их движения, например, в транспортной технике (в автомобилях с двигателем внутреннего сгорания, в электромобилях с возвратно-поступательным движением ведущего звена электродвигателя), в кривошипно-коромысловых и импульсных механизмах, в молотах, прессах, штампах, прижимных устройствах и т.д.
Известен кривошипно-коромысловый механизм, изображенный на рисунке 255 на стр. 75 книги С.Н. Кожевникова и др. «Элементы механизмов» (изд. второе, исправленное и дополненное, Москва, 1956, Государственное издательство оборонной промышленности), который состоит из кривошипа, шатуна и ведомого звена коромысла, соединенных между собой посредством шарниров.
Данный механизм имеет ограниченные возможности, заключающиеся в том, что возвратно-поступательное движение шарнира шатун — ведомое звено коромысло зависит от скорости вращения кривошипа и не имеет возможности изменения скорости движения этого шарнира.
Известен кривошипно-шатунный механизм, изображенный на фиг. 419 (стр. 116) названной выше книги С.Н. Кожевникова, который содержит ведомое звено ползун, шарнирно соединенный с ним шатун и кривошип, образующий шарнирную пару со вторым шатуном, составляющим шарнирный трехзвенник с шатуном и коромыслом, имеющим опору.
В этом механизме имеется возможность изменения величины хода шарнира шатун-ведомое звено ползун за счет изменения положения опоры (на фиг. 419 — точки «А») в направлении движения ведомого звена-ползуна (в описании к фиг. 419 сказано, что «Изменением положения точки «А» можно менять ход (h=var) ползуна …», т.е., как было сказано выше, в направлении, параллельном направлению движения ползуна).
Но изменение величины хода шарнира шатун-ползун, а значит и скорости его перемещения, в этом механизме имеет незначительную величину.
Кроме того, в нем отсутствует возможность их изменения во времени.
Так, величина хода ведомого звена ползуна при перемещении точки «А» (на фиг. 419 представленной выше книги) или точки «О» (на фиг. 1 данного описания) на величину «Н» в направлении движения ползуна изменяется со значения S1 до значения S2, и разница Δ1 этих значений в масштабе представленных рисунков составляет лишь 0,21 мм.
Кроме того, как показал анализ этого известного кривошипно-шатунного механизма существует зона, в которой известный механизм теряет работоспособность при нахождении в ней опоры коромысла.
Доказательство этого утверждения представлено ниже.
Задачей изобретения является расширение технических возможностей известного кривошипно-шатунного механизма, заключающееся в увеличении диапазона изменения величины перемещения шарнира шатун-ведомое звено и, как следствие, диапазона изменения скорости его движения, а также возможности изменения скорости перемещения шарнира шатун-ведомое звено во времени.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном кривошипно-шатунном механизме, принятом нами за прототип, содержащем ведомое звено ползун, шарнирно соединенный с ним шатун и кривошип, образующий шарнирную пару со вторым шатуном, составляющим шарнирный трехзвенник с шатуном и коромыслом (коромысло в этом механизме при подвижной опоре становится шатуном, поэтому в дальнейшем назовем это звено коромыслом-шатуном), имеющим шарнирную опору, которая имеет возможность перемещения по направляющей, траектория которой отличается от направления движения шарнира шатун-ведомое звено и находится в пределах зоны, определяемой окружностями, центры которых совпадают с осью вращения кривошипа, при этом радиус одной равен длине коромысла-шатуна за вычетом из нее разницы длин второго шатуна и кривошипа, а радиус второй — длине коромысла-шатуна плюс разница длин второго шатуна и кривошипа.
Этот предлагаемый механизм в отличие от известного кривошипно-шатунного механизма, изображенного на фиг. 419, позволяет существенно увеличить диапазон варьирования величиной и скоростью хода шарнира шатун-ведомое звено, скоростью перемещения во времени и определяет зону, в которой кривошипно-шатунный механизм работоспособен.
Обоснование, подтверждающее увеличение диапазона варьирования величиной и скоростью хода шарнира шатун-ведомое звено на значительную величину, представлено ниже в виде графического сравнивания величин ходов шарниров ведомое звено-шатун известного и предлагаемого кривошипно-шатунных механизмов.
Выше было сказано, что при перемещении точки «А» (на фиг. 419) или точки «О» (на фиг. 1 данного описания) на величину «Н» в направлении движения ползуна величина изменения его хода Δ1 составляет лишь 0,21 мм.
При перемещении шарнира шатун-ведомое звено на ту же величину «Н», что и в известном кривошипно-шатунном механизме, представленном на фиг. 419, но в направлении, близком к перпендикулярному по отношению к направлению перемещения ползуна 2, величины хода ползуна S1 и S3 (см. фиг. 2) отличаются в большей степени (A2=S3-S1=6,97 мм), а именно значение Δ2 больше значения Δ1 (Δ1=0,21 мм) в 33 раза, т.е. налицо значительное увеличение хода шарнира шатун-ползун 2, а значит и скорости его движения.
Отсюда следует, что увеличение хода, а значит и скорости перемещения шарнира шатун-ведомое звено в предлагаемой передаче достигается в результате перемещения точки «А» на фиг. 419 (или шарнира «О» коромысло-шатун — опора на фиг. 2) в направлении, не совпадающем с траекторией движения шарнира шатун-ползун.
Изменение во времени величин хода и скорости шарнира шатун-ведомое звено обеспечивается перемещением опоры коромысла-шатуна по направляющей посредством какого-либо привода.
Зона, в пределах которой может находиться траектория перемещения подвижной опоры коромысла и которая определена выше, обеспечивает работоспособность предлагаемого механизма.
Так, при нахождении шарнира опора 7 — коромысло-шатун 5 внутри окружности радиусом R3, определяющей зону наиболее близкого положения шарнира, кривошип 1 поворачивается на угол α (см. фиг. 4) по направлению стрелки до момента совмещения шарнира кривошип 1 — второй шатун 4 с коромыслом-шатуном 5.
Дальнейшему вращению кривошипа 1 препятствует коромысло-шатун 5 (оно должно сжиматься), что приводит к заклиниванию механизма.
При нахождении шарнира опора 7 — коромысло-шатун 5 вне окружности радиусом R4, определяющей зону наиболее удаленного положения шарнира, кривошип 1 поворачивается на угол β (см. фиг. 3) по направлению стрелки до момента совмещения коромысла-шатуна 5 с линией, соединяющей ось шарнира коромысло-шатун 5 — опора 7 с осью вращения кривошипа 1.
Дальнейшему вращению кривошипа 1 также препятствует коромысло-шатун 5 (оно должно растягиваться), что также приводит к заклиниванию механизма.
Перемещение шарнира коромысло-шатун — опора внутри указанной выше зоны, кроме того, что это условие обеспечивает работоспособность предлагаемого кривошипно-шатунного механизма, оно позволяет иметь различные конечные положения шарнира шатун — ведомое звено в зависимости от положения шарнира коромысло-шатун — опора.
Предлагаемый кривошипно-шатунной механизм может быть применен и в кривошипно-коромысловых механизмах, в которых ведомым является шарнир шатун-коромысло, и в импульсных механизмах.
Предлагаемый кривошипно-шатунный механизм может иметь дополнительные варианты исполнения.
Так, кривошип в кривошипно-шатунном механизме, или ведомое звено (коромысло) в кривошипно-коромысловом механизме или оба одновременно могут быть выполнены изменяемыми по длине, что позволит дополнительно увеличивать диапазон регулирования величины и скорости хода шарнира шатун-ведомое звено, а в определенном сочетании положения подвижной опоры коромысла-шатуна и длин коромысла и кривошипа (которые находятся аналитически или графически) можно получить вращательное движение коромысла, т.е. кривошип и коромысло будут вращаться с одинаковой угловой скоростью.
Конструкция механизма изменения длины коромысла и кривошипа может быть выполнена, например, в виде актуатора, как изображено на фиг. 9, или посредством других подобных устройств. Электрическое напряжение к нему может быть подано посредством вращающегося контактного устройства.
Следующее усовершенствование предлагаемого кривошипно-шатунного механизма заключается в том, что траектория направляющей опоры коромысла-шатуна может быть выполнена по форме окружности, радиус которой равен длине коромысла-шатуна, при этом центр ее может находиться в зоне, определяемой окружностями, радиус одной из которых равен сумме длин второго шатуна и кривошипа, а радиус второй — их разнице, (на фиг. 10 центр окружности расположен близко к центру этой зоны), что позволяет также иметь зависимость крайних положений шарнира шатун-ведомое звено от положения шарнира коромысло-шатун — опора, т.е. оба крайних положения шарнира шатун-ведомое звено будут меняться при перемещении подвижной опоры по своей направляющей в том или ином направлении, и, значения (близкого к нулевому — см. фиг. 7) до максимального (см. фиг. 8) и наоборот.
Как показал анализ, максимальный ход возвратно-поступательного движения шарнира шатун — ведомое звено может превысить значение диаметра круга, описываемого кривошипом, равного величине 2r, где r — радиус кривошипа, более чем в 2 раза (согласно фиг. 8 отношение S9/2r=71,27/2⋅16,57=2,15).
При любой компоновке звеньев механизма максимальный ход ползуна обеспечивается при совпадении оси шарнира коромысло-шатун — опора с окружностью радиусом R3.
Этот вариант применения передачи с ведомым звеном-ползуном может быть применен, например, в прессах или штампах, где требуется настройка хода рабочего органа пресса или штампа (ведомого звена) при обработке деталей разной толщины.
В частном случае центр окружности, по форме которой выполнена направляющая, может находиться на окружности, радиус которой равен разнице длин второго шатуна и кривошипа (см. фиг. 6 и 8), что позволяет обеспечить при каждом цикле полного оборота кривошипа постоянство остановки шарнира ведомое звено в крайнем, дальнем от оси вращения кривошипа, положении вне зависимости от положения опоры коромысла-шатуна на направляющей.
Выполнение этого условия необходимо, например, в двигателях внутреннего сгорания, когда поршень двигателя должен находиться в одном постоянном положении в начале своего движения к оси вращения коленчатого вала для обеспечения впрыска топливной смеси.
Применение этого варианта кривошипно-шатунного механизма с ведомым звеном ползуном позволяет также регулировать во времени ход поршня двигателя внутреннего сгорания (поршни двигателя могут быть соединены с шатунами посредством крейцкопфов для осуществления возможности разделения камеры сгорания от пространства, в которой находятся шатуны и другие звенья механизма) и, как следствие, скорость вращения коленчатого вала, а значит и скорость движения транспортного средства.
Во втором частном случае центр окружности, по форме которой выполнена направляющая опоры коромысла-шатуна, может находиться на окружности, радиус которой равен сумме длин второго шатуна и кривошипа (см. фиг. 5), что позволяет обеспечить при каждом цикле полного оборота кривошипа постоянство остановки ведомого звена в крайнем, ближнем к оси вращения кривошипа, положении вне зависимости от положения опоры коромысла-шатуна на направляющей.
Этот вариант применения предлагаемого механизма с ведомым звеном-ползуном может быть применен, например, в прессах или штампах, где требуется постоянство ограничения движения рабочего органа пресса или штампа в крайнем верхнем положении при холостом ходе рабочего органа.
Предлагаемый кривошипно-шатунный механизм с ведущим звеном-ползуном и, соответственно, с ведомым кривошипом, может состоять из одного ведущего звена ползуна, двух кривошипов и двух шарнирных трехзвенников, у которых шарниры трехзвенников расположены по одну или по разные стороны относительно линии, обозначающей траекторию перемещения оси шарнира двухзвенника ползун-шатун, а шарниры коромысло-шатун — опора имеют возможность синхронного перемещения, что позволяет иметь два ведущих вала вместо одного для сообщения вращательного движения какому-либо механизму (механизмам), например для автономного привода правых и левых колес той или иной транспортной техники.
Предлагаемый кривошипно-шатунный механизм с ведущим звеном ползуном может состоять из одного ползуна, двух кривошипов и двух шарнирных трехзвенников, звенья которых расположены зеркально относительно линии, обозначающей траекторию перемещения оси шарнира двухзвенника шатун-ползун, а шарниры коромысло-шатун — опора имеют возможность синхронного перемещения, что позволяет иметь два ведущих вала вместо одного для сообщения вращательного движения какому-либо механизму (механизмам) и, кроме того, значительно уменьшить потери на трение и повысить КПД в результате появления второй силы, нейтрализующей это трение и воздействующей на ведомое звено в противоположном направлении по отношению к первой, создающей трение.
Предлагаемое решение поясняется чертежами .
На фиг. 1 изображен кривошипно-шатунный механизм с ведомым звеном ползуном, в котором опора коромысла механизма-прототипа перемещается в сторону ползуна на величину Η (известный механизм по рисунку 419 указанной выше книги).
На фиг. 2 изображен для сравнения кривошипно-шатунный механизм с ведомым звеном ползуном (с увеличенным ходом ползуна), в котором опора коромысла-шатуна перемещается в направлении, не совпадающем с траекторией движения ползуна, но на ту же величину Н, что и на фиг. 1.
На фиг. 3 и 4 изображены кривошипно-шатунные механизмы с ведомыми звеньями ползунами, в которых опора коромысла-шатуна находится вне зон, в которых кривошип имеет возможность совершать полный оборот.
На фиг. 5 изображен кривошипно-шатунный механизм с ведомым звеном ползуном, в котором центр окружности, форму которой имеет траектория направляющей опоры коромысла-шатуна, находится на окружности, радиус которой равен сумме длин второго шатуна и кривошипа.
На фиг. 6 изображен кривошипно-шатунный механизм с ведомым звеном ползуном, в котором центр окружности, форму которой имеет траектория направляющей опоры коромысла-шатуна находится на окружности, радиус которой равен разнице длин второго шатуна и кривошипа.
На фиг. 7 изображен кривошипно-шатунный механизм с ведомым звеном ползуном, в котором центр окружности, форму которой имеет траектория направляющей опоры коромысла-шатуна, находится на окружности, радиус которой равен разнице длин второго шатуна и кривошипа, а собственно опора находится в точке, в которой ход подвижного звена практически равен нулю.
На фиг. 8 изображен кривошипно-шатунный механизм с ведомым звеном ползуном, в котором центр окружности, форму которой имеет траектория направляющей опоры коромысла-шатуна, находится на окружности, радиус которой равен разнице длин второго шатуна и кривошипа, а собственно опора в одном случае находится в точке (звенья изображены контурными линиями), в которой ход ведомого звена ползуна имеет максимальное значение (более 4-х радиусов кривошипа), и в точке (во втором случае, для сравнения), совпадающей с линией, обозначающей траекторию движения шарнира шатун — ползун, и в которой звенья изображены тонкими сплошными линиями.
На фиг. 9 изображен кривошипно-шатунный механизм, в котором ведомым звеном является коромысло кривошипно-коромыслового механизма.
На фиг. 10 изображен кривошипно-шатунный механизм с ведомым звеном ползуном, в котором крайние положения ведомого звена ползуна не постоянны и находятся в зависимости от положения опоры 7 коромысла-шатуна 5.
На фиг. 11 изображен кривошипно-шатунный механизм с изменяемым по длине ведомым звеном — коромыслом, выполненным в виде актуатора, при этом положение опоры коромысла-шатуна и длина коромысла подобраны таким образом, что коромысло совершает непрерывное вращение.
На фиг. 12 изображен кривошипно-шатунный механизм, в котором ползун является связующим звеном для двух шарнирных трехзвенников и кривошипов, у которых шарниры трехзвенников первый шатун — коромысло -второй шатун расположены по разные стороны относительно линии, обозначающей траекторию перемещения оси шарнира двухзвенника ползун — первый шатун. Кривошипы показаны вращающимися в противоположных направлениях. Штрихпунктирными линиями изображены механизмы с кривошипами, вращающимися в одном направлении (по стрелкам, изображенным штрихпунктирными линиями).
На фиг. 13 изображен кривошипно-шатунный механизм, в котором ползун является связующим звеном для двух шарнирных трехзвенников и кривошипов, оси вращения кривошипов которых (как частный случай) совпадают с линией, обозначающей траекторию движения ползуна, а шарниры трехзвенников первый шатун-коромысло — второй шатун расположены по одну сторону относительно линии, обозначающей траекторию перемещения оси шарнира двухзвенника ползун — первый шатун. Кривошипы показаны вращающимися в одном направлении. Штрихпунктирными линиями изображены механизмы с противоположным вращением кривошипов.
На фиг. 14 изображен кривошипно-шатунный механизм, в котором ползун является связующим звеном для двух шарнирных трехзвенников и кривошипов, находящихся зеркально относительно линии, обозначающей траекторию перемещения оси шарнира двухзвенника ползун — первый шатун. Кривошипы показаны вращающимися в противоположных направлениях. Оси вращения кривошипов изображены (как частный случай) совпадающими с линией, обозначающей траекторию движения ползуна
Состоит предлагаемый кривошипно-шатунный механизм из кривошипа 1, шарнирно соединенного с ведомыми звеньями ползуном 2 или коромыслом 8 при помощи шатуна 3, и второго шатуна 4, образующих с коромыслом-шатуном 5 шарнирный трехзвенник.
Коромысло-шатун 5 имеет направляющую 6 для подвижной опоры 7.
Поз. 9 обозначен актуатор, в виде которого выполнено коромысло 8, поз. 10 — крейцкопф.
Значением R1 обозначен радиус окружности, величина которого равна сумме длин второго шатуна 4 и кривошипа 1, а значением R2 — радиус окружности, величина которого равна разнице длин второго шатуна 4 и кривошипа 1. Окружности радиусов R1 и R2 определяют зону, в которой совершает возвратно-поступательные движения шарнир трехзвенника шатун — второй шатун — коромысло-шатун.
Значением R3 обозначен радиус окружности, величина которого равна длине коромысла-шатуна 5 плюс разница длин второго шатуна 4 и кривошипа 1, а значением R4 обозначен радиус окружности, величина которого равна длине коромысла-шатуна 5 за вычетом из нее разницы длин второго шатуна 4 и кривошипа 1. Окружности радиусов R3 и R4 определяют зону, в которой может перемещаться опора коромысла-шатуна.
Значением r обозначен радиус кривошипа 1.
Значением R обозначен радиус окружности, по форме которой выполнена направляющая 6 для опоры 7 коромысла-шатуна 5.
Работает предлагаемый кривошипно-шатунный механизм следующим образом.
Рассмотрим два случая работы механизма на примере, представленном на фиг. 8, в котором ползун 2 совершает максимальный ход.
В первом случае рассмотрим работу механизма с ведущим звеном ползуном 2. Подобным образом может работать двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель с якорем поступательного движения.
Ползун 2, перемещаясь по направлению стрелки, толкает шатун 3, который вынуждает коромысло-шатун 5 совершать качательное движение вокруг опоры 7 из точки «А», первого крайнего положения, до точки «Б» (второго крайнего положения) (при этом опора 7 удерживается от перемещения своим приводом (не показан)), а второй шатун 4 вынуждает кривошип 1 совершать вращение на некоторый угол Θ. При движении ползуна 2 в обратном направлении коромысло-шатун 5 совершает качательное движение в обратном направлении, а кривошип 1, продолжая вращение, совершает полный оборот.
Поскольку центр окружности, по форме которой выполнена направляющая 6, находится в точке «Б», совпадающей с линией окружности радиусом R2, ползун 2 вернется в крайнее левое (по отношению к полю чертежа) исходное положение (и будет всегда находиться в нем при следующих циклах работы), а в крайнем правом положении будет останавливаться в зависимости от положения опоры 7 коромысла-шатуна 5 на направляющей 6 (см. положение опоры 7 в точке «В», в которой звенья изображены тонкими линиями).
При нахождении центра окружности, по форме которой выполнена направляющая 6 опоры 7 коромысла-шатуна 5, в точке, совпадающей с линией окружности радиусом R1 ползун 2 будет останавливаться в постоянном крайнем правом по отношению к полю чертежа положении, а в левом положении — в зависимости от положения опоры 7 коромысла-шатуна 5 на направляющей 6.
При перемещении опоры 7 из положения «В» в положение «Г» в любом направлении максимальная величина хода ползуна 2 становится близкой к нулю (шарнир коромысло-шатун 5 — второй шатун 4 качается вокруг опоры 7 от окружности радиусом R1 до окружности радиусом R2 и обратно).
При перемещении опоры 7 в промежуточное положение (между точками «В» (фиг. 8) и «Г» (фиг. 7)) ход ползуна 2 будет находиться между максимальным и нулевым значением и зависеть от конкретного положения опоры 7.
Кривошипно-шатунный механизм с ведущим звеном ползуном может применяться в редукторах и коробках передач с любым передаточным числом более единицы (в понижающих передачах) для изменения скорости вращения ведомого кривошипа в пределах этого числа.
Для использования этого механизма в повышающих передачах необходимо установить одноступенчатую понижающую передачу с передаточным числом, обеспечивающим необходимый диапазон передаточного числа передачи.
Рассмотрим второй случай, когда ведущим звеном является кривошип 1, а ведомым — ползун 2.
В этом случае при вращении кривошипа 1 по направлению стрелки на некоторый угол θ коромысло-шатун 5 будет совершать качательные движения вокруг опоры 7 из точки «А» в точку «Б», а ползун 2 будет совершать прямолинейное движение по направлению стрелки, совершая ход, равный S9. При совершении кривошипом 1 дальнейшего вращения ползун будет совершать прямолинейное движение в обратную сторону. При совершении полного оборота кривошипом 1 ползун 2 вернется в исходное положение. Далее работа механизма повторяется.
При нахождении центра окружности, по форме которой выполнена направляющая 6, в точке, совпадающей с линией окружности радиусом R1 ползун 2 будет останавливаться всегда в крайнем правом по отношению к полю чертежа положении, а в левом положении — в зависимости от положения опоры 7 коромысло-шатун 5 на направляющей 6.
При нахождении центра окружности, по форме которой выполнена направляющая 6, в точке, совпадающей с линией окружности радиусом R2 (как показано на фиг. 8), ползун 2 будет находиться в постоянном крайнем левом (по отношению к полю чертежа) исходном положении, а в крайнем правом положении будет останавливаться в зависимости от положения опоры 7 коромысло-шатун 5 на направляющей 6.
Кривошипно-шатунный механизм с ведомым шарниром шатун-коромысло, изображенный на фиг. 9, работает следующим образом.
При вращении кривошипа 1 по направлению стрелки на пол-оборота коромысло 8 совершает качательное движение в направлении стрелки.
При вращении кривошипа 1 еще на пол-оборота коромысло 8 совершает холостой ход в обратном направлении.
При продолжении вращения кривошипа 1 работа механизма повторяется.
Перемещение опоры 7 по направляющей 6 с помощью какого-либо привода в ту или иную сторону позволяет получить бесступенчатое, плавное изменение величины хода шарниров шатун — ведомое звено ползун или шатун — ведомое звено коромысло (и, как следствие, угла качания коромысла), а также скорости их движений во времени в диапазоне, необходимом для работы транспортной техники (автомобилей с двигателем внутреннего сгорания, электромобилей с возвратно-поступательным движением ведущего звена электродвигателя), кривошипно-коромысловых и импульсных механизмов, молотов, прессов, штампов, прижимных устройств и т.д..
Кривошипно-шатунные механизмы с одним ведущим звеном ползуном и двумя трехзвенниками, изображенные на фиг. 12 и 14, работают следующим образом.
При перемещении ведущего ползуна по направлению стрелки кривошипы, изображенные контурными линиями будут вращаться в противоположных направлениях, а в одном направлении будут вращаться кривошипы, изображенные соответственно контурной и штрихпунктирной линиями.
Кривошипно-шатунный механизм с одним ведущим звеном ползуном и двумя трехзвенниками, изображенном на фиг. 13, работает следующим образом.
При перемещении ведущего ползуна по направлению стрелки кривошипы, изображенные контурными линиями, будут вращаться в одном направлении, а в противоположных направлениях будут вращаться кривошипы, изображенные соответственно контурной и штрихпунктирной линиями.
Кривошипно-шатунный механизм (КШМ).
Кривошипно-шатунный механизм (КШМ).Кривошипно-шатунный механизм (далее сокращенно – КШМ) – механизм двигателя. Основным назначением КШМ является преобразование возвратно-поступательных движений поршня цилиндрической формы во вращательные движения коленчатого вала в двигателе внутреннего сгорания и наоборот.
— Устройство КШМ:
• Поршень
Имеет вид цилиндра, изготовленного из сплавов алюминия. Основная функция этой детали заключается в превращении в механическую работу изменение давления газа, или наоборот, – нагнетание давления за счет возвратно-поступательного движения. Поршень представляет собой сложенные воедино днище, головку и юбку, которые выполняют совершенно разные функции. Днище поршня плоской, вогнутой или выпуклой формы содержит в себе камеру сгорания. Головка имеет нарезанные канавки, где размещаются поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные). Компрессионные кольца исключают прорыв газов в картер двигателя, а поршневые маслосъемные кольца способствуют удалению излишков масла на внутренних стенках цилиндра. В юбке расположены две бобышки, обеспечивающие размещение соединяющего поршень с шатуном поршневого пальца.
• Шатун
Изготовленный штамповкой или кованый стальной (реже – титановый) шатун имеет шарнирные соединения. Основная роль шатуна состоит в передаче поршневого усилия к коленчатому валу. Конструкция шатуна предполагает наличие верхней и нижней головки, а также стержня с двутавровым сечением. В верхней головке и бобышках находится вращающийся («плавающий») поршневой палец, а нижняя головка – разборная, позволяющая, тем самым, обеспечить тесное соединение с шейкой вала. Современная технология контролируемого раскалывания нижней головки позволяет обеспечить высокую точность соединения ее частей.
• Коленчатый вал
Изготовленный из стали или чугуна высокой прочности коленчатый вал состоит из шатунных и коренных шеек, соединенных щеками и вращающихся в подшипниках скольжения. Щеки создают противовес шатунным шейкам. Основная функция коленчатого вала состоит в восприятии усилия от шатуна для преобразования его в крутящий момент. Внутри щек и шеек вала предусмотрены отверстия для подачи под давлением масла системой смазки двигателя.
• Маховик
Устанавливается на конце коленчатого вала. На сегодняшний день находят широкое применение двухмассовые маховики, имеющие вид двух, упруго соединенных между собой, дисков. Зубчатый венец маховика принимает непосредственное участие в запуске двигателя через стартер.
• Блок и головка блока цилиндров
Блок цилиндров и головка блока цилиндров отливаются из чугуна (реже – сплавов алюминия). В блоке цилиндров предусмотрены рубашки охлаждения, постели для подшипников коленчатого и распределительного валов, а также точки крепления приборов и узлов. Сам цилиндр выполняет функцию направляющей для поршней. Головка блока цилиндра располагает в себе камеру сгорания, впускные-выпускные каналы, специальные резьбовые отверстия для свечей системы зажигания, втулки и запрессованные седла. Герметичность соединения блока цилиндров с головкой обеспечены прокладкой. Кроме того, головка цилиндра закрыта штампованной крышкой, а между ними, как правило, устанавливается прокладка из маслостойкой резины.
Ремонт и техническое обслуживание кривошипно-шатунного механизма
Ремонт кривошипно-шатунного механизма заключается в замене или ремонте его деталей. Ремонт, как правило, осуществляется со снятием двигателя с автомобиля. Не снимая двигатель с автомобиля, можно только производить снятие или установку крышки головки блока цилиндров, головки блока цилиндров, поддона масляного картера, а также замену их прокладок. При установке вышеперечисленных деталей затяжка гаек и болтов их крепления осуществляется в определенном порядке в соответствии с общим правилом крепления корпусных деталей: от центра к периферии методом крест-накрест. Такой способ затяжки позволяет обеспечить герметичность креплений и всего механизма.
Крышку головки цилиндров снимают и устанавливают в том случае, если есть необходимость замены или ремонта головки цилиндров двигателя, при подтяжке гаек и болтов ее крепления, при замене прокладки головки блока. Кроме того, крышку головки цилиндров необходимо снимать при техническом обслуживании и ремонте газораспределительного механизма (регулировке зазоров клапанов, замене маслоотражательных колпачков и других деталей газораспределения). Снятие и установка крышки цилиндра производится аккуратно, чтобы не повредить прокладку крышки, кроме того, при ремонте двигателя желательно иметь запасную прокладку крышки для замены в случае повреждения ее при разборке или на тот случай, если старая прокладка окажется поврежденной в процессе эксплуатации двигателя. Кроме этого запасная прокладка может понадобиться в том случае, если старая резиновая прокладка потеряет свои уплотняющие свойства из-за затвердевания.
Снятие и установка головки блока цилиндров осуществляется в том случае, если необходимо произвести ее замену, при замене прокладки головки, ремонте газораспределительного механизма. Кроме этого головку блока цилиндров снимают в том случае, когда осуществляют удаление нагара со стенок камер сгорания и с днища поршней, а также если применение специальных веществ для удаления нагара не приносит результатов. Признаками отложения нагара являются перегрев двигателя и продолжение работы в течение нескольких секунд после выключения зажигания. Для того чтобы снять головку блока цилиндров, необходимо сначала слить охлаждающую жидкость, потом снять приборы, установленные на головке; отвернуть болты, при помощи которых она крепится к двигателю. После этого можно аккуратно снять головку, чтобы не повредить прокладку. В том случае, если прокладка прилипла к головке цилиндров, ее отделяют при помощи тонкой металлической пластины или тупого ножа. При удалении нагара нужно поочередно установить поршни в ВМТ, затем размягчить нагар ветошью, смоченной керосином, и после этого удалить образовавшийся нагар скребком из мягкого металла или из дерева. При удалении нагара со стенок камеры сгорания необходимо проделать те же самые операции.
Установка головки цилиндров производится в обратной последовательности. Перед установкой старой прокладки ее нужно натереть порошкообразным графитом для обеспечения герметичности. Однако лучше всего при каждом снятии-установке головки блока цилиндров производить замену старой прокладки на новую. После установки головки блока цилиндров необходимо произвести затяжку ее креплений к блоку. Затяжка креплений осуществляется на холодном двигателе при помощи динамометрического ключа с определенным моментом и в определенной последовательности. В процессе эксплуатации двигателя головка не нуждается в дополнительном подтягивании крепежных элементов, благодаря применению специальных болтов и установки безусадочной прокладки. Для ремонта и замены остальных деталей кривошипно-шатунного механизма необходимо снять двигатель с автомобиля и произвести полную или частичную его разборку. Для того чтобы определить пригодность детали к ее дальнейшему применению, необходимо произвести проверку технического состояния деталей кривошипно-шатунного механизма.
Проверка технического состояния блока цилиндров заключается в тщательном визуальном контроле целостности блока, в измерении величин его деформации, а также износов поверхностей цилиндров и отверстий под коренные подшипники. Перед проверкой технического состояния блок цилиндров нужно тщательно очистить, а также промыть все его внутренние полости (особенно каналы смазочной системы) горячим раствором каустической соды при температуре 75-85 °С. Если на блоке цилиндров имеются повреждения (трещины, пробоины, сколы), то блок, как правило, подлежит немедленной замене. Небольшие трещины заделывают эпоксидным составом или устраняют при помощи сварки. В процессе определения деформации блока цилиндров осуществляется контроль соосности отверстий под коренные подшипники, а также неплоскостности его разъема с головкой блока цилиндров.Неплоскостность разъема блока с головкой цилиндров проверяют при помощи набора щупов, линейки или поверочной плиты. Линейку устанавливают по диагоналям плоскости разъема и посередине в продольном и поперечном направлениях. После этого при помощи подложенного под нее щупа определяют величину зазора между щупом и линейкой. Блок считается пригодным для дальнейшего применения, если величина зазоров не превышает 0,1 мм. Если величина зазора.не превышает 0,14 мм, то плоскость разъема необходимо прошлифовать для устранения ее неплоскостности. При зазоре более 0,14 мм блок цилиндров подлежит замене. .
Несоосность отверстий коренных подшипников проверяется при помощи специальной оправки. Для проверки необходимо вставить оправку в отверстие коренного подшипника. Если оправка вставляется одновременно во все отверстия коренных подшипников, то блок считается пригодным для дальнейшего применения, если оправка не вставляется одновременно во все отверстия, то блок цилиндров необходимо заменить на новый.
После этого необходимо провести измерение диаметров цилиндров и отверстий под коренные подшипники. Для этой операции применяют индикаторный нутромер. Если износ отверстий превышает допустимые значения, то блок цилиндров либо меняется на новый, либо растачивается под ближайший ремонтный размер. После такой расточки в блок цилиндров устанавливают поршни и поршневые кольца, соответствующие ремонтному размеру.
Через каждые 10 000-15000 км пробега нужно проверять и при необходимости подтягивать болты и гайки крепления опор двигателя, а также очищать их резиновые подушки. Кроме того, по мере накопления пыли и грязи следует протирать поверхность двигателя ветошью, смоченной специальным очистителем.
Устройство и принцип действия кривошипно-шатунного механизма.
Кривошипно шатунный механизм состоит из поршневой группы ( поршней с поршневыми кольцами и поршневыми пальцами), шатунов, коленчатого вала и маховика.
Цилиндры. Цилиндр вместе с поршнем и головкой цилиндров образует замкнутый объем, в котором совершается рабочий цикл двигателя. Внутренняя поверхность стенок цилиндров служит направляющей при движении поршня. Внутренняя поверхность цилиндров называется зеркалом, и изготавливается с высокой точностью ( овальность и конусность должна быть не больше 0,02 мм). Цилиндры могут быть выполнены в расточке блока цилиндров, либо в виде отдельных вставных гильз. Гильзы бывают двух видов: сухие и мокрые. Сухие гильзы не контактируют с охлаждающей жидкостью, непосредственно запрессовываются в расточку блока цилиндров. Мокрые гильзы с наружной поверхности омываются охлаждающей жидкостью. Такие гильзы устанавливаются в блок цилиндров, опираясь на упорный буртик в верхней части гильзы, на соответствующую расточку блока цилиндров. Для обеспечения герметичности под упорный буртик укладывается медное уплотнительное кольцо. Для разделения водяной рубашки и масляной ванны, в нижней части гильзы устанавливается резиновое уплотнительное кольцо.
Поршень является одной из самых напряженных, в тепловом отношении, деталей двигателя. Поршень служит для восприятия давления газов и предачи его на поршневой палец, шатун и коленвал. Представляет собой металлический стакан в конструкции которого различают три части: верхняя часть – днище, часть поршня от верхней кромки верхнего поршневого кольца до нижней кромки нижнего поршневого кольца является уплотнительной частью и называется головкой поршня, третья часть поршня – направляющая часть, называются юбка поршня или тронк.
Поршни бывают цельной отливки и с отъемной головкой. Отъемные головки применяются на двигателях большой мощности. Для предупреждения стуков и перекосов поршней, изготовленных из алюминиевых сплавов, на поршне делаются компенсационные или вставки. Компенсационные вставки уменьшают тепловое расширение юбки поршня, что в значительной мере снижает износ непрогретых поршней.
Поршневой палец служит для шарнирного соединения поршня с шатуном. Поршневые пальцы имеют самые разнообразные конструктивные формы. Наиболее распространенный тип поршневого пальца редставляет собой цилиндр из легированной стали, который для уменьшения массы обычно изготавливается полым. Пальцы бывают трубчатой формы, и с коническими трубчатыми поверхностями.
Поршневые кольца бывают двух видов: компрессионные, предназначенные для уплотнения подвижного соединения поршень – цилиндр. Кольца прижимаются к стенкам цилиндров под действием сил упругости и давления газов, и создают при этом лабиринт, в местах прохода газов из надпоршневого пространства в картер. Число компрессионных колец зависит от быстроходности и мощности двигателя. Для различных двигателей число колец может изменяться от 2 до 7.
Маслосъемные кольца предназначены для снятия излишков масла со стенок цилиндра. Количество маслосъемных колец может изменяться от 1 до 3.
Шатуны: служат для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Соединяя поршень с коленчатым валом, шатун передает на него усилие, при этом подвергается действию переменной нагрузки, от действия давления и сил инерции. Шатуны изготавливают из углеродистой, или легированной стали, с последующей термической и механической обработкой. Шатун однорядного двигателя состоит из верхней головки, стержня, нижней головки, шатунных болтов и вкладышей.
Разъёмные подшипники скольжения. Предназначены для снижения износа шеек коленчатого вала. Различают коренные и шатунные разъёмные подшипники скольжения.
Коленчатый вал служит для восприятия усилия передаваемого от поршней и преобразования его в крутящий момент.
В конструкции коленчатого вала различают коренные и шатунные шейки. Шейки соединяются между собой щеками. На переднем конце коленчатого вала закрепляются распределительные шестерни, маслоотражательные кольца и храповик. Задний конец коленчатого вала несет на себе фланец для крепления маховика.
Маховик служит для вывода поршней из мертвых точек, а также для выравнивания скорости вращения коленчатого вала. Представляет собой массивный цилиндр изготавливаемый из чугуна или стали, на наружной поверхности которого напрессовывается зубчатый венец, служащий для привода маховика в движение от электростартера или пускового двигателя. Основную массу металла маховика располагают ближе к его ободу, для увеличения момента инерции маховика. Маховик закрепляется на фланце коленчатого вала при помощи болтов. Для предотвращения смещения маховика, относительно центра вращения используют центровочные пальцы. Коленчатый вал с маховиком в сборе подвергают статической и динамической балансировке.
Принцип действия кривошипно-шатунного механизма.
Газы, образовавшиеся при сгорании топлива в цилиндре, воздействуют на днище поршня. Под действием этого давления на поршне возникает усилие, которое перемещает поршень в цилиндре к нижней мертвой точке. Движение поршня через поршневой палец передается на шатун. Шатун при этом совершает сложное движение: верхняя головка шатуна перемещается возвратно поступательно вместе с поршнем, нижняя головка шатуна совершает вращательное движение. Усилие, передаваемое на шатун от поршня, передается на шатунную шейку коленчатого вала. Благодаря этому на коленчатом валу развивается крутящий момент пропорциональный усилию, действующему на поршень и радиусу кривошипа. Под действием этого крутящего момента коленчатый вал и маховик приходят во вращение. Движение деталей кривошипно-шатунного механизма в такте впуск, сжатие и выпуск происходит благодаря инерции, накопленной на маховике.
Техническое обслуживание кривошипно-шатунного механизма.
ЕО — постоянный контроль за работой двигателя. При появлении посторонних шумов и стуков двигатель должен быть остановлен для выявления причин появления посторонних шумов.
ТО-1.
1 проверка компрессии. Проводится на холодном двигателе. Производится при помощи компрессиметра. Коленчатый вал прокручивают при помощи электростартера, при нулевой подаче топлива. Наконечник компрессиметра, поочередно прикладывают к отверстиям каждого из цилиндров. Компрессия считается нормальной, если на различных цилиндрах нет разницы в показаниях компрессиметра более чем 0,1 МПа.
2 прослушивание двигателя при помощи стетоскопа.
Прослушивание проводят при прогретом двигателе, путем прикладывания наконечника стетоскопа к различным частям блока-картера и головки цилиндров. Стук поршневого пальца, прослушивают путем прикладывания наконечника стетоскопа к верхней половине цилиндра, и через головку блока цилиндров. Стук пальца отчетливый, резкий, металлический, усиливающийся с повышением частоты вращения и пропадающий при выключении цилиндра из работы.
Стук поршневых колец звонкий, но слабый. Прослушивается в средней части цилиндра. При изменении частоты вращения, звук практически не меняется, при выключении цилиндра из работы не пропадает.
При увеличении зазора в подшипниках коленчатого вала возникает глухой звук низкого тона, звук хорошо слышен при резком изменении частоты вращения, прослушивается в нижней половине блока.
Стук поршня слабый металлический. Хорошо прослушивается на блоке цилиндров в зонах соответствующих верхней и нижней мертвым точкам.
Если стуки двигателя слышны без стетоскопа, то двигатель следует немедленно остановить для ремонта.
ТО-2 операций не добавляется.
СО очистка деталей цилиндропоршневой группы от нагара.
Основные неисправности.
| неисправность | причина | Способ устранения |
| 1) Падение компрессии. | 1) закоксовывание или поломка компрессионных колец. | Слить масло, в цилиндр залить раскоксовывающую жидкость, выдержать 2-3 часа, произвести повторное измерение компрессии если компрессия не возросла, произвести разборку двигателя, заменить компрессионные кольца. |
| 2) чрезмерный износ деталей цилиндропоршневой группы. | Цилиндры расточить под следующий ремонтный размер, поршни и кольца заменить. | |
| 2) Увеличение компрессии. | Чрезмерный износ или поломка маслосъемных колец. | Замена изношенных деталей. |
| 3) Детонационное сгорание или преждевременные вспышки топлива. | 1) Повышенное нагароотложение на стенках цилиндра и поршнях. | Очистить детали цилиндропоршневой группы от нагара. |
| 2) кавитационный износ поршней и цилиндров. | Замена поврежденных деталей. | |
| 4) Падение мощности двигателя или двигатель не развивает обороты. | Чрезмерный износ деталей цилиндропоршневой группы | Замена изношенных деталей. Или применить метод ремонтных размеров. |
| 5) Падение давления масла. | Износ разъёмных подшипников скольжения (вкладышей) | Если шейки коленчатого вала достигли предельного состояния -применить метод ремонтных размеров: шейки коленчатого вала расточить, вкладыши заменить. Если нет то только заменить вкладыши. |
| 6) Утечка охлаждающей жидкости в картер. | Разрушение резиновых уплотнений на гильзах. | Замена изношенных деталей. |
| Разрушение прокладки головки блока цилиндров. | Замена поврежденных деталей. | |
| 7) Прорыв газов между блоком и головкой цилиндров. | 1) Разрушение прокладки головки блока цилиндров. | Замена изношенных деталей. При повреждении шлифованных поверхностей блока или головки восстановить плоскость разъёма шлифовкой. |
| 2) Деформация головки цилиндров. | ||
| 8) Прорыв газов в картер. | Чрезмерный износ поршневых колец. | Замена изношенных деталей. |
| 9) Повышенный расход масла. | Разбиты канавки поршневых колец. | Подобрать кольца соответствующего размера, либо заменить поршни с кольцами. |
Контрольные вопросы:
1 для чего предназначен кривошипно-шатунный механизм?
2 перечислите детали кшм.
3 каково назначение цилиндров.
4 чем отличается мокрая гильза от сухой.
5 перечислите составные части поршня.
6 какими способами поршневой палец может соединяться с поршнем и шатуном.
7 каково назначение разъёмных подшипников скольжения.
8 из каких частей состоит коленчатый вал.
9 каково назначение маховика.
10 как часто следует проверять компрессию в цилиндрах.
11 каким образом проводится прослушивание двигателя.
§16 Механизм газораспределения.
Предназначен: для открытия и закрытия впускных и выпускных отверстий в головке цилиндров, благодаря чему осуществляется заполнение цилиндров свежим зарядом воздуха, или горючей смеси и отведение отработавших газов.
Существуют клапанные, золотниковые и комбинированные механизмы газораспределения. Механизм клапанного распределения может быть с верхним или нижним расположением распределительного вала. По расположению клапанов различают механизмы с подвесными клапанами и с боковыми клапанами. По количеству клапанов в одном цилиндре различают 2, 3, 4 клапанные механизмы.
Устройство.
Механизм газораспределения состоит из:
1 распределительный вал.
Представляет собой металлический стальной стержень с кулачками и опорными шейками. Служит для управления движением клапанов.
2 толкатели. Предназначены для передачи движения от кулачка распределительного вала на штангу, коромысло, клапанный рычаг или клапан, в зависимости от конструкции механизма газораспределения. Толкатели бывают трех типов: цилиндрические, грибовидные и роликовые.
Толкатели могут изготавливаться с гидрокомпенсаторами или без них.
3 штанги. Предназначены для передачи движения от толкателя к коромыслу. Представляет собой стальной стержень с термообработанными наконечниками.
4 коромысло. Предназначено для передачи движения от штанги к клапану. Представляет собой двуплечий рычаг установленный на оси. Длинное плечо коромысла подвергается термической обработке, и называется боек. Короткое плечо коромысла изготавливается с резьбовым отверстием, в которое устанавливается регулировочный винт.
5 клапан служит для открытия и закрытия отверстия в цилиндре.
6 седло клапана служит для обеспечения герметичности внутренней полости камеры сгорания при закрытом клапане.
7 направляющая втулка служит для обеспечения правильной посадки клапана в седле.
8 клапанная пружина служит для обеспечения возврата деталей МГР в исходное положение по окончании действия кулачков распределительного вала.
9 тарелка клапанной пружины служит для удержания клапанной пружины в сжатом состоянии.
10 траверса обеспечивает синхронное открытие клапанов одного цилиндра.
Принцип действия.
При вращении коленчатого вала, движение через распределительные шестерни передается на распределительный вал. Передаточное отношение шестерён 1/2 . вместо распределительных шестерен могут использоваться цепные или ременные передачи. При вращении, рапределительный вал своими кулачками воздействует на толкатели. Через толкатели это воздействие передается на штанги и далее на коромысла. Коромысло поворачиваясь на своей оси передает движение на клапан. Клапан утапливается внутрь цилиндра и открывает отверстие в головке цилиндров. По окончании воздействия кулачков распределительного вала на толкатель клапан под действием клапанной пружины прижимается к своему седлу и закрывает отверстие в головке цилиндров.
Техническое обслуживание.
ЕО – постоянный контроль за работой двигателя. При появлении посторонних стуков и шумов, либо выстрелов в глушитель или впускной коллектор двигатель должен быть остановлен для диагностики и устранения неисправностей.
ТО-1
1 проверить и при необходимости отрегулировать осевое биение распределительного вала.
2 проверить и при необходимости отрегулировать тепловой зазор между бойком коромысла и клапаном. (Не выполняется в двигателях с гидрокомпенсаторами). Проверка осуществляется на холодном двигателе. Величина теплового зазора определяется в руководстве по эксплуатации. Поршень первого цилиндра устанавливается в верхнюю мертвую точку в конце такта «сжатие». Это определяется по моменту впрыска топлива на дизелях или по искре на двигателях с принудительным воспламенением. При помощи плоского щупа необходимой толщины, проверяется величина зазора. Щуп должен проходить между бойком коромысла и клапаном с небольшим усилием. Регулировка зазора производится при помощи винта. При выворачивании винта зазор увеличивается, при завинчивании – уменьшается. Следует помнить, что при затягивании контргайки, зазор несколько увеличивается, поэтому при регулировке, следует добиться небольшого закусывания щупа. После регулировки зазора на клапанах первого цилиндра, проворачивают коленчатый вал на необходимый угол, и переходят к регулировке зазора на следующем цилиндре по порядку работы.
2.1 по показаниям измерения компрессии произвести притирку клапанов. Приготавливается притирочный состав 1 часть порошка М14 или М16, 1,5 части дизельного топлива, 2 части моторного масла. Притирочный состав наносится на седло клапана, сам клапан при помощи коловорота с присосом, прижатый к седлу с усилием 20 кг проворачивается на 2/3 оборота, после чего клапан возвращается на 1/3 оборота без усилия, и далее вновь с усилием проворачивается на 2/3 оборота. Такими последовательными движениями клапан притирается до появления сплошной матовой полоски на тарелке клапана толщиной 1,5-2 мм. По окончании притирки всех клапанов производится проверка их герметичности.
ТО-2 проверка упругости клапанных пружин.
СО
1 после очистки деталей цилиндропоршневой группы от нагара притереть клапана.
2 проверить состояние направляющих втулок клапанов.
Основные неисправности механизма газораспределения.
| неисправность | причина | Способ устранения |
| Двигатель не развивает полной мощности. | Клапаны неплотно прилегают к седлам | Проверить упругость клапанных пружин; при несоответствии заменить; если пружины в порядке провести притирку клапанов. |
| Уменьшенный тепловой зазор между бойком коромысла и клапаном. | Отрегулировать тепловой зазор. | |
| Стук при работе двигателя. | Увеличенный зазор между бойком коромысла и клапаном. | Отрегулировать тепловой зазор. |
| Выстрелы в карбюратор или глушитель. | Уменьшенный тепловой зазор между бойком коромысла и клапаном. | Отрегулировать тепловой зазор. |
| Невозможность установки теплового зазора. | Погнуты штанги или клапаны | Заменить поврежденные детали. |
| Увеличенное осевое перемещение распределительного вала | Отрегулировать осевое перемещение. | |
| Повышенный расход масла. | Износ направляющих втулок или маслосъемных колпаков | Заменить изношенные детали. |
| Перегрев двигателя, двигатель не развивает мощности. | Сбиты фазы газораспределения. | Отрегулировать положение распределительного вала. |
§17 Система питания. Карбюратортый двигатель.
Система питания предназначена для очистки топлива и воздуха, приготовления топливо-воздушной смеси требуемого состава, и отведения отработавших газов.
Из топливного бака 1 через систему фильтрации 4 топливо попадает в подкачивающий насос 5. Насос перекачивает топливо в поплавковую камеру карбюратора 7. В карбюраторе топливо смешивается с воздухом, образуя смесь требуемого состава. Топливовоздушная смесь попадает в цилиндр, где сгорая превращается в отработавшие газы. Отведение газов осуществляется через глушитель 13 и искрогаситель. Иногда система выпуска дополняется нейтрализатором отработавших газов.
Топливный бак. Служит для хранения запаса топлива. Представляет собой емкость произвольной формы, изготавливаемую из штампованных стальных листов. В верхней части топливного бака устраивается отверстие, закрываемое пробкой – заправочная горловина. Для первичной очистки топлива к заправочной горловине припаивается металлическая сетка. В пробке заливной горловины устраивается отверстие, через которое топливный бак сообщается с атмосферой. Для предотвращения попадания пыли из окружающей среды в топливо в отверстие устанавливается войлочный фильтр. В нижней части топливного бака монтируется топливопровод, соединяющий бак с фильтром грубой очистки. Для возможности удаления отстоя в нижней части топливного бака устраивается резьбовое отверстие, закрываемое пробкой, или краном. Внутри топливного бака располагается датчик уровня топлива.
Фильтр грубой очистки. Служит для очистки топлива от воды и механических примесей. Представляет собой фильтр-отстойник. Топливо попадающее внутрь фильтра, задерживается в нем на некоторое время, вода и механические примеси тонут и оседают на дне фильтра, а топливо очищенное таким образом отправляется дальше по системе. В нижней части фильтра устраивается резьбовое отверстие, закрываемое пробкой или краном. Через это отверстие сливается отстой.
Фильтр тонкой очистки. Служит для окончательной очистки топлива от механических примесей. Представляет собой фильтр с фильтрующим элементом. В фильтрах такого типа используются бумажно картонные, сетчатые фильтрующие элементы, также встречаются элементы из прессованной керамики.
Топливный насос. На карбюраторных двигателях преимущественно применяются диафрагменные насосы. В некоторых случаях используются насосы центробежного типа.
Рабочим элементом диафрагменного насоса является упруго-демпфирующий элемент – диафрагма, которая разделяет внутреннюю полость насоса на две части. В верхнюю часть насоса подводится топливо. Там врезаются всасывающий и нагнетательный патрубки, снабженные обратными клапанами. В нижней части насоса располагается его привод. Насос приводится в движение кулачковым механизмом, чаще всего эксцентрик привода насоса располагается на распределительном валу. При вращении эксцентрика, движение через толкатель и пружину передаётся на диафрагму. Двигаясь в насосе вверх мембрана выжимает топливо в нагнетательный топливопровод. Совершая обратное движение мембрана создает в топливной полости разрежение, под действием которого нагнетательный клапан насоса закрывается, а всасывающий клапан открывается, и топливо заполняет внутреннюю полость насоса. При заполнении поплавковой камеры карбюратора, отток топлива из насоса прекращается, и насос переходит в режим холостого хода. Толкатель при своем движении сжимает пружину, мембрана при этом не перемещается.
Карбюратор.
Карбюратор предназначен для приготовления топливовоздушной смеси, требуемого состава, на всех режимах работы двигателя.
1 – поплавковая камера, 2 – поплавок, 3 – отверстие поплавковой камеры, 4 – игольчатый клапан, 5 – топливопровод, 6 – топливный бак, 7 – впускной коллектор, 8 – впускной клапан, 9 – цилиндр, 10 – дроссельная заслонка, 11 – смесительная камера, 12 – диффузор, 13 – воздушный фильтр, 14 – воздушная заслонка, 15 – впускной трубопровод, 16 – распылитель, 17 – топливный жиклер
Топливо от насоса попадает в попадает в поплавковую камеру 1 и заполняет её. Поплавок 2 в камере поднимается вверх и воздействует на игольчатый клапан 4. При достижении заданного уровня топлива, игольчатый клапан прижимается к своему седлу, и подача топлива прекращается. По мере расхода топлива поплавок 2 опускается вниз, игольчатый клапан 4 отходит от седла и подача топлива возобновляется. Таким образом поддерживаеся постоянный уровень топлива в поплавковой камере 1. Уровень устанавливается таким, что-бы при неработающем двигателе топливо не вытекало из распылителя 16, а находилось на 1,5-2 мм ниже его среза. При работе двигателя в смесительной камере 11 создается разрежение, которое вызывает подъём уровня топлива в распылителе. Топливо фонтаном выбрасывается в смесительную камеру, где подхватывается потоком воздуха. Воздух, двигающийся со скоростью 20-25 м/с, разбивает топливо на мельчайшие капли, превращая смесь в туманообразное состояние. Это состояние называется карбюрация. Количество топливовоздушной смеси подаваемой в цилиндры регулируется дроссельной заслонкой 10. Качественный состав смеси регулируется воздушной заслонкой 14. Для обеспечения работы двигателя в различных режимах, карбюратор снабжается следующими системами:
система пуска обеспечивает обогащение топливовоздушной смеси в режиме пуска;
система холостого хода – обеспечивает образование топливовоздушной смеси при закрытой дроссельной заслонке;
главная дозирующая система – обеспечивает обеднение рабочей смеси в режиме средних нагрузок;
экономайзер – обеспечивает обогащение рабочей смеси в режиме максимальных нагрузок;
ускорительный насос – улучшает приемистость двигателя.
Воздушный фильтр.
Очистка воздуха в этих фильтрах осуществляется в три ступени: первая ступень центробежная очистка. Воздух попадая в фильтр направляется на лопатки завихрителя. Двигаясь в верхней части фильтра по спирали, воздух освобождается от большей части механических примесей. Частицы пыли под действием центробежных сил отбрасываются к периферии фильтра и оседают в отстойнике. Очищенный таким образом воздух засасывается в нижнюю часть фильтра, где соприкасается с маслом. Оставшиеся частицы пыли улавливаются маслом, а воздух пройдя через фильтрующие элементы попадает в воздуховод, а далее в карбюратор.
Глушитель служит для снижения уровня шума двигателя.
Искрогаситель служит для улавливания частиц сажи, вылетающих из цилиндра.
Техническое обслуживание системы питания.
ЕО
1 перед началом работы проверить систему на отсутствие утечек топлива.
2 закачать поплавковую камеру карбюратора насосом ручной подкачки.
Во время работы, при появлении запаха топлива, двигатель остановить, найти причину появления запаха и устранить.
По окончании работы слить отстой из фильтра отстойника. Топливные баки полностью заправить.
ТО-1 проверить состояние и крепление всех элементов системы питания; отрегулировать длину тяг дроссельной заслонки; оценить состояние, при необходимости заменить фильтр тонкой очистки.
ТО-2 проверить давление развиваемое насосом (0,01-0,015 МПа).
Карбюратор снять, разобрать, каналы карбюратора продуть сжатым воздухом, поплавок проверить на герметичность (проверка осуществляется путем погружения поплавка в нагретую воду), проверить пропускную способность жиклеров на стенде, жиклеры с несоответствующей пропускной способностью заменить, проверить герметичность клапанов (игольчатого и экономайзера), клапан не должен пропускать более четырех капель воды в минуту. Карбюратор собрать. Проверить уровень топлива в поплавковой камере, при необходимости отрегулировать. Отрегулировать карбюратор на малую частоту вращения холостого хода. Такой регулировкой карбюратора стараются достичь минимального расхода топлива на холостом ходу. Регулировку осуществляют винтом состава смеси и винтом ограничивающим закрытие дроссельной заслонки. Перед началом регулировки необходимо убедиться в исправности системы зажигания. Двигатель должен быть прогрет до температуры 75-80 С. В результате регулировки двигатель должен устойчиво работать при скорости вращения коленчатого вала400-450 об/мин, а при резком открытии и закрытии дроссельной заслонки не должен глохнуть. Последовательность регулировки: заворачивают винт холостого хода до упора, а затем отворачивают его на 2-3 оборота. Устанавливают упорный винт дроссельной заслонки в положение, в котором достигается минимальная устойчивая частота вращения коленчатого вала. Далее не меняя положения винта заслонки, вращают винт регулировки состава смеси, добиваясь при этом наибольшей частоты вращения коленчатого вала. Затем вновь уменьшают частоту вращения до минимально устойчивой, вращением упорного винта дроссельной заслонки. Эти операции повторяются до тех пор, пока винт регулировки состава смеси не приведет к увеличению оборотов коленчатого вала.
СО — промыть топливный бак. Отрегулировать датчик уровня топлива.
Основные неисправности.
| неисправность | причина | Способ устранения |
| Двигатель не запускается | Отсутствует топливо | дозаправить |
| Засорено отверстие пробки топливного бака | прочистить | |
| Загрязнение фильтра тонкой очистки | замена | |
| Повреждение топливного насоса | замена | |
| Залегание иглы в положении заперто | замена | |
| Неустойчивая работа двигателя, из выхлопной трубы идет дым черного цвета | Карбюратор приготавливает обогащенную или богатую смесь: поврежден поплавок, засорен воздушный жиклер, поврежден клапан экономайзера, повреждение вакуумного клапана, залегание иглы в положении открыто, чрезмерное засорение воздушного фильтра. | |
| Неустойчивая работа двигателя, сопровождаемая вспышками в карбюратор | Система приготавливает обедненную или бедную смесь. |
§18 Система питания дизелей.
Система питания предназначена для очистки топлива и воздуха, раздельной подачи их в цилиндры в требуемом соотношении и отведения отработавших газов.
Топливный тракт. Из топливного бака по топливопроводу низкого давления топливо попадает в фильтр грубой очистки, пройдя первичную очистку в ФГО, топливо попадает в топливный насос низкого давления (ТННД). ТННД перекачивает топливо через фильтр тонкой очистки в топливный насос высокого давления (ТНВД). ТНВД отправляет топливо к форсункам под высоким давлением. Форсунки распыляют топливо в цилиндрах.
Воздушный тракт. В цилиндр воздух попадает пройдя через воздушный фильтр и компрессор. Компрессор может приводиться в действие турбиной (турбокомпрессор) или отдельным гидро- или электродвигателем.
Выпускной тракт. Отработавшие газы из цилиндра выходят в атмосферу, пройдя через турбину, глушитель и искрогаситель. Нередко выпускной тракт дополнительно оснащается нейтрализатором отработавших газов.
Современные двигатели оснащаются перепускными клапанами, которые соединяют впускной и выпускной коллекторы в случае превышения температуры горения в цилиндре. При этом во впускной коллектор подмешиваются отработавшие газы, и температура горения в цилиндре снижается. Это позволяет снизить токсичность выхлопных газов.
Топливный бак. Предназначен для хранения запаса топлива. Представляет собой емкость изготавливаемую из штампованных стальных листов. В верхней части бака находится горловина с сетчатым фильтром.В нижней части топливного бака монтируется сливной кран, Внутри топливного бака устанавливается датчик уровня топлива.
Фильтр грубой очистки. Предназначен для очистки топлива от воды и механических примесей. Представляет собой фильтр отстойник. Топливо попадая внутрь этого фильтра, некоторое время в нем находится. Поскольку вода и механические примеси тяжелее топлива, они оседают на дно этого фильтра. В нижней части фильтра отстойника имеется резьбовое отверстие, закрываемое пробкой. Через это отверстие сливается отстой.
Топливопрокачивающий насос (ТННД). Предназначен для прокачивания топлива через фильтр тонкой очистки, и подачи его во впускной коллектор ТНВД. На дизелях применяются топливопрокачивающие насосы плунжерного типа.
Плунжер насоса приводится в движение от эксцентрика кулачкового вала ТНВД, и совершает внутри гильзы возвратно поступательные движения. Двигаясь внутрь гильзы, плунжер создает избыточное давление, при этом всасывающий клапан прижимается к своему седлу, а нагнетательный клапан открывается, и топливо отправляется, в подплунжерную полость насоса. Обратное движение плунжера, осуществляемое за счет возвратной пружины, вызывает появление разрежения внутри гильзы. При этом нагнетательный клапан закрывается, а всасывающий открывается, и топливо заполняет внутреннюю полость насоса. Топливо из подплунжерной полости выжимается через фильтр тонкой очистки во впускной коллектор ТНВД
Топливопрокачивающий насос включает в себя насос ручной подкачки топлива. Ручной насос это насос поршневого типа, принцип действия которого аналогичен вышерассмотренному.
Фильтр тонкой очистки предназначен для окончательной очистки топлива, подаваемого к топливному насосу высокого давления. Представляет собой фильтр с фильтрующим элементом. Фильтрующие элементы изготавливаются бумажно-картонные, пластинчато-щелевые, прессованные керамические. Фильтрующий элемент этого фильтра улавливает механические примеси размером 1 мкм и более.
Топливный насос высокого давления предназначен для подачи топлива к форсункам под высоким давлением. ТНВД обеспечивает подачу равных, дозированных порций топлива в строго определенные моменты времени, к каждому цилиндру, в соответствии с диаграммой работы двигателя.
Принцип действия ТНВД.
От коленчатого вала двигателя, через распределительные шестерни и муфту опережения впрыска приводится во вращение кулачковый вал ТНВД. Вал своими кулачками воздействует на толкатели и приводит в движение плунжеры. Плунжеры совершают возвратно – поступательное движение внутри гильз. При движении плунжера 2 вниз, в надплунжерной полости создается разрежение. Как только верхняя кромка плунжера 2 откроет впускное отверстие 11, топливо заполнит внутреннюю полость гильзы. При движении плунжера 2 вверх, на начальном этапе, топливо выдавливается во впускное отверстие 11. Когда верхняя кромка плунжера 2 закроет верхний край впускного отверстия 11, в надплунжерной полости резко возрастет давление. Открывается нагнетательный клапан 6, и топливо под высоким давлением поступит к форсунке. Как только винтовая отсечная кромка пересечет нижний край перепускного отверстия 4, давление в надплунжерной полости резко упадет. Топливо будет перепускаться по образовавшемуся каналу в перепускное отверстие. Подача топлива к форсунке прекратится, так как закроется нагнетательный клапан. Этот момент времени называется моментом отсечки подачи топлива. В этот момент заканчивается активный ход плунжера, и дальнейшее его движение вверх осуществляется вхолостую, без подачи топлива. Количество подаваемого топлива регулируется изменением положения плунжера в гильзе. При повороте плунжера вокруг своей оси изменяется момент прохождения винтовой отсечной кромкой плунжера нижнего края перепускного отверстия. Топливные насосы высокого давления снабжаются регулятором оборотов дизеля. Это устройство поддерживает постоянные обороты двигателя при изменении нагрузки.
Назначение и принцип действия форсунки.
Форсунка предназначена для мелкого распыливания топлива подаваемого в цилиндр. Из топливопровода высокого давления топливо попадает в канал корпуса форсунки и далее в канал распылителя. Во время активного хода плунжера ТНВД давление в подъигольной полости распылителя становится достаточным для преодоления сопротивления пружины, которая прижимает иглу к своему седлу. Игла поднимается вверх и отверстия распылителя открываются. Через эти отверстия топливо под высоким давлением впрыскивается в цилиндр. Высокая скорость движения впрыскиваемого топлива, разбивает струю на мельчайшие капли. В цилиндре образуется топливовоздушная смесь в туманообразном состоянии. Капли топлива очень быстро испаряются, образуя рабочую смесь, которая воспламеняется и сгорает. По окончании активного хода плунжера давление в топливопроводе высокого давления падает, игла вновь прижимается к своему седлу, и происходит отсечка подачи топлива.
Турбонаддув.
Служит для подачи воздуха в цилиндр под избыточным давлением. Это позволяет увеличить мощность двигателя, при тех же массогабаритных показателях на 30-40%. Улучшаются условия сгорания топлива, увеличивается коэффициент полезного действия двигателя.
Турбонаддув приводится в движение отработавшими газами двигателя, которые попадают на крыльчатку турбины и приводят её во вращение, вместе с турбиной начинает вращаться крыльчатка компрессора, которая засасывает воздух от воздушного фильтра, и нагнетает воздух во впускной коллектор.
Техническое обслуживание системы питания.
ЕО
1 перед началом работы проверить систему на отсутствие утечек топлива.
2 прокачать систему питания насосом ручной подкачки.
Во время работы, при появлении запаха топли
Кривошипно-ползунковый механизм
Кривошипно-ползунковый механизмНАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ УКАЗАТЕЛЬНОЙ СТРАНИЦЫ
КОЛЕСНО-СЛАЙДЕРНЫЙ МЕХАНИЗМ
В. Райан 2002 — 2020
| ФАЙЛ PDF — НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ ПЕЧАТИ РАБОЧЕГО ЛИСТА | |
Этот механизм состоит из трех важных частей: Кривошип, который является вращающийся диск, ползунок который скользит внутри трубки и шатуна который соединяет части вместе. | |
При движении ползуна вправо шатун толкает колесо по кругу на первые 180 градусов вращения колеса. Когда ползунок начинает двигаться обратно в трубку, шатун тянет колесо вращается, чтобы завершить вращение. | |
| Альтернативная компоновка кривошипа и ползуна | |
Найдите еще два примера кривошипа и ползуна механизмы, нарисуйте схемы и используйте примечания, чтобы объяснить, как они работают. | |
НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ УКАЗАТЬ МЕХАНИЗМЫ СТРАНИЦА | |
Кривошипно-шатунный механизм — обзор
14.1 Гидравлическая система шагового винта корабля
Судовой гребной винт преобразует энергию главного двигателя корабля в кинетическую энергию корабля. Как показано на рис. 14.1, когда главный двигатель тянет гребной винт для вращения с угловой скоростью w, гребной винт отталкивает воду слева от судна в направлении корабля, так что корабль получает тягу p , которая перемещает вправо.
Рисунок 14.1. Принципиальная схема винта шага.
Чтобы более эффективно отбрасывать воду и создавать большую тягу, лопасть гребного винта должна иметь спиральную поверхность.Таким образом, пересечение цилиндрической поверхности, которая соосна гребному винту и лопасти гребного винта на рис. 14.1F, представляет собой спиральную линию. Если треугольник с основанием 2p r и высотой H 1 , как показано на рис. 14.1G, катится по цилиндрической поверхности с радиусом r , скошенная кромка этого треугольника становится спиралью. показано на рис. 14.1F. H 1 и q 1 называются углом наклона и винтовой линии этой спирали соответственно.
На рис. 14.1F поперечное сечение лопасти, прорезанное цилиндрической поверхностью, соосной с винтом, известно как сечение лопасти. Некоторые лопасти гребных винтов могут регулировать свое вращение вокруг гребного вала r. До и после вращения, если поверхность цилиндра с радиусом r открывается в плоскость, тогда профиль лопасти такой, как показано на рис. 14.1G 1, 2. Сравнение показывает, что шаг передается от H 1 на H 2 , а угол наклона переносится с q 1 на q 2 .От этого происходит название винт шага.
Как показано на рис. 14.1E, кривошипно-шатунный механизм ползуна является обычно используемым поворотно-лопастным механизмом. Когда толкатель 1 движется в осевом направлении, скользящий блок 2 приводится в движение для скольжения в канавке, затем ползун 2 приводит в движение кривошип 3 и лопасть, соединенную с кривошипом 3, чтобы вращаться вокруг вала гребного винта с помощью вала штифта для регулировки шага лезвие. Когда весло настроено на состояния, показанные на рис. 14.1A, B, C и D, соответствующая скорость корабля — вперед, замедление, остановка и отступление.Вышеуказанные характеристики шагового винта дают ему следующие основные преимущества:
- 1.
В любых навигационных условиях мощность главного двигателя может быть полностью использована, чтобы увеличить выносливость корабля.
- 2.
При условии, что направление и скорость главного двигателя постоянны, гребной винт шага может изменять навигационное состояние судна, регулируя шаг. Таким образом, время и расстояние, необходимое для изменения состояния плавания корабля, сокращаются, а маневренность корабля значительно улучшается.
- 3.
Когда судно меняет навигационное состояние, скорость и управляемость главного двигателя могут быть полностью неизменными. Таким образом, можно значительно уменьшить количество запусков и регулировку частоты вращения основного двигателя, что продлевает срок службы основного двигателя.
- 4.
После использования гребного винта шага, если судно использует дизельный двигатель в качестве основного двигателя, весь набор реверсивного оборудования может быть исключен; если в качестве основного двигателя используется газовая турбина, нет необходимости устанавливать отдельный реверсивный двигатель.В результате легко реализовать автоматизацию управления главным двигателем.
Недостаток в том, что механизм сложен и, следовательно, создает ряд проблем. Это необходимо учитывать при проектировании гидравлической системы.
Требования к гидравлической системе винта шага следующие:
- 1.
Жизнеспособность силового агрегата требует, чтобы гидравлическая система гребного винта шага приняла соответствующие технические меры для его удовлетворения.Например, для устранения сбоев питания всего корабля, сбоев управления и других серьезных сбоев обычно используется несколько источников энергии. Кроме того, должны быть созданы взаимные помехи между источниками энергии и устройствами защиты.
- 2.
Гидравлическая система гребного винта с регулируемым шагом является более крупной силовой системой на корабле, и внешняя нагрузка сильно варьируется. Как показано на рис. 14.2, давление в системе относительно высокое, когда шаг изменяется, и давление низкое, когда шаг стабильный, особенно когда скорость нормальная, давление масла приближается к нулю.Когда шаг регулируется, производительность насоса большая, но когда шаг стабильный, насосу нужно только компенсировать утечку в системе. Следовательно, необходимо настроить разгрузочный контур, чтобы уменьшить потери мощности и нагрев масла в системе.
Рисунок 14.2. Напорные характеристики гидросистемы винта шага на регулируемом и стабильном шаге.
- 3.
Когда лопасть отрегулирована на требуемый шаг, она должна иметь возможность «заблокироваться» для достижения «стабильного шага», поэтому следует установить схему блокировки.Когда лопасть переходит от положительного шага к нулевому, гидродинамический момент представляет собой активный крутящий момент (состояние отрицательного крутящего момента), который должен быть в состоянии предотвратить чрезмерное вращение лопасти вокруг вала гребного винта.
- 4.
Чтобы уменьшить массу и размер системы (особенно размер корпуса гребного винта), в большинстве гидравлических систем используется среднее и высокое давление, поэтому необходимо решить некоторые технические проблемы большого масштаба. диаметр высокоскоростного поворотного шарнира.
- 5.
Существуют определенные требования к диапазону шага, времени и точности шагового винта.
В дополнение к вышесказанному, гидравлический удар системы должен быть небольшим, способным предотвратить проникновение морской воды в корпус гребного винта, простым в обслуживании и экономичным. Кроме того, следует установить индикатор угла наклона спирали.
Гидравлическая система винта шага такая же, как гидравлическая система рулевого двигателя; бывают также открытого типа, закрытого типа, открытого и закрытого контура.Обычно используется замкнутая система. В следующих разделах анализируются две типичные гидравлические системы гребного винта шага.
14.1.1 Открытая система
На рис. 14.3 показана открытая гидравлическая система гребного винта шага. Эта открытая система была представлена компанией KAMEWA, Швеция. Схема системы представлена на рис. 14.3А. Фактический угол винта q 2 , управляемый гидроцилиндром 15 шага, сравнивается с требуемым углом спирали q 1 основной команды после обратной связи и преобразуется в сигнал напряжения u q , который отражает ошибку угла наклона винтовой линии. q 1 — q 2 .После того, как сигнал напряжения u q усилен фазочувствительным выпрямителем, можно управлять коммутацией и размером открытия пропорционального электромагнитного реверсивного клапана 8, чтобы контролировать положительный и отрицательный полюс угла спирали и скорость шага винт регулируемого шага.
Рисунок 14.3. Открытая гидравлическая система с гребным винтом регулируемого шага.
Например, ручка используется для поворота потенциометра на угол в определенном направлении.Если есть ошибка между желаемым углом спирали и фактическим углом спирали — то есть сигнал ошибки u q с определенной полярностью вводится в систему — тогда пропорциональный электромагнит D 2 входов клапана 8 ток I 2 соответствует u q . Клапан 8 смещен вправо и открывается пропорционально I 2 , а масло, выпускаемое насосом 1 и 2 , поступает в правую камеру цилиндра 15 с правой стороны клапанов 8, 10. и 14.Возвратное масло в левой камере цилиндра 15 проходит через клапан 9 и правую сторону клапана 8 в топливный бак. Шток поршня цилиндра 15 регулировки шага выдвигается, чтобы толкать шток механизма поворотной лопасти на фиг. 14.1E, заставляя лопасти вращаться вокруг вала гребного винта до тех пор, пока лопасть не будет отрегулирована на желаемый угол спирали q 1 . Затем сигнал ошибки u q исчезает, клапан 8 возвращается в среднее положение, а клапан 14 блокирует правую камеру гидроцилиндра 15 шага для поддержания стабильного шага.
На рис. 14.3 клапан 13 используется для определения управляющего давления цилиндра шага. Рабочее давление цилиндра шага в стабильном шаге ниже; максимальное — 3 МПа. Следовательно, управляющее давление масла регулируемого насоса 1 и 2 низкое, а насос 1 и 2 работают с небольшой мощностью, чтобы дополнить потребность в утечке цилиндра с регулируемым шагом. При регулировке расстояния рабочее давление цилиндра 15 выше, а максимальное — 7.5 МПа. В это время более высокое управляющее давление заставляет насосы 1 и 2 достигать максимальной производительности для удовлетворения потребности в быстром регулировании. Следовательно, система представляет собой систему, адаптирующуюся к потоку, с меньшими потерями энергии.
При фиксированном шаге обратный клапан 14 гидравлического управления используется для блокировки правой камеры цилиндра 15. Если шаг остается стабильным в течение длительного времени, угол спирали лопасти уменьшается из-за утечки масла под давлением правого цилиндра. камера, клапан 8 переставляется в правильное положение, затем насос 1 и 2 с небольшим потоком через правую сторону клапана 8 заполняет правую камеру цилиндра маслом.
В системе используется конструкция с резервированием, и надежность системы относительно высока. Даже если насос 1 или 2 поврежден, система все равно может работать; односторонние клапаны 2 и 3 используются для предотвращения столкновения двух насосов. Если пропорциональный электромагнитный распределитель 8 поврежден, пока электромагнит D 3 и D 4 находятся под напряжением, то клапаны 9 и 10 закрыты, а клапан 7 находится в управлении. Когда электромагнит клапана 7 поврежден, клапан 7 также может управляться вручную.Когда вся система повреждена, весло для измерения расстояния можно отрегулировать на положительный шаг с помощью ручного насоса 3 . Клапан 16 служит предохранительным клапаном для системы, а клапан 1 — предохранительным клапаном для насоса с регулируемым контуром 1 и 2 . Клапаны 1 и 16, челночный клапан 13 и клапаны 9 и 10 вставляются в один и тот же блок клапанов картриджа. Клапаны 7 и 8 и реле давления 5 и 6 соединены пластинчатым типом и также расположены на поверхности блока плунжерных клапанов.Поэтому степень интеграции этой системы очень высока.
14.1.2 Замкнутая система
На рис. 14.4 показана замкнутая гидравлическая система двухшагового гребного винта с замкнутым контуром управления. Ниже анализируется принцип работы одной гидравлической системы гребного винта.
Рисунок 14.4. Закрытая гидросистема с винтом регулируемого шага.
Гидравлическое масло, отводимое вспомогательным насосом C 1 и C 2 , делится на три маршрута: один используется для управления регулируемым механизмом главного насоса A 1 , A 2 и A 3 ; через односторонний клапан 1 или 2 масло заливается в низковольтную сторону главной цепи; а левый переливается через предохранительный клапан 8, а затем возвращается в резервуар после прохождения через корпус насоса основного насоса для охлаждения основного насоса.Клапан 8 используется для регулировки рабочего давления вспомогательного насоса.
Когда вводится сигнал полярной ошибки, соленоидный клапан 10 меняет направление влево. Масло, выпускаемое вспомогательным насосом, поступает в цилиндр 12 через клапан 10 и заставляет регулируемый механизм насоса A 1 отклоняться из нулевого положения в другое направление. Таким образом, масло, выпускаемое правой камерой насоса A 1 , делится на два пути: один в малую камеру цилиндра B 1 ; а другие плечи открывают клапан 5 через масляный контур гидравлического контрольного обратного клапана 5 (пунктирная линия на рисунке), таким образом возвращая масло в цилиндр B 1 большая полость, за исключением насоса A 1 всасывание масла, излишек масла может обратный поток в бак через клапан 5 и обратный клапан 7.Шток цилиндра B 1 перемещается вправо для регулировки шага. Когда лопасть гребного винта достигает желаемого шага, сигнал ошибки исчезает, клапан 10 возвращается в среднее положение, а пружина в цилиндре 12 заставляет регулируемый механизм главного насоса A 1 вернуться в нулевое положение. На этом этапе насос A1 эквивалентен запорному клапану для поддержания шага.
В условиях отрицательного момента насос A 1 находится в состоянии гидравлического двигателя. Он затягивает вращение гребного винта вместе с основным тянущим насосом, чтобы избежать превышения скорости вращения лопастей вокруг гребного вала.Это также называется «ограничением скорости регенерации», и эффективность системы высока.
Односторонние клапаны на вспомогательном насосе C 1 и выход C 2 используются для предотвращения взаимодействия двух насосов друг с другом. Односторонние клапаны 3 и 4 и перепускной клапан 6 вместе образуют двунаправленный предохранительный клапан. При выходе из строя основного насоса A 1 или A 2 вместо него можно использовать основной насос A 3 . Когда соленоидный клапан 10 выходит из строя, ручной реверсивный клапан 11 может использоваться в аварийном режиме.Следовательно, надежность системы относительно велика.
Механизмы: кривошипно-поршневые — BirdBrain Technologies
На этом уроке вы расширите кривошипно-шатунный механизм, чтобы создать кривошипно-поршневой механизм. Посмотрите это видео, чтобы увидеть, как это будет выглядеть.
Этот механизм состоит из четырех частей:
- Кривошип прикреплен к двигателю, который его вращает.
- Шток прикреплен к кривошипу и поршню на шарнирах , которые могут свободно вращаться.
- Направляющая зафиксирована на месте; его цель — заставить поршень двигаться по прямой. Поршень может свободно двигаться вверх и вниз по линии, но не может вращаться.
При вращении кривошипа поршень движется вверх и вниз в линейном возвратно-поступательном движении. Кривошипно-поршневая система преобразует вращательное движение в поступательное. Линейное движение может быть вертикальным или горизонтальным (или в другом направлении), в зависимости от ориентации направляющей.
Необходимые материалы
Бумажный шаблон (см. Материалы для учителей)
При печати шаблона обязательно распечатайте его в реальном размере (без масштабирования) на 8.Бумага 5 x 11 дюймов. Вы будете использовать шаблон, чтобы вырезать картон, как показано в приведенных ниже инструкциях. Обязательно используйте картон толщиной менее дюйма.
Другие материалы
- кривошипно-шатунный механизм (из урока кривошипа)
- 1 Фрикционный колышек оси Technic
- 1 Балка Technic 13M
- очиститель труб
- линейка или рулетка
- секундомер
Сборка кривошипно-поршневого механизма
- Для этого урока вам понадобится кривошипно-шатунный механизм.Если вы еще не закончили урок по проверке кривошипа, сделайте это в первую очередь.
- Затем используйте это видео, чтобы собрать кривошипно-поршневой механизм.
- Присоедините двигатель к порту двигателя 1 на доске Hummingbird. Напишите простую программу для включения мотора. Наблюдайте за движением механизма.
Построение графика положения поршня
Подумайте о запуске таймера при включении мотора. По прошествии секунд кривошип вращается, а поршень перемещается вверх и вниз.Мы могли бы построить график со временем по оси абсцисс и положением поршня по оси ординат. Этот график будет выглядеть примерно так, как изображенная ниже кривая.
На рисунке выше показан только один оборот кривошипа. По мере того как кривошип вращается снова и снова, эта кривая будет повторяться. Этот тип периодического движения называется волной.
- Самая высокая точка волны называется пиком , а самая низкая точка называется впадиной . Обозначьте один пик и одну впадину на графике выше.
- Расстояние между пиком и впадиной называется высотой волны . Обозначьте высоту волны на графике выше.
- Как определить высоту волны поршня? Измерьте это значение, а затем сравните свой метод и ответ со своими одноклассниками.
- Волну часто описывают по амплитуде, а не по высоте. Амплитуда составляет половину высоты волны. Найдите амплитуду поршневой волны.
Изменение длины кривошипа
Теперь вы исследуете, как можно изменить волну поршня, изменив длину кривошипа.Вы можете изменить длину рукоятки, используя другие отверстия по ее длине.
- Переместите соединительный штифт на конце кривошипа в соседнее отверстие.
- Измерьте амплитуду поршневой волны.
- Снова измените длину рукоятки. На этот раз поместите соединительный штифт между двумя соединительными штифтами, которые соединяют кривошип с адаптером двигателя.
- Измерьте амплитуду поршневой волны.
- Как амплитуда поршневой волны связана с длиной кривошипа?
- Может ли шток быть короче кривошипа? Почему или почему нет?
Период поршневой волны
Период времени между одним пиком и следующим называется периодом волны.
- Установите 20 оборотов двигателя.
- Воспользуйтесь секундомером, чтобы измерить, сколько времени нужно кривошипу, чтобы повернуться 10 раз.
- Какой период волны?
- Заполните таблицу ниже.
- Как период волны связан со скоростью двигателя? Угадайте период скорости 50 и подтвердите свой ответ.
- Проверьте свой ответ на предыдущий вопрос. Насколько близко было ваше предсказание?
Использование кривошипов и поршней для создания роботов
Кривошипно-поршневые механизмы используются в роботах для линейного движения в определенном направлении.Например, в этом видео показан проект, в котором поршень используется для перемещения персонажа вверх и вниз. Можете ли вы определить детали механизма на видео? Эта роботизированная черепаха также использует кривошип и поршень. Что может быть внутри панциря черепахи?
Теперь испытайте это на своем собственном роботе! Как далеко вы хотите переместить поршень? Какой длины должны быть кривошип и шатун, чтобы это произошло? Помните, что поршень не должен двигаться только вертикально или горизонтально. Он может двигаться по прямой в любом направлении!
Получение дополнительной информации
- Кривошипно-ползунковый механизм: на этом веб-сайте показано движение кривошипно-поршневого механизма и описаны его части. Дизельный двигатель
- : В этом видео показано, как дизельный двигатель использует кривошипно-поршневой механизм в автомобиле или грузовике. В этом случае взрыв топлива вызывает поступательное движение поршня, и механизм преобразует это движение для вращения колес транспортного средства.
Как работает рычажный механизм с 4 стержнями? — MVOrganizing
Как работает рычажный механизм с 4 стержнями?
Четырехзвенная связь, также называемая четырехзвенной, представляет собой простейшую подвижную связь с замкнутой цепью.Он состоит из четырех корпусов, называемых стержнями или звеньями, соединенных в петлю четырьмя шарнирами. Обычно шарниры имеют такую конфигурацию, что звенья движутся в параллельных плоскостях, и сборка называется плоской четырехзвенной связью.
Какое условие для четырехзвенной цепи, чтобы действовать как двойной кривошип?
ЗаконГрасгофа гласит, что для четырехзвенной системы тяг, если сумма длины самого короткого и самого длинного из плоских четырехугольных звеньев меньше или равна сумме двух оставшихся звеньев, то самое короткое звено может свободно вращаться относительно по соседней ссылке.
Как сделать 4-стержневую тягу?
Поваренная книга по проектированию: проектирование соединений с 4 стержнями
- Шаг 1. Вытяните муфту в исходном и конечном положениях.
- Шаг 2: Нарисуйте дуги. Нарисуйте дуги из каждой точки крепления на выходной балке.
- Шаг 3: Нарисуйте линии локуса. Нарисуйте пару линий, по одной соединяющей точки пересечения каждой пары дуг.
- Шаг 4: начертите соединительные стержни.
Что такое угол передачи в четырехзвенном механизме?
Максимальный и минимальный угол передачи: mmin = 18.570 (D1 = 71,430) и mmax = 102,640 (D2 = 12,640). поскольку mmin больше всего отклоняется от 900, mmin является критическим углом передачи. Классическая проблема угла передачи. Конструкция тягово-сцепных устройств с оптимальным углом передачи.
Как нарисовать механизм с четырьмя стержнями?
Что такое двухкривошипный механизм?
Механизм DOUBLE-CRANK (тяговый рычаг) в основном использовался как соединение между двумя. параллельные непрямые валы, создающие неравномерное движение ведомого вала.Это неоднородность. непрерывного вращения на выходе делает двухкривошипный механизм универсальным источником входного сигнала.
В чем разница между рычажным механизмом и механизмом?
Кинематическая цепь, в которой одно звено является неподвижным или неподвижным, называется механизмом, а звено, которое должно быть неподвижным, называется конструкцией.
В чем разница между коромыслом и кривошипом?
Некоторые важные концепции в механизмах звеньев: Кривошип: Боковое звено, которое вращается относительно рамы, называется кривошипом.Коромысло: любое звено, которое не вращается, называется качалкой.
Как работает кривошипно-шатунный механизм?
Кривошип — это рычаг, прикрепленный под прямым углом к вращающемуся валу, посредством которого круговое движение передается валу или принимается от него. В сочетании с шатуном его можно использовать для преобразования кругового движения в возвратно-поступательное или наоборот.
Для чего нужны кривошип и ползунки?
Кривошипно-ползунный механизм, расположение механических частей, предназначенных для преобразования прямолинейного движения во вращательное, как в поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением, или для преобразования вращательного движения в прямолинейное движение, как в поршневом насосе с возвратно-поступательным движением.
Какова функция кривошипа?
Коленчатый вал — это, по сути, основа двигателя внутреннего сгорания. Коленчатый вал отвечает за правильную работу двигателя и преобразование поступательного движения во вращательное.
Какой пример рукоятки и ползуна?
«Резервный» однопоршневой пневматический двигатель одностороннего действия является одним из примеров кривошипно-шатунного механизма. В этом двигателе используется конструкция поршневого пальца, шатунного пальца и шатуна, напоминающая автомобильный двигатель.Этот тип двигателя обеспечивает четкую визуализацию кинематики кривошипа ползуна.
Как работает рычажный механизм кривошипа и ползуна?
Кривошипно-ползунковый рычажный механизм представляет собой четырехзвенный механизм с тремя поворотными шарнирами и одним призматическим или скользящим шарниром. Вращение кривошипа приводит в движение линейное движение ползуна, или расширение газов против скользящего поршня в цилиндре может управлять вращением кривошипа. Это называется механизмом быстрого возврата.
Какое движение на выходе кривошипа и ползуна?
Выход представляет собой ползунок на металлической стойке, который перемещается вдоль стойки при вращении приводного вала.Ползунок перемещается вперед, а затем назад каждый раз, когда ввод совершает полный оборот. Следовательно, выходное движение является возвратно-поступательным.
Как сделать кривошипно-шатунный механизм?
Подготовьте связи
- Отметьте точку «A» возле одного конца коленчатого вала.
- Измерьте и отметьте линию на расстоянии 2-1 / 4 дюйма от конца шарнира A коленчатого вала.
- Обрежьте коленчатый вал до нужной длины.
- Проделайте отверстия на каждом конце коленчатого вала.
- Проделайте отверстия на каждом конце шатуна.
- Проделайте отверстие на одном конце оси или ползуна.
Что такое кривошипно-шатунный механизм с одним ползунком?
Цепь с одинарным ползуном — это модификация базовой четырехзвенной цепи. Он состоит из одной скользящей пары и трех вращающихся пар. Обычно он находится в поршневом механизме парового двигателя. Этот тип механизма преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное и наоборот.
Что такое переворот механизма?
Инверсия механизма Способ получения различных механизмов путем фиксации различных звеньев кинематической цепи известен как инверсия механизма.Таким образом, мы можем получить столько механизмов, сколько звеньев в кинематической цепи, фиксируя, в свою очередь, разные звенья кинематической цепи.
Кто изобрел кривошип и слайдер?
Аль-Джазари
Кривошип — это колесо и ось?
Кривошип. Кривошип подобен колесу и оси. Вы можете нажать на рукоятку кривошипа, и это создаст крутящую силу или крутящий момент на оси.
Кривошип — это рычаг?
Кривошип — это рычаг, который можно поворачивать на 360 ° вокруг своей оси, как показано на рисунке 9.26. Такая машина может не выглядеть рычагом, но физика ее действий остается прежней.
Где в реальной жизни используются кривошип и слайдер?
Использует. Кривошипно-ползунковый механизм с приводом от электродвигателя и возвратно-поступательным движением на выходе может быть использован в качестве: основы испытательного устройства для: испытания направляющих мебельных ящиков путем многократного открывания и закрывания ящиков десятки тысяч раз.
Что из нижеперечисленного является переворотом цепи кривошипа с двойным ползуном?
Кулисный механизм
Что такое кривошипно-рычажный механизм?
Кривошипно-рычажный механизм или механизм балочного двигателя Механизм балочного двигателя, также известный как кривошипно-рычажный механизм, который состоит из четырех звеньев, показан на рисунке 16.В этом механизме, когда кривошип вращается вокруг фиксированного центра A. Рычаг колеблется вокруг фиксированного центра D.
Что означает кривошип?
Крэнк — уничижительный термин, используемый для человека, который придерживается непоколебимой веры, которую большинство их современников считают ложной. Вера чудаков настолько сильно расходится с общепринятыми, что считается смехотворной.
Что значит чудак в сексуальном плане?
Имеет два значения. Чаще всего используется, чтобы по-настоящему разыграться или хорошо сыграть на музыкальном инструменте, что-то вроде «рок-аута».Другое определение — половой акт. Так что, если кто-то спрашивает вас, не хотите ли вы выкрутиться, убедитесь, что вы знаете, что они хотят с вами сделать.
Что значит «поднять»?
— фразовый глагол с кривошипным глаголом. infml. us / ˈkræŋkˈʌp / чтобы что-то увеличить, особенно
Что значит провернуть 90-е?
Кривошип. Обычно используется в сочетании с 90-ми, как во фразе «Проворачивая 90-е». Это просто означает, что вы выполняете многие из них быстро и «выкручиваете» их.
AM222 (a) — Кривошипно-шатунный механизм
Процедуры см. В руководстве по механической лаборатории.
Название: Кривошипный механизм ползуна
Цель
Найти выражение для перемещения, скорости и ускорения кривошипно-ползункового механизма.
Теория
Кривошип — это устройство, с помощью которого к валу могут быть приложены вращательное движение и крутящий момент. Самое простое приспособление — кривошипная ручка.Когда в вал входит несколько кривошипов, он называется коленчатым валом. Чаще всего коленчатый вал используется в двигателях легковых автомобилей. Коленчатый вал, шатун и поршень — один из примеров кривошипно-скользящего механизма.
Основой динамического механизма работы двигателя является кривошипно-шатунный механизм, состоящий из коленчатого вала, шатуна и поршня. Давление сгорания передается от поршня (деталь имеет только возвратно-поступательное движение) на шатун (деталь имеет как линейное, так и вращательное движение) и, наконец, на коленчатый вал (деталь имеет только вращательное движение).
Кривошипно-ползунковый рычажный механизм представляет собой четырехзвенный механизм с тремя поворотными шарнирами и одним призматическим или скользящим шарниром. Вращение кривошипа вызывает линейное движение ползуна, или расширение газов против скользящего поршня в цилиндре может управлять вращением кривошипа. Это также набор механических частей, предназначенных для преобразования прямолинейного движения во вращательное движение, как в поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением, или для преобразования вращательного движения в прямолинейное движение, как в поршневом насосе с возвратно-поступательным движением.
При вращении кривошипа ползун перемещается вперед и назад. Это движение называется возвратно-поступательным движением. В качестве альтернативы, если ползунок производит входное движение (как в случае поршня), кривошип вынужден вращаться. Расстояние, перемещаемое ползунком, зависит от длины кривошипа. При повороте кривошипа на 180 градусов ползун перемещается на расстояние, равное удвоенной длине кривошипа.
Полное вращение кривошипа возможно, если эксцентриситет c меньше разницы между длинами шатуна и кривошипа, а длина кривошипа меньше длины шатуна (например.грамм. c <(a3-a2) и a3> a2)
Существует два типа кривошипов: рядные и смещенные.
- Рядный: Кривошип продольного ползуна имеет ползунок, расположенный так, чтобы линия движения шарнирного соединения ползуна проходила через базовое соединение кривошипа. Это создает асимметричное движение ползунка вперед и назад при вращении кривошипа.
- Смещение: Если линия хода шарнирного соединения ползуна не проходит через базовый шарнир кривошипа, движение ползуна не симметрично.Он движется в одном направлении быстрее, чем в другом. Это называется механизмом быстрого возврата.
Области применения
Некоторые области применения кривошипно-ползунного механизма:
- Поршневой двигатель
- Роторный двигатель
- Двигатель с качающимся цилиндром
- Ручной насос
- Штурвал
- Ползун
- Эллиптическая муфта Oldhammmel 904 — кривошипно-шатунный механизм представляет собой инверсию 4-х звенного цепного механизма, в котором одна поворотная пара заменена скользящей парой.Теперь инверсия — это процесс получения как можно большего количества механизмов путем последовательного исправления различных ссылок.
- Рычаг-рычаг ползунка, wikipedia.org.
- Кривошип и ползун. WJEC.
- Slider — Кривошипный механизм для демонстрации и экспериментов MQP Эрика Бригама, Криса Дестефано и Закари Киллоя.
- Применение ползункового кривошипно-шатунного механизма в операции выбора и установки робота Delta. Авторы: Цинь Чжэ, Лю Сяо-чу, Чжао Чжуань, Сяо Цзинь-жуй1, Университет Гуанчжоу, Школа машиностроения и электротехники.
- Кривошипно-шатунный механизм, Britannica.
- Кривошипные механизмы ползуна, Ближневосточный технический университет METU
- Полномасштабная исследовательская статья — Кинематика и кинетический анализ кривошипно-ползункового механизма в линейном четырехцилиндровом двигателе Z24 Мохаммада Ранджбаркохана, Мансура Расеха, Абдола Хамида Хосейни, Камрана Хейралипура , и Мохаммад Реза Асади.
- Первый переворот (фиксированный цилиндр)
- Вторая инверсия (фиксированный кривошип)
- Третий переворот (фиксированный шатун)
- Четвертая инверсия (фиксированный слайдер)
- WHITWORTH МЕХАНИЗМ БЫСТРОГО ВОЗВРАТА ДВИЖЕНИЯ
- РОТАЦИОННЫЙ МЕХАНИЗМ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Первая инверсия
Эта инверсия получается, когда линия 1 (земля) зафиксирована. Применение — поршневой двигатель, поршневой компрессор и т. Д.
Вторая инверсия
Эта инверсия достигается, когда перемычка 2 (кривошип) зафиксирована. Применение — механизм быстрого возврата Whitworth, роторный двигатель и т. Д.
Третья инверсия
Эта инверсия достигается, когда звено 3 (шатун) зафиксировано.Применение — кривошипно-шатунный механизм, качающийся двигатель и т. Д.
Четвертая инверсия
Эта инверсия достигается, когда звено 4 (ползунок) зафиксировано. Применение — ручной насос, маятниковый насос или двигатель Bull и т. Д.
Ссылки
Кривошипно-шатунный механизм
7.2 Кривошипные механизмы ползуна
Другой механизм, который очень широко используется в конструкции машин, — это кривошипно-шатунный механизм.Он в основном используется для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное или наоборот. Ниже показан ее кривошипно-ползунковый механизм и приведены параметры, которые используются для определения углов и длин звеньев. Как и в механизме с четырьмя стержнями, положения мёртвой точки в выдвинутом и сложенном состоянии — это когда кривошип и муфта коллинеарны (звено муфты обычно называется шатун в кривошипно-ползунковых механизмах). Полное вращение кривошипа возможно, если эксцентриситет c меньше разницы между длинами шатуна и кривошипа, а длина кривошипа меньше длины шатуна (например.грамм. c3-a 2 ) и 3 > a 2 ).
Используя прямоугольные треугольники, сформированные в мертвых точках:
Обратите внимание, что s = se-sf = ход = расстояние ползунок перемещается между мертвыми точками. Если мы положим l = a2 / a3 и e = c / a3, ход будет определяться как:
Если эксцентриситет c (или a1) равен нулю (c = 0), кривошипно-шатунный механизм называется рядный кривошипно-ползунковый , а ход в два раза превышает длину кривошипа (s = 2a 2 ).Если эксцентриситет не равен нулю (c ¹0), его обычно называют кривошипно-ползунным механизмом со смещением .
Угол передачи можно определить из уравнения:
| a 3 cos = a 2 sin 12 -c | (1) |
Максимальное отклонение угла передачи возникает, когда производная m по q 12 равна нулю.Следовательно, дифференцируя уравнение (1) по q 12 :
| (2) |
Максимальное или минимальное отклонение возникает, когда q 12 составляет 90 0 или 270 0 (рис. 7.19), а значение максимального или минимального угла передачи определяется как:
| (3) |
Если c положительно, как показано ниже, угол передачи критичен, когда q 12 = 270 0 .Если c отрицательно, то наиболее критический угол передачи равен
.q 12 = 90 0 .
Если эксцентриситет c равен нулю, максимальное значение угла передачи составляет:
| (4) |
В поршневых насосах соотношение коленвала и шатуна составляет менее 1/4, что соответствует 14.48 0 максимальное отклонение угла передачи от 90 0 . Поскольку длина кривошипа фиксируется требуемым ходом ( 2 = s / 2), необходимо увеличить длину шатуна для улучшения углов передачи. Однако это увеличит размер механизма.
Подобно проблеме угла трансмиссии в механизмах с четырьмя стержнями, проблема угла трансмиссии в кривошипно-ползунковых механизмах может быть сформулирована следующим образом:
«Определите пропорции ползунка и кривошипа с заданным ходом s и соответствующим вращением кривошипа между мертвыми точками, f, так чтобы максимальное отклонение угла трансмиссии от 90 0 было минимальным.”
Проблему снова можно рассматривать в двух частях. Первая часть — это определение кривошипных механизмов ползуна с заданным ходом и соответствующим поворотом кривошипа. Вторая часть — определение одного конкретного кривошипно-ползункового механизма с оптимальным изменением угла передачи.
Для первой части задачи обратите внимание, что ход s является функцией соотношений длин звеньев, т.е. если мы удвоим длину звеньев, ход будет удвоен.Поэтому без ограничения общности пусть s = 1 (найденные таким образом длины звеньев будут умножены на длину хода, чтобы получить фактические значения).
На рисунке, где кривошипно-шатунный механизм изображен в мертвых точках, уравнения векторной петли в мертвых точках:
(5)
(6)
или комплексными номерами:
(7)
(8)
Вычитая ур.(8) из ур. (7) и принимая во внимание s e -s f = s = 1:
(9)
Если положить Z = и l = a 2 / a 3 , уравнение (8) можно переписать в виде:
(10)
Для полного вращения кривошипа необходимое (но не достаточное) условие l
(11)
Если l принять в качестве свободного параметра, поскольку он изменяется, вершина Z, заданная формулой (7), будет генерировать окружность, которая является геометрическим местом всех возможных движущихся точек поворота для кривошипа, когда кривошип и муфта находятся в выдвинутом положении ( к круг).Геометрическое место всех возможных фиксированных точек поворота — это другой круг (круг k 0 ), который задается как Z (1 + l) (начало координат обоих векторов — B e с действительной осью, параллельной оси ползунка) . . Любая линия, проведенная из B e , пересекает эти окружности в точках A e и A 0 соответственно, в результате чего кривошипно-ползунный механизм находится в положении выдвинутой мертвой точки. Ниже эти кружки показаны для f = 160 0 .Эксцентриситет c может быть получен как мнимая составляющая вектора B e A 0 = B e A e + A e A 0 , который можно записать как:
(12)
или используя Z и l:
(13)
и подставив значение Z:
(14)
Длину звеньев теперь можно выразить как:
(15)
(16)
Уравнения (14-16) дают по отдельности бесконечный набор решений для кривошипно-ползунных механизмов, удовлетворяющих заданному вращению кривошипа (ход = 1 единица).Можно также использовать эксцентриситет, длину кривошипа или соединительного звена в качестве свободного параметра для определения других длин звеньев.
Для геометрического решения:
Пример 4.6 :
Определите длины звеньев кривошипно-шатунного механизма ползуна с ходом s = 120 мм, соответствующим вращением кривошипа f = 160 0 и соотношением между кривошипом и соединительным звеном l = 0,5.
Используя единичный ход, из уравнений (14), (15) и (16) длины звеньев составляют:
a 2 = 0.47881, a 3 = 0,95762 и c = 0,23523. Для s = 120:
a 2 = 114,91 мм, a 3 = 57,46 мм и c = 28,23 мм.
Минимальный угол передачи для этого механизма составляет м мин = 41,79 0 .
Пример 4.7:
Определите длину звеньев кривошипно-ползункового механизма, имеющего такой же ход и соответствующее вращение кривошипа, как в примере 1, но вместо указанного отношения кривошипа к звену муфты эксцентриситет указан как c = 20 мм.
Для единичного хода c = 20/120 = 0,16667. Решая уравнение (10) для л , получаем:
(17)
Для c = 0,16667 l 2 = 0,325635. Подставляя в уравнения (15) и (16), a 2 = 0,48508 и 3 = 0,85006. Для s = 120 мм, c = 20 мм, a 2 = 58,21 мм и 3 = 102,01 мм. Минимальный угол передачи для этого механизма составляет м, мин = 39 м.94 0 . Обратите внимание, что аналогичная процедура может быть выполнена, если указана длина кривошипа или соединительного звена.
Минимальный угол передачи равен при q = p / 2:
(18)
Для полного вращения кривошипа c + a 2 3 или c 3-a 2 . В крайнем положении (c = a 3 — a 2 ), m min = 0. Используя уравнения (14), (15) и (16), это условие дает пределы f для вращения кривошипа как:
и (19)
Выражая m min через l и f (замените уравнения 14,15 и 16 уравнениями.18 и упростить)
(20)
, поскольку l является свободным параметром конструкции, необходимое условие для того, чтобы минимальный угол передачи был максимальным, составляет
Если значение l , которое делает производную равной нулю, равно l = l opt , дифференцируя уравнение (20) и устанавливая
урожаев.
(21)
Где Q = l 2 opt t 2 и t = tan (f / 2).Корни уравнения (21):
(22)
Поскольку Q должно быть положительным, Q > 2 не является решением. В соответствии с Q 3 , l = 1 / t 2 , отклонение минимального угла передачи 90 0 является максимальным (cosm min = 1). Корень Q 1 дает значение l opt в пределах диапазона (1 / t 2 , l), и это значение удовлетворяет необходимому и достаточному условию для кривошипно-шатунного механизма с оптимальными характеристиками угла передачи.Следовательно:
(23)
это единственное оптимальное решение.
Пример 4.8:
Для хода ползуна с = 120 мм и соответствующего поворота кривошипа f = 160 0 определите кривошипно-шатунный механизм ползуна с оптимальными характеристиками передачи усилия.
Из уравнения (20),. Используя уравнения (14), (15) и (16) для единичного хода, длины звеньев равны 2 = 0.465542; 3 = 1,14896; c = 0,377378 и для хода 120 мм:
a 2 = 55,87 мм; 3 = 137,88 мм; c = 42,81 мм
Минимальный угол передачи для механизма составляет м мин = 42,81 0 .
Результаты приведены в Таблице 2. Длины звеньев ползуна и кривошипа ( a 2 , a 3 , c) и оптимальные значения и минимальный угол передачи м мин в зависимости от кривошипа дано вращение между мертвыми точками.На диаграмме 3 приведены все возможные решения и их минимальные значения угла передачи (обратите внимание, что горизонтальная ось не в линейном масштабе).
© es
12 (Кривошипно-шатунный механизм с одинарным ползуном (часть -1))
ОДНОСЛАЙДЕРНЫЙ КОЛЕСНЫЙ МЕХАНИЗМОдинокий кривошипно-шатунный механизм ползуна состоит из четырех звеньев, трех поворотных пар и одна скользящая пара. Его разработал сэр Джеймс Ватт.
Он имеет четыре инверсии, которые перечислены ниже —
.В первом инверсии будет зафиксирован цилиндр.Это также называется базовой инверсией.
Примеры —
В На рисунке ниже показан механизм двигателя внутреннего сгорания. там. Здесь звено 1 (цилиндр) неподвижно, звено 2 (кривошип) вращается, звено 3 (шатун) находится в общем движении, а звено 4 (поршень) находится в скользящее движение.В в этом случае поршень является нашим входом, а кривошип — нашим выходом, что означает, что мы дают возвратно-поступательное движение на входе и получают вращение на выходе.
Этот механизм можно использовать и в обратном направлении, и в этом случае механизм стал компрессором.В компрессоре мы вводим как вращение и получение выхода как возвратно-поступательное движение.
Другой пример кривошипно-шатунного механизма с одним ползуном — двигатель внешнего сгорания, как показано на рисунке ниже —
Здесь звено 1 (цилиндр) неподвижно, звено 2 (кривошип) вращается, звено 3 (шатун) находится в общем движении, а звено 4 совершает возвратно-поступательное движение движение. Здесь наше звено 4 — это поршень, поршневой шток и крейцкопф, потому что они являются производителем как единое целое. Между поршнем нет стыка, Шток поршня и крейцкопф.
В этом случае также вводится возвратно-поступательное движение, а выводится вращение. Вторая инверсия
Когда кривошип одинарного ползункового кривошипно-шатунного механизма зафиксирован, это называется второй инверсией.
Практичный Примеры второй инверсии — быстрое возвращение Уитворта механизм и вращающийся механизм двигателя внутреннего сгорания.
ХОД (P1 P2) = 2 (DP) Здесь «β» — угол обратного хода, а «α» — угол рабочего хода. Угол обратного хода всегда будет меньше угла рабочего хода из-за быстрого обратного хода.
Быстро Коэффициент возврата определяется как отношение времени хода резания к время, затраченное на возвратный ход. Коэффициент быстрой доходности всегда будет более 1.
В этом механизме, когда горение происходит внутри Цилиндр, прежде всего, поступает на поршень в виде силы. Теперь эта сила передается на шатун, а затем на кривошип, но кривошип зафиксирован, что заставляет шатун и поршень вращаться за счет какой блок цилиндров вращается и мы получаем выход в виде вращения.Его также называют двигателем гнома. Этот механизм используется в самолеты, где пропеллеры установлены на блоках цилиндров.
.