Кривошатунный механизм двигателя: Кривошипно-шатунный механизм двигателя: устройство, назначение, как работает

Содержание

Кривошипно-шатунный механизм / Руководства по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту. Двигатели КамАЗ 740.11-240, 740.13-260, 740.14-300, 740.30-260, 740.50-360, 740.51-320, 740.50-3901001 КД / Техсправочник / Кама-Автодеталь

КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ

Коленчатый вал (рис. Коленчатый вал) изготовлен из высококачественной стали и имеет пять коренных и четыре шатунные шейки, закаленных ТВЧ, которые связаны между собой щеками и сопрягаются с ними переходными галтелями. Для равномерного чередования рабочих ходов расположение шатунных шеек коленчатого вала выполнено под углом 90°.

К каждой шатунной шейке присоединяются два шатуна: один для правого и один для левого рядов цилиндров (рис. Шатун).

1 — противовес коленчатого вала передний; 2 — противовес коленчатого вала задний; 3 — шестерня привода масляного насоса; 4 — шестерня привода газораспределительного механизма; 5,6- шпонка; 7 -штифт; 8- жиклер; 9 — облегчающие отверстия; 10 — отверстия подвода масла в коренных шейках 11-отверстия подвода масла к шатунным шейкам.

Подвод масла к шатунным шейкам производится от отверстий в коренных шейках 10 прямыми отверстиями 11.

Для уравновешивания сил инерции и уменьшения вибраций коленчатый вал имеет шесть противовесов, отштампованных заодно со щеками коленчатого вала. Кроме основныхпротивовесов, имеются два дополнительных съемных противовеса 1 и 2, напрессованных на вал, при этом их угловое расположение относительно коленчатого вала определяется шпонками 5 и 6 (рис.Коленчатый вал).

В расточку хвостовика коленчатого вала запрессован шариковый подшипник 5 (рис.Установка упорных полуколец и вкладышей подшипников коленчатого вала).

Установка упорных полуколец и вкладышей подшипников коленчатого вала: 1 — полукольцо упорного подшипника коленчатого вала верхнее: 2- полукольцо упорного подшипника коленчатого вала нижнее 3- вкладыш подшипника коленчатого вала верхний; 4- вкладыш подшипника коленчатого вала нижний; 5- блок цилиндров 6 — крышка подшипника коленчатого вала задняя 7 — коленчатый вал.

В полость переднего носка коленчатого вала ввернут жиклер 8,через калиброваное отверстие которого осуществляется смазка шлицево валика отбора мощности на привод гидромуфты.

От осевых перемещений коленчатый вал зафиксирован двумя верхними полукольцами 1 и двумя нижними полукольцами 2 (рис.Установка упорных полуколец и вкладышей подшипников коленчатого вала), установленными в проточках задней коренной опоры блока цилиндров,так,что сторона с канавками прилегает к упорным торцам вала. На переднем и заднем носках коленчатого вала (рис. Коленчатый вал) установлены шестерня 3 привода масляного насоса и ведущая шестерня 4 привода распределительного вала. Задний торец коленчатого вала имеет восемь резьбовых отверстий для болтов крепления маховика, передний носок коленчатого вала имеет восемь отверстий для крепления гасителя крутильных колебаний.

Уплотнение коленчатого вала осуществляется резиновой манжетой 8 (рис. Установка маховика и манжеты уплотнения коленчатого вала), с дополнительным уплотняющим элементом — пыльником 9. Манжета размещена в картере маховика 4. Манжета изготовлена из фторкаучука по технологии формования рабочей уплотняющей кромки непосредственно в прессформе.

Установка маховика и манжеты уплотнения коленчатого вала: 1 — маховик; 2- блок цилиндров; 3- коленчатый вал; 4 — картер маховика; 5- подшипник первичного вала коробки передач; 6- шайба; 7- болт крепления маховика; 8- манжета уплотнения коленчатого вала; 9- пыльник манжеты; 10 — штифт установочный маховика

Диаметры шеек коленчатого ваш: коренных 95+0.011 мм, шатунных 80±0,0095 мм.

Для восстановления двигателя предусмотрены восемь ремонтных размеров вкладышей. Обозначение вкладышей подшипников коленчатого вала, диаметр коренной шейки коленчатого вала, диаметр отверстия в блоке цилиндров под эти вкладыши указаны в приложении 1.

Обозначение вкладышей нижней головки шатуна, диаметр шатунной шейки коленчатого вала, диаметр отверстия в нижней головке шатуна под эти вкладыши указаны в приложении 2.

Вкладыши 7405.1005170 Р0, 7405.1005171 Р0, 7405.1005058 Р0 применяются при восстановлении двигателя без шлифовки коленчатого вала. При необходимости шейки коленчатого вала заполировываются. Допуски на диаметры шеек коленчатого вала, отверстий в блоке цилиндров и отверстий в нижней головке шатуна при проведении ремонта двигателя должны быть такими же, как у номинальных размеров новых двигателей.

Коренные и шатунные подшипники изготовлены из стальной ленты, покрытой слоем свинцовистой бронзы толщиной 0.3 мм, слоем свинцовооловянистого сплава толщиной 0.022 мм и слоем олова толщиной 0.003 мм. Верхние 3 (рис.Установка упорных полуколец и вкладышеи подшипников коленчатого вала) и нижние 4 вкладыши коренных подшипников не взаимозаменяемы. В верхнем вкладыше имеется отверстие для подвода масла и канавка для его распределения. Оба вкладыша 4 нижней головки шатуна взаимозаменямы. От проворачивания и бокового смещения вкладыши фиксируются выступами (усами), входящими в пазы, предусмотренные в постелях блока, крышках подшипников и в постелях шатуна. Вкладыши имеют конструктивные отличия, направленные на повышение их работоспособности при форсировке двигателя турбонаддувом, при этом изменена маркировка вкладышей на 7405.1004058 (шатунные), 7405.1005170 и 7405.1005171 (коренные). Поэтому при проведении ремонтного обслуживания не рекомендуется замена вкладышей на серийные с маркировкой 740.100.., так как при этом произойдет существенное сокращение ресурса двигателя.

Крышки коренных подшипников (рис.Установка крышек подшипников коленчатого вала) изготовлены из высокопрочного чугуна марки ВЧ50. Крепление крышек осуществляется с помощью вертикальных и горизонтальных стяжных болтов 3, 4, 5, которые затягиваются по определенной схеме регламентированным моментом (см. приложение 8).

Шатун (рис.Шатун) стальной, кованый, стержень 1 имеет двутавровое сечение. Верхняя головка шатуна неразъемная, нижняя выполнена с прямым и плоским разъемом. Шатун окончательно обрабатывают в сборе с крышкой 2, поэтому крышки шатунов невзаимозаменяемы. В верхнюю головку шатуна запрессована сталебронзовая втулка 3, а в нижнюю установлены сменные вкладыши 4. Крышка нижней головки шатуна крепится с помощью гаек 6, навернутых на болты 5, предварительно запрессованные в стержень шатуна. Затяжка шатунных болтов осуществляется по схеме, определенной в приложении 8. На крышке и стержне шатуна нанесены метки спаренности — трехзначные порядковые номера. Кроме того на крышке шатуна выбит порядковый номер цилиндра.

Маховик1 (рис.Маховик) закреплен восемью болтами 7 (рис.Установка маховика и манжеты уплотнения коленчатого вала), изготовленными из легированной стали с двенадцатигранной головкой, на заднем торце коленчатого вала и точно зафиксирован двумя штифтами 10 и установочной втулкой 3 (рис.Маховик).

С целью исключения повреждения поверхности маховика под головки болтов устанавливается шайба 6 (рис.Установка маховика и манжеты уплотнения коленчатого вала). Величина моментов затяжки болтов крепления маховика указана в приложении 8. На обработанную цилиндрическую поверхность маховика напрессован зубчатый венец 2, с которым входит в зацепление шестерня стартера при пуске двигателя (рис.Маховик ).

При выполнении регулировочных работ по установке угла опережения впрыска топлива и величин тепловых зазоров в клапанах маховик фиксируется при помощи фиксатора (рис.Положения ручки фиксатора маховика).

Положения ручки фиксаторамаховика: а)- при эксплуатации, б) — при регулировке,в зацеплении с маховиком

При этом конструкция имеет следующие основные отличия от серийной:

-изменен угол расположения паза под фиксатор на наружной поверхности маховика;

-увеличен диаметр расточки для размещения шайбы под болты крепления маховика.

Рассматриваемые двигатели могут комплектоваться различными типами сцеплений. На рис. Маховик показан маховик для диафрагменного сцепления.

Установка гасителя крутильных колебаний коленчатого вала: 1 — гаситель; 2 — болт крепления гасителя; 3 — полумуфта отбора мощности; 4 — болт крепления полумуфты; 5 — шайба; 6 — коленчатый вал; 7 — блок цилиндров.

Гаситель крутильных колебании закреплен восемью болтами 2 (рис.Установка гасителя крутильных колебании коленчатого вала) на переднем носке коленчатого вала. С целью исключения повреждения поверхности корпуса гасителя под болты устанавливается шайба 5. Гаситель состоит из корпуса (см. рисунок) в который установлен с зазором маховик. Снаружи корпус гасителя закрыт крышкой. Герметичность обеспечивается закаткой (сваркой) по стыку корпуса гасителя и крышки. Между корпусом гасителя и маховиком находится высоковязкостная силиконовая жидкость, дозированно заправленная перед заваркой крышки. Центровка гасителя осуществляется шайбой, приваренной к корпусу(рис. Гаситель крутильных колебаний коленчатого вала). Гашение крутильных колебаний коленчатого вала происходит путем торможения корпуса гасителя, закрепленного на носке коленчатого вала, относительно маховика в среде силиконовой жидкости. При этом энергия торможения выделяется в виде теплоты. При проведении ремонтных работ категорически запрещается деформировать корпус и крышку гасителя. Гаситель с деформированным корпусом или крышкой к дальнейшей эксплуатации не пригоден.

Поршень 1 (рис.Поршень с кольцами в сборе с шатуном) отлит из алюминиевого сплава со вставкой из износостойкого чугуна под верхнее компрессионное кольцо.

В головке поршня выполнена тороидальная камера сгорания с вытеснителем в центральной части, она смещена относительно оси поршня в сторону от выточек под клапаны на 5 мм.

Боковая поверхность представляет собой сложную овально-бочкообразную форму с занижением в зоне отверстий под поршневой палец. На юбку нанесено графитовое покрытие.

Поршень с шатуном и кольцами в сборе: 1 — поршень; 2 — маслосъемное кольцо; 3 — поршневой палец; 4, 5 — компрессионные кольца; 6 — стопорное кольцо.

В нижней ее части выполнен паз, исключающий при правильной сборке контакт поршня с форсункой охлаждения при нахождении в НМТ.

Поршень комплектуется тремя кольцами, двумя компрессионными и одним маслосъемным. Отличительной его особенностью является уменьшенное расстояние от днища до нижнего торца верхней канавки, которое составляет 17 мм. На двигателях, с целью обеспечения топливной экономичности и экологических показателей, применен селективный подбор поршней для каждого цилиндра по расстоянию от оси поршневого пальца до днища. По указанному параметру поршни разбиты на четыре группы 10, 20, 30 и 40. Каждая последующая группа от предыдущей отличается на 0,11 мм. В запасные части поставляются поршни наибольшей высоты, поэтому во избежание возможного контакта между ними и головками цилиндров в случае замены необходимо контролировать надпоршневой зазор. Если зазор между поршнем и головкой цилиндра после затяжки болтов ее крепления будет менее 0,87 мм необходимо подрезать днище поршня на недостающую до этого значения величину. Поршни двигателей 740.11, 740.13 и 740.14 отличаются друг от друга формой канавок под верхнее компрессионное и маслосъемное кольца, (см. разделы компрессионное и маслосъемное кольца). Установка поршней с двигателей КАМАЗ 740.10 и 7403.10 недопустима. Допускается установка поршней с поршневыми кольцами двигателей 740. 13 и 740.14 на двигатель 740.11.

Компрессионные кольца (рис. Поршень с кольцами в сборе с шатуном) изготавливаются из высокопрочного, а маслосъемное из серого чугунов. На двигателе 740.11 форма поперечного сечения компрессионных колец односторонняя трапеция, при монтаже наклонный торец с отметкой «верх» должен располагаться со стороны днища поршня. На двигателях 740.13 и 740.14 верхнее компрессионное кольцо имеет форму сечения двухсторонней трапеции с выборкой на верхнем торце, который должен располагаться со стороны днища поршня.

Рабочая поверхность верхнего компрессионного кольца 4 покрыта молибденом и имеет бочкообразную форму. На рабочую поверхность второго компрессионного 5 и маслосъемного колец 2 нанесен хром. Ее форма на втором кольце представляет собой конус с уклоном к нижнему торцу, по этому характерному признаку кольцо получило название «минутное». Минутные кольца применены для снижения расхода масла на угар, их установка в верхнюю канавку не допустима.

Маслосъемное кольцо коробчатого типа с пружинным расширителем, имеющим переменный шаг витков и шлифованную наружную поверхность. Средняя часть расширителя с меньшим шагом витков при установке на поршень должна располагаться в замке кольца. На двигателе модели 740.11 высота кольца — 5 мм, а на двигателях 740.13 и 740.14 высота кольца — 4 мм.

Установка поршневых колец с других моделей двигателей КАМАЗ может привести к увеличению расхода масла на угар.

Для исключения возможности применения не взаимозаменяемых деталей цилиндро-поршневой группы при проведении ремонтных работ рекомендуется использовать ремонтные комплекты:

-7405.1000128-42 — для двигателя 740.11-240;

-740.13.1000128 и 740.30-1000128 — для двигателей 740.13-260 и 740.14-300.

В ремонтный комплект входят:

-поршень;

-поршневые кольца;

-поршневой палец;

-стопорные кольца поршневого пальца;

-гильза цилиндра;

-уплотнительные кольца гильзы цилиндра.

Форсунки охлаждения (рис. Установка гильзы и форсунка охлаждения поршня) устанавливаются в картерной части блока цилиндров и обеспечивают подачу масла из главной масляной магистрали при достижении в ней давления 0,8 — 1,2 кг/см2 (на такое давление отрегулирован клапан, расположенный в каждой из форсунок) во внутреннюю полость поршней.

При сборке двигателя необходимо контролировать правильность положения трубки форсунки относительно гильзы цилиндра и поршня. Контакт с поршнем недопустим.

Поршень с шатуном (рис. Поршень с кольцами в сборе с шатуном) соединены пальцем 3 плавающего типа, его осевое перемещение ограничено стопорными кольцами 6. Палец изготовлен из хромоникелевой стали, диаметр отверстия 22 мм. Применение пальцев с отверстием 25 мм недопустимо, так как это нарушает балансировку двигателя.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) двигателя

Кривошипно-шатунным называется такой механизм, который осуществляет рабочий процесс силового агрегата. Главное предназначение кривошипно-шатунного механизма – преобразование возвратно-поступательного перемещения всех поршней во вращательное движение коленвала.

Кривошипно-шатунный механизм определяет тип силового агрегата по рас­по­ло­же­нию цилиндров. В автомобильных двигателях ( см. устройство двигателя автомобиля ) ис­поль­зу­ют­ся различные варианты кривошипно-шатунных механизмов:

  • Однорядные кривошипно-шатунные механизмы. Перемещение поршней может быть вертикальным либо под углом. Используются в рядных двигателях;
  • Двухрядные кривошипно-шатунные механизмы. Перемещение поршней только под углом. Используются в V-образных двигателях;
  • Одно- и двухрядные кривошипно-шатунные механизмы. Перемещение поршней горизонтальное. Применяются в случае, если габаритные размеры мотора по высоте ограничены.

 

Составляющие кривошипно-шатунного механизма подразделяются на

  • Подвижные – поршни, пальцы и поршневые кольца, маховик и коленчатый вал, шатуны;
  • Неподвижные – цилиндры, головка блока цилиндров (ГБЦ), блок цилиндров, картер, прокладка ГБЦ и поддон.

 

Кроме этого к кривошипно-шатунному механизму относятся разнообразные кре­пеж­ные элементы, а также шатунные и крепежные подшипники.

Устройство КШМ

При рассмотрении устройства КШМ необходимо выделить основные элементы его конструкции: коленвал, коренная шейка, шатунная шейка, шатуны, вкладыши, поршневые кольца (маслосъемные и компрессионные), пальцы и поршни ( см.  работа поршня ).

Сложная конструкция вала обеспечивает получение и передачу энергии от поршня с шатуном на последующие узлы и агрегаты. Сам вал собран из элементов, называемых коленами. Колена соединены цилиндрами, расположенными со смещением относительно основной центральной оси в определенном порядке. На техническом языке название этих цилиндров — шейки. Те шейки, что смещены, крепятся к шатунам, соответственно и название — шатунные. Шейки, расположенные вдоль основной оси — коренные. За счет расположения шатунных шеек со смещением относительно центральной оси образуется рычаг. Поршень, опускаясь вниз, через шатун заставляет проворачиваться коленчатый вал.

Варианты конструкций вала представлены на следующем рисунке.

В зависимости от числа цилиндров, а также конструктивных решений ДВС по рас­по­ло­же­нию цилиндров бывает однорядный или двухрядный.

В первом случае (1) цилиндры расположены в одной плоскости относительно коленчатого вала. Если конкретнее, то все они на двигателе расположены вертикально, по центральной оси, а сам вал находится внизу.

В двухрядном двигателе (поз. 2 и 3), цилиндры размещены в два ряда под углом друг к другу 60, 90 или 180°, то есть противоположно друг к другу. Возникает вопрос: «А зачем?». Обратимся к физике. Энергия от сгорания рабочей смеси очень большая и значительная доля ее погашения приходится на коренные шейки коленчатого вала, которые хоть и железные, но имеют определенный запас прочности и ресурса. В четырехцилиндровом двигателе автомобиля этот вопрос решается просто: 4 цилиндра — 4 такта рабочего цикла по очереди. В итоге нагрузка на коленвал равномерно распределяется на всех участках. В тех ДВС, где цилиндров больше, или требуется большая мощность, их размещают в «V»-образном виде, дополнительно смягчая нагрузку на коленчатый вал. Таким образом, энергия гасится не вертикально, а под углом, что зна­чи­тель­но смягчает нагрузку на коленчатый вал.

После краткого рассмотрения устройства КШМ необходимо также уделить внимание коленчатому валу. Говоря о нагрузке на коленчатый вал, стоит остановиться на под­шип­ни­ках шеек коленвала.

Рассмотрим соединение шатуна с коленчатым валом двигателя.

Те перегрузки, что испытывает вал, не под силу шариковым подшипникам. Здесь и огромное давление, высокая температура, труднодоступность смазки трущихся элементов и высокая скорость вращения. Поэтому именно для шеек применяются подшипники сколь­же­ния, которые обеспечивают работу всего двигателя. Вращение коленчатого вала происходит на вкладышах. Вкладыши делятся на коренные и шатунные. Из коренных вкладышей образуется кольцо вокруг коренных шеек вала. Из шатунных вкладышей по аналогии — вокруг шатунных шеек. Для уменьшения трения скользящие поверхности подшипников и шеек смазываются маслом, подаваемым через отверстия в коленвале под высоким дав­ле­ни­ем.

Значительную работу по обеспечению равномерности и плавности работы двигателя автомобиля выполняет маховик, о котором упоминалось ранее. Это зубчатое колесо на конце вала сглаживает перебои во вращении коленвала и обеспечивает совершение всех «холостых» тактов рабочего цикла каждого цилиндра ДВС.

Теперь обратимся к конструкции поршня двигателя.

Сам поршень представляет собой перевернутую вверх дном банку. Это самое дно имеет плавно вогнутую форму, что улучшает равномерность нагрузки на поршень при совершении рабочего хода и образование рабочей смеси. Поршень крепится к шатуну через палец с подшипником, обеспечивающим колебательные движения шатуна. Стенки поршня носят название «юбка». Она имеет, на первый взгляд, округлую форму, но есть едва заметные отличия.

Первое — это утолщение стенок юбки в направлениях движения шатуна. Поршень с шатуном через палец крепления давят поочередно друг на друга в одной плоскости. В той, которой собственно и двигается шатун относительно поршня. Следовательно, стенки поршня испытывают там большую нагрузку и давление, поэтому и сделаны толще.

Второе — это сужение диаметра юбки к низу. Сделано это для недопущения заклинивания поршня в цилиндре при нагреве и обеспечения смазки трущихся поверхностей юбки поршня и стенки цилиндра. Сами стенки цилиндра настолько гладко и ювелирно выполнены, что сравнимы с поверхностью зеркала. Но тогда остается зазор, который существенно влияет на герметичность цилиндра при такте сжатия и рабочего хода.

Для решения этих противоположных по смыслу проблем, на юбке поршня пре­дус­мот­ре­ны кольца. Именно через них сам поршень соприкасается со стенками цилиндра. На каждом поршне имеется два типа колец — компрессионные и маслосъемные. Комп­рес­си­он­ные кольца обеспечивают герметичность за счет давления сгораемых газов.

Маслосъемные кольца говорят сами за себя. Остатков масла, поступающего для смягчения трения в связке поршень-цилиндр, не должно оставаться при процессе горения топливно-воздушной смеси. Иначе возможна детонация, засорение свечей или форсунок остатками тяжелых фракций нефтяных продуктов, присутствующих в масле. А все это нарушает весь рабочий цикл. Поэтому масло, впрыскиваемое на стенки цилиндра при «холостых» тактах, снимается маслосъемными кольцами при рабочем ходе поршня.

Все цилиндры двигателя размещены в едином корпусе, который называется блоком цилиндров двигателя. Его конструкция довольно сложна. В нем многочисленное количество каналов для всех систем двигателя, а также он выполняет несущую основу для многих деталей и компонентов для силовой установки в целом.

 

 

Работа КШМ

Рассмотрим схему работы КШМ.

Поршень располагается на максимально удаленном расстоянии от коленчатого вала. Шатун и кривошип выстроены в одной линии. В тот момент, когда в цилиндр проникает горючее, происходит процесс возгорания. Продукты горения, в частности, расширяющие газы, способствуют перемещению поршня к коленчатому валу. Одновременно с этим перемещается также и шатун, нижняя головка которого проворачивает коленчатый вал на 180°. Затем шатун и его нижняя головка перемещаются и проворачиваются обратно, занимая исходную позицию. Поршень тоже возвращается в свое первоначальное положение. Такой процесс происходит в круговой последовательности.

По описанию работы КШМ видно, что кривошипно-шатунный механизм является главным механизмом мотора, от работы которого полностью зависит исправность транс­порт­но­го средства. Таким образом, этот узел необходимо постоянно контролировать, и при любом подозрении на неисправность, следует вмешиваться и устранять ее незамедлительно, так как результатом различных поломок кривошипно-шатунного механизма может ока­зать­ся полная поломка силового агрегата, ремонт которого очень дорогостоящий.

Неисправности КШМ

К основным признакам неисправности КШМ относятся следующие:

  • Падение мощностных показателей двигателя;
  • Появление посторонних шумов и стуков;
  • Увеличенный расход масла;
  • Возникновение дыма в отработанных газах;
  • Перерасход топлива.

 

Шумы и стуки в моторе возникают из-за износа его главных составляющих и возникновение между сопряженными составляющими увеличенного зазора. При износе цилиндра и поршня, а также при возникновении большего зазора между ними появляется металлический стук, который удается отчетливо услышать при работе холодного мотора. Резкий и звонкий металлический стук при любых режимах работы мотора говорит об увеличенном зазоре между втулкой, верхней головки шатуна и поршневым пальцем. Усиление стука и шума при быстром увеличении числа оборотов коленвала свидетельствует об износе вкладышей шатунных или коренных подшипников, причем более глухой стук говорит об износе вкладышей коренных подшипников. Если износ вкладышей достаточно большой, то, вероятнее всего, давление масла резко понизится. В таком случае экс­плу­а­ти­ро­вать мотор не рекомендуется.

Падение мощности мотора возникает при износе цилиндров и поршней, износе или залегании в канавах поршневых колец, некачественной затяжке головки цилиндров. Подобные неисправности способствуют падению компрессии в цилиндре. Чтобы проверить компрессию, существует специальный прибор – компрессометр, измерения необходимо выполнять на теплом моторе. Для этого необходимо выкрутить все свечи, после чего установить наконечник компрессометра на место одной из них.

При абсолютно открытом дросселе проворачивают мотор стартером в течение трех секунд. Подобным методом последовательно выполняют проверку всех остальных цилиндров. Значение компрессии должно быть в рамках, указанных в технических характеристиках мотора. Разница компрессии между цилиндрами не должна быть не выше 1 кг/см2.

Увеличенное потребление масла, перерасход топлива, образование дыма в отработанных газах обычно происходит при износе цилиндров и колец или при залегании поршневых колец. Вопрос с залеганием кольца можно решить без разборки мотора, залив в цилиндр через специальные отверстия для свечи соответствующую жидкость.

Отложение нагара на камерах сгорания и днищах поршней уменьшает теп­ло­про­вод­ность, что способствует перегреву мотора, повышению топливного расхода и падению мощности.

Трещины на стенках рубашки охлаждения блока, а также головки блока цилиндров могут образоваться в связи с замерзанием охлаждающей жидкости, в результате перегрева мотора, в результате заполнения охлаждающей системы ( см.  система охлаждения двигателя) горячего мотора холодной охлаждающей жидкостью. Трещины на блоке цилиндров могут пропускать охлаждающую жидкость в цилиндры. В связи с этим выхлопные газы приобретают белый цвет.

Выше рассмотрены основные неисправности КШМ.

 

Крепежные работы

 

Чтобы предотвратить пропуск охлаждающей жидкости и газов через прокладку головки цилиндров, следует периодически контролировать крепление головки ключом со специальной динамометрической рукояткой с определенной последовательностью и усилием. Положение затяжки и последовательность затягивания гаек обозначают ав­то­мо­биль­ные заводы.

Головку цилиндров из чугуна прикрепляют, когда мотор находится в нагретом положении, алюминиевую голову, наоборот, на холодный двигатель. Необходимость затягивания крепления алюминиевых головок в холодном состоянии объясняется разным коэффициентом линейного расширения материала шпилек и болтов и материала головки. В связи с этим подтягивание гаек на сильно разогретом моторе не обеспечивает после остывания мотора должной плотности прилегания к блоку головки цилиндров.

Затяжку болтов прикрепления поддона картера для предотвращения деформации картера, нарушения при герметичности также проверяют с соблюдением пос­ле­до­ва­тель­нос­ти, то есть поочередным затягиванием диаметрально противоположных болтов.

 

Проверка состояния кривошипно-шатунного механизма

 

Техническое состояние кривошипно-шатунных механизмов определяется:

  • По компрессии (изменению давления) в цилиндрах мотора в конце хода сжатия;
  • По расходу масла в процессе эксплуатации и уменьшению давления в системе смазки двигателя;
  • По разрежению в трубопроводе впуска;
  • По утечке газов из цилиндров;
  • По объему газов, проникающих в картер мотора;
  • По наличию стуков в моторе.

 

Расход масла в малоизношенном моторе незначителен и может равняться 0,1-0,25 литра на 100 км пути. При общем значительном износе мотора расход масла может составлять 1 литр на 100 км и больше, что, как правило, сопровождается обильным дымом.

Давление в масляной системе мотора должно соответствовать пределам, ус­та­нов­лен­ным для данного типа мотора и используемого сорта масла. Уменьшение давления масла на незначительных оборотах коленвала прогретого силового агрегата указывает на неисправность в смазочной системе или на присутствие недопустимых износов под­шип­ни­ков мотора. Падение масляного давления по манометру до 0 говорит о не­исп­рав­нос­ти редукционного клапана или манометра.

Компрессия является показателем герметичности цилиндров мотора и ха­рак­те­ри­зу­ет состояние клапанов, цилиндров и поршней. Герметичность цилиндров можно установить с помощью компрессометра. Изменение давления (компрессию) проверяют после пред­ва­ри­тель­но­го разогрева мотора до 80°C при выкрученных свечах. Установив наконечник компрессометра в отверстия для свечей, проворачивают стартером коленвал мотора на 10 – 14 оборотов и фиксируют показания компрессометра. Проверка выполняется по 3 раза для каждого цилиндра. Если показания компрессии на 30 – 40% ниже установленной нормы, это говорит о неисправностях (пригорание поршневых колец или их поломка, повреждение прокладки головки цилиндров или негерметичность клапанов).

Разрежение в трубопроводе впуска мотора измеряют вакуумметром. Значение разрежения у работающего на установившемся режиме моторов может меняться от изношенности цилиндро–поршневой группы, а также от состояния элементов га­зо­расп­ре­де­ле­ния ( см. газораспределительный механизм ), регулировки карбюратора ( см. устройство карбюратора ) и установки зажигания. Таким образом, такой метод проверки является об­щим и не дает возможности выделить конкретную неисправность по одному показателю.

Объем газов, проникающих в картер мотора, изменяется из–за неплотности сопряжений цилиндр + поршень + поршневое кольцо, увеличивающейся по степени изнашивания данных деталей. Количество проникающих газов измеряют при полной нагрузке мотора.

 

 

Обслуживание КШМ

Обслуживание КШМ заключается в постоянном контроле креплений и подтягивании ослабевших гаек и болтов картера, а также головки блока цилиндров. Болты крепления головки блока и гайки шпилек следует подтягивать на разогретом моторе в определенной последовательности.

Двигатель следует содержать в чистоте, каждый день протирать или промывать кисточкой, смоченной в керосине, после этого протирать сухой ветошью. Необходимо помнить, что грязь, пропитанная маслом и бензином, представляет серьезную опасность для возгорания при наличии каких–либо неисправностей в системе зажигания двигателя исистеме питания двигателя, также способствует образованию коррозии.

Периодически нужно снимать головку блока цилиндров и удалять весь нагар, об­ра­зо­вав­ший­ся в камерах сгорания.

Нагар плохо проводит тепло. При определенной величине слоя нагара на клапанах и поршнях отвод тепла в охлаждающую жидкость резко ухудшается, происходит перегрев мотора и уменьшение его мощностных показателей. В связи с этим, возникает потребность в более частом включении низких передач и потребность в топливе возрастает. Интенсивность формирования нагара полностью зависит от вида и качества используемого для мотора масла и топлива. Самое интенсивное нагарообразование выполняется при использовании низкооктанового бензина с достаточно высокой температурой конца выкипания. Стуки, возникающие в таком случае при работе двигателя, имеют детонационный характер и в конечном итоге приводят к уменьшению срока работоспособности двигателя.

Нагар необходимо удалять с камер сгорания, со стержней и головок клапанов, из впускных каналов блока цилиндров, с днищ поршней. Нагар рекомендуется удалять с по­мощью проволочных щеток или металлических скребков. Предварительно нагар раз­мяг­ча­ет­ся керосином.

При последующей сборке мотора прокладку головки блока необходимо ус­та­нав­ли­вать таким образом, чтобы сторона прокладки, на которой наблюдается сплошная окантовка перемычек между краешками отверстий для камер сгорания, была направлена в сторону головки блока.

Стоит учесть, что во время движения машины за городом в течении 60–ти минут со скоростью 65–80 км/ч происходит выжигание (очистка) цилиндров от нагара.

При должном регулярном обслуживании КШМ его срок службы продлится на долгие годы.

Как работает и устроен кривошипно-шатунный механизм двигателя


Двигатели внутреннего сгорания, используемые на автомобилях, функционируют за счет преобразования энергии, выделяемой при горении горючей смеси, в механическое действие – вращение. Это преобразование обеспечивается кривошипно-шатунным механизмом (КШМ), который является одним из ключевых в конструкции двигателя автомобиля.

Устройство механизма

Классический кривошипно-шатунный механизм был известен ещё в Древнем Риме. Использовался похожий принцип в Римской пилораме, только там вращение, под воздействием течения реки, водяного колеса превращалось в возвратно-поступательное движение пилы.
В паровых машинах также использовался КШМ, похожий на использующийся сейчас в автомобильных двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Только в нём поршень был соединён с шатуном через шток и цилиндр низкого давления. Схожая конструкция используется иногда в ДВС и по сей день.

В так называемых крейцкопфных двигателях поршень жёстко соединён с крейцкопфом – деталью, движущейся по неподвижным направляющим в одном измерении, как и поршень, через шток, а далее по привычной схеме – шатун с коленвалом. Это позволяет увеличить рабочий ход поршня, а иногда делает цилиндр двусторонним, в таких конструкциях добавлена ещё одна камера сгорания. Такой тип КШМ применяется чаще всего в судовых дизелях и другой крупной технике.

Возможно, вас также заинтересует статья нашего специалиста, в которой он рассказывает подробно о шлифовке коленвала.

Также прочитайте интересную статью нашего эксперта, в которой подробно описан роторно-поршневой двигатель Ванкеля.

Дополнительно советуем прочитать статью нашего специалиста, посвящённую подробному описанию двигателя Ибадуллаева.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из двух основных групп деталей – подвижных и неподвижных.

  1. К подвижным частям КШМ относятся следующие детали: поршни, которые вместе с кольцами и пальцами объединены в поршневую группу, шатуны, коленчатый вал (в просторечном сокращении — коленвал), подшипники коленвала и маховик.
  2. Неподвижные – это картер, объединённый с блоком цилиндров, гильзы цилиндров, головка блока цилиндров. Также к ним относятся поддон (нижний картер), полукольца коленвала, картер маховика и сцепления, а также кронштейны и детали крепежа.

Иногда выделяют и цилиндропоршневую группу, в которую входит поршневая и гильза цилиндра.

Блок цилиндров

Блок цилиндров сейчас неотделим от картера блока. Так, кстати, было не всегда – на старых двигателях (у «Запорожца», например) они могли быть изготовлены раздельно. Именно картер вместе с блоком цилиндров – основной узел конструкции двигателя автомобиля.

Внутри блока и происходит вся полезная работа двигателя. К блоку цилиндров крепятся внизу — нижний картер (поддон), сверху — головка блока, сзади — картер маховика, топливная, выпускная системы и другие детали двигателя. Сам блок прикреплён к шасси автомобиля через специальные «подушки».

Материал, из которого изготовлена эта важная часть двигателя – чаще всего либо алюминий, либо чугун. На спортивных автомобилях могут применяться и композитные материалы. В блок запрессованы съёмные гильзы, которые облегчают ход поршней и ремонтопригодность блока – то есть его расточку под «ремонтные» поршни и кольца. Гильзы делают из чугуна, стали или композитных сплавов. Существует два вида гильз:

  • «сухие» — когда внешняя поверхность гильз не омывается охлаждающей жидкостью;
  • «мокрые» — когда гильзу снаружи охлаждает поток жидкости.

Каждый вариант имеет свои достоинства и недостатки.

Поршни

Поршень – это металлическая деталь, которая имеет форму стакана, и в некоторых автопредприятиях водители и автослесари со стажем старые поршни, очищенные от нагара, в качестве стаканов и использовали. Однако основное его предназначение, естественно, не в этом, а для того, чтобы преобразовывать потенциальную энергию давления и термическую энергию температуры газов в кинетическую энергию вращения коленчатого вала в момент рабочего хода.

Во время тактов впуска он служит в качестве насоса, затягивающего воздух или горючую смесь, в ходе такта сжатия сжимает её, а в ходе такта выпуска — помогает удалению отработанных газов. Во время рабочего хода (точнее, чуть раньше) смесь воспламеняется (или форсунка впрыскивает топливо на дизельных двигателях), и горящие газы давят на поршень, заставляя его выполнять работу по преобразованию термической энергии в кинетическую.

Поршень современного автомобильного двигателя выполнен чаще всего из сплавов на основе алюминия. Они обеспечивают хороший отвод лишнего тепла, к тому же довольно лёгкие.

Составные части поршня автомобильного двигателя – это днище, уплотняющяя часть и юбка. Поршень соединяется с шатуном при помощи находящегося в юбке пальца. Для обеспечения плотности соединения поршня со стенкой цилиндра применяются поршневые кольца.

Поршневые кольца

Это плоские незамкнутые (с разъёмом в несколько десятых долей миллиметра) стальные или чугунные кольца, надеваемые в специальные канавки на уплотнительную часть поршня. Они служат для нескольких целей:

  1. Уплотнение. Качественные, неизношенные кольца повышают компрессию (давление в цилиндре).
  2. Теплопередача. Компрессионные кольца передают лишнее тепло гильзе цилиндра, предотвращая перегрев двигателя.
  3. Не пропускают моторное масло из картера в камеру сгорания, но оставляют на стенках гильзы небольшой слой масла для смазки цилиндра. Самое нижнее кольцо называется маслосъёмным. Его конструкция специально разработана под эту задачу.

Поршневые пальцы

Поршневой палец нужен для того, чтобы связать поршень с шатуном. Он находится во внутренней части юбки поршня и представляет собой металлический цилиндр, отдалённо похожий на палец (отсюда и название). Шатун не крепится жёстко на пальце, ведь надо обеспечивать максимально ровную передачу крутящего момента от поршня к шатуну и далее. Выполнены пальцы обычно из легированной стали.

Пальцы делятся на фиксированные и плавающие. Фиксированный жёстко прикреплён к юбке поршня, и двигается на нём только шатун, а плавающий палец как в поршневой юбке, и на шатуне может крутиться. Сейчас в конструкциях автомоторов преобладают плавающие пальцы, обеспечивающие более полную и плавную передачу крутящего момента и снижающие нагрузку на детали КШМ.

Шатун

Для того, чтоб передать крутящий момент с поршня на коленвал, служит шатун, соединяющий две этих важных детали. Для того, чтобы ремонт шатуна не вызывал особых трудностей, в нём применяются специальные вкладыши, фактически разборный подшипник скольжения, хотя в некоторых двигателях с малой скоростью вращения коленвала по-прежнему применяются баббитовые вкладки, а в быстроходных моторах в обеих головках шатуна (как нижней, так и верхней) установлены подшипники качения. По форме шатун похож на рычаг или гаечный ключ с двутавровым сечением. Его верхняя, обычно неразъёмная головка соединяет его с пальцем поршня, а нижняя, разъёмная соединяет шатун с коленчатым валом. Делают шатуны чаще всего из легированной, иногда из углеродистой стали.

Коленчатый вал

Коленчатый вал, или сокращённо коленвал – одна из важнейших деталей мотора, впрочем, лишних деталей не бывает. Он имеет форму вала с «искривлениями» в сторону, к которой через оси прикреплены шатуны двигателя. Он состоит из следующих деталей:

  1. Шейки. Они нужны для того, чтобы закрепить коленвал на картере и шатуны на нём. Подразделяются на коренные и шатунные. На коренных крепится к картеру сам коленчатый вал, на шатунных шейках к коленвалу крепятся шатуны (

Попадание охлаждающей жидкости в масло

Уровень жидкости в расширительном бачке постоянно понижается, а уровень масла повышается. Масло изменяет цвет от серого до молочно-белого.

Причины неисправности — раковины, пористость или трещины в стенках охлаждающей рубашки блока цилиндров. Для проверки этого дефекта необходимо разобрать двигатель и проверить герметичность охлаждающей рубашки блока цилиндров в ванне с водой, подводя в рубашку сжатый воздух под давлением 2. 3 кгс/см 2 .

Если травление воздуха не наблюдается, то необходимо проверить герметичность головки цилиндров (см. главу «Основные неисправности механизма газораспределения»).

В процессе эксплуатации автомобиля нормальная работа кривошипно-шатунного механизма может быть нарушена в результате появления некоторых неисправностей. Основные из них: износ коренных и шатунных подшипников коленчатого вала, шеек вала, поршневых пальцев, отверстий в бобышках поршней или бронзовых втулок в верхних головках шатунов, поршней и гильз цилиндров, уменьшение компрессии в цилиндрах.

Признаками износа коренных и шатунных подшипников коленчатого вала, шеек вала являются глухие стуки, которые прослушиваются при переходе на большую частоту вращения. Причинами этой неисправности могут быть: ослабление крепления крышек подшипников, применение масла несоответствующего сорта, ослабление крепления маховика на валу.

Коренные и шатунные подшипники следует подтянуть или заменить вкладыши, болты крепления маховика затянуть и зашплинтовать, заменить масло.

Принцип работы кривошипно-шатунного механизма

Во время основного такта работы автомобильного двигателя – рабочего хода (расширения), горящие газы давят на поршень, а тот двигается вниз — от верхней мёртвой точки к нижней, тем самым передавая энергию посредством пальца и шатуна на коленчатый вал. Шатун может ограниченно поворачиваться и вокруг оси пальца поршня, и вокруг шатунной шейки коленвала, и таким образом поступательное движение поршня превращается во вращательное.

Стоит заметить, что при остальных тактах коленчатый вал через шатун, наоборот, сообщает возвратно-поступательное движение поршню. Где он его берёт? Из «рабочих» цилиндров, энергии коленвала и маховика, а при запуске – стартера.

К

атегория:

1Отечественные автомобили

П

убликация:

Техническое обслуживание и устранение простейших неисправностей механизмов двигателя

Ч

итать далее:

Устранение простейших неисправностей системы охлаждения и смазочной системы

Техническое обслуживание и устранение простейших неисправностей механизмов двигателя

Неисправности кривошипно-шатунного механизма. Снижение мощности двигателя, повышенный расход масла, топлива, дымление и увеличение стуков при работе двигателя — вот основные неисправности кривошипно-шатунного механизма.

Двигатель не развивает полной мощности при снижении компрессии из-за износа гильз цилиндров, поршней, поломки или пригорания поршневых колец.

Значительные силы трения, высокие температуры и давление газов в сопряжении поршень — поршневые кольца — гильза цилинд; ров создает большую нагрузку на поршень, вызывают газовую коррозию гильз цилиндров. Пригорание поршневых колец нарушает герметичность надпоршневого пространства, газы прорываются в картер и мощностные характеристики двигателя ухудшаются. Отложение нагара на днищах поршней и в камере сгорания снижает их теплопроводность, что вызывает перегрев двигателя, падение его мощности и повышение расхода топлива.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Расход масла и топлива, дымление двигателя увеличиваются при изнашивании деталей шатунно-поршневой группы, поломке поршневых колец, закоксовывании поршневых колец в канавках, прорезей в маслосъемных кольцах, отверстий в канавке под масло-съемные кольца.

Стук коленчатого вала вызывается либо недостаточными давлением и подачей масла, либо недопустимо увеличившимися зазорами между шейками коленчатого вала и вкладышами коренных и шатунных подшипников из-за изнашивания этих деталей. Стуки поршней и поршневых пальцев свидетельствуют об изнашивании деталей шатунно-поршневой группы.

Способы выявления неисправностей кривошипно-шатунного механизма. Состояние сопряжения поршень — поршневые кольца — гильза цилиндра можно оценить по количеству газов, прорывающихся в картер. Этот диагностический параметр измеряют при помощи расходомера КИ-4887-1, предварительно прогрев двигатель до нормального теплового режима. Прибор имеет трубу с входным и выходным дроссельными кранами. Входной патрубок присоединяют к мас-лозаливной горловине двигателя, эжектор для отсоса газов устанавливают внутри выхлопной трубы или присоединяют к вакуумной установке. В результате разрежения в эжекторе картер-ные газы поступают в расходомер. Устанавливая при помощи кранов жидкость в столбиках манометров на одном уровне, добиваются, чтобы давление в полости картера было равно атмосферному. Перепад давления Л/г устанавливают по манометру одинаковым для всех замеров при помощи крана. По шкале прибора определяют количество газов, прорывающихся в картер, и сравнивают erovc номинальным:

Мощность и экономичность двигателя зависят от компрессии в цилиндрах. Компрессия снижается при значительном износе или поломке деталей цилиндропоршневой группы. Перед измерением компрессии промывают воздушный фильтр, контролируют фазы газораспределения и регулируют тепловые зазоры клапанов.

Перед проверкой компрессии в. цилиндрах карбюраторного двигателя его прогревают до нормального теплового режима, останавливают, полностью открывают дроссельную и воздушную заслонки карбюратора, отсоединяют провода от свечей зажигания, очищают и продувают сжатым воздухом углубления для свечей в головках цилиндров и выворачивают все свечи зажигания.

Компрессию оценивают по давлению в камерах сгорания двигателя при такте сжатия и замеряют компрессометром модели 179 (для карбюраторных двигателей) или компрессометром модели КН 1125 (для дизельных двигателей).

Перед проверкой компрессии в цилиндрах дизельного двигателя его прогревают до нормального теплового режима, отсоединяют топливопровод высокого давления от форсунки проверяемого цилиндра и надевают на конец топливопровода шланг для отвода топлива в специальный сосуд, снимают форсунку и вставляют в отверстие для нее наконечник компрессометра. Компрессию замеряют при частоте вращения коленчатого вала 450… 550 об/мин.

Техническое состояние цилиндропоршневой группы также определяют по утечке воздуха, замеряемой прибором К-69М:

Рис. 1. Схема расходомера КИ-4887-1

Если значение утечки воздуха при положении поршня в в. м. т. больше предельного, следует проверить стетоскопом утечку воздуха через клапаны и убедиться в отсутствии утечки воздуха через прокладку головки цилиндров двигателя. Если при смачивании прокладки головки цилиндров мыльной водой на ней или в наливной горловине радиатора появляются пузырьки воздуха, это свидетельствует о слабой затяжке гаек головки цилиндров или о начале разрушения прокладки. Возможно наличие трещины в блоке цилиндров или камере сгорания.

При отсутствии указанных дефектов и больших значениях утечки воздуха при положении поршня в в. м. т. следует продолжить замеры при положении поршня в н. м. т. Результаты замеров следует сравнить с предельными значениями. Если показания прибора нестабильны, а утечки воздуха велики, это свидетельствует о неисправностях механизма газораспределения.

Стуки двигателя прослушивают при помощи стержневого или трубчатого стетоскопов, прикасаясь концом стержня или к зонам прослушивания на двигателе.

Состояние коренных подшипников коленчатого вала определяют, прослушивая нижнюю часть блока цилиндров при резком открытии и закрытии дроссельной заслонки. Изношенные коренные подшипники издают сильный глухой стук низкого тона, усиливающийся при резком увеличении частоты вращения коленчатого вала.

Состояние шатунных подшипников коленчатого вала определяют аналогично. Изношенные шатунные подшипники издают стук среднего тона, по характеру схожий со стуком коренных подшипников, но менее сильный и более звонкий, исчезающий при выключении свечи зажигания или форсунки прослушиваемого цилиндра.

Рис. 2. Стетоскопы: 1 — слуховая шайба; 2 — стержень; 3 — наконечники; 4 — слуховой стержень

Работу сопряжения поршень — гильза цилиндра прослушивают по всей высоте цилиндра при малой частоте вращения коленчатого вала с переходом на среднюю. Появление звука, напоминающего дрожащий звук колокола, усиливающегося с увеличением нагрузки на двигатель и уменьшающегося по мере прогрева двигателя, указывает на возможное увеличение зазора между поршнем и гильзой цилиндра, изгиб шатуна, перекос оси шатунной шейки или поршневого пальца, особенно, если у двигателя наблюдается повышенный расход топлива и масла. Скрипы и шорохи в сопряжении поршень — гильза цилиндра свидетельствуют о начинающемся заедании в этом сопряжении, вызванном малым зазором или недостаточным смазыванием.

Состояние сопряжения поршневой палец — втулка верхней головки шатуна проверяют, прослушивая верхцюю часть блока цилиндров при малой частоте вращения коленчатого вала с резким переходом на среднюю. Резкий металлический’ стук, напоминающий частые удары молотком по наковальне и пропадающий при отключении свечей зажигания или форсунок, указывает на увеличение зазора между поршневым пальцем и втулкой, недостаточное смазывание или чрезмерно большое опережение начала подачи топлива.

Сопряжение поршневое кольцо — канавка поршня проверяют на уровне н. м. т. хода поршня при средней частоте вращения коленчатого вала. Слабый, щелкающий стук высокого тона, похожий на звук от ударов колец одно о другое, свидетельствует об увеличенном зазоре между кольцами и поршневой канавкой либо об изломе колец.

Еще одним эффективным методом проверки состояния кривошипно-шатунного механизма является измерение суммарных зазоров в верхней головке шатуна и шатунном подшипнике. Проверку проводят при неработающем двигателе при помощи устройства КИ-11140.

Наконечник с трубой устройства устанавливают на место снятой свечи зажигания или форсунки проверяемого цилиндра. К основанию 4 через штуцер присоединяют компрессорно-вакуумную установку. Поршень устанавливают за 0,5… 1,0 мм от в. м. т. на такте сжатия, стопорят коленчатый вал от проворачивания и с помощью компрессорно-вакуумной установки попеременно создают в цилиндре давление 200 кПа и разрежение 60 кПа. При этом поршень, поднимаясь и опускаясь, выбирает зазоры, сумма которых фиксируется индикатором.

Рис. 3. Устрой ство КИ-11140

Способы устранения неисправностей кривошипно-шатунного механизма. При значительных изнашиваниях и поломках детали кривошипно-шатунного механизма восстанавливают или заменяют. Эти работы, как правило, выполняют, отправляя двигатель в централизованный ремонт.

Закоксовывание поршневых колец в канавках можно устранить без разборки двигателя. Для этого в конце рабочего дня, пока двигатель не остыл, в каждый цилиндр через отверстие для свечи зажигания заливают по 20 г смеси равных частей денатурированного спирта и керосина. Утром двигатель пускают и после его работы в течение 10…15 мин на холостом ходу останавливают и заменяют масло.

Для удаления нагара на днищах поршней и камере сгорания снимают с двигателя головку цилиндров. Слив охлаждающую жидкость, снимают узлы и приборы, укрепленные на головке цилиндров, а у V-образных двигателей, кроме того, все приборы с впускного трубопровода и сам трубопровод, отсоединяют трубки, шланги, тяги и провода высокого напряжения. Вывернув болты крепления, снимают ось коромысел и вынимают штанги толкателей, а затем, отвернув гайки, осторожно, стараясь не повредить прокладки, снимают головку цилиндров. Для отделения прокладки от блока или головки цилиндров пользуются тупым ножом или широкой тонкой металлической полосой.

Нагар удаляют скребками из мягкого материала (меди, дерева или текстолита), стараясь не повредить днище поршней или стенки камеры сгорания. Соседние цилиндры закрывают чистой ветошью. Для размягчения и облегчения снятия нагара на него предварительно кладут ветошь, смоченную в керосине или дизельном топливе.

Перед установкой головки цилиндров сопрягаемые плоскости блока и головки цилиндров протирают чистой ветошью, а прокладку натирают порошкообразным графитом. При этом необходимо обратить внимание на правильность установки прокладки. У двигателя ЗИЛ-645 она имеет маркировку «Верх».

При установке головок цилиндров гайки (болты) затягивают, начиная от центра и постепенно перемещаясь к краям. Болты крепления головок цилиндров двигателя ЗИЛ-645 следует затягивать в 3 приема: сначала с моментом затяжки 30 Н- м, затем с моментом затяжки 70…80 Н- м и, наконец, с моментом затяжки 140… 160 Н- м. Перед ввертыванием резьбу болтов смазывают тонким слоем графитовой смазки.

Техническое обслуживание кривошипно-шатунного механизма. При ЕО двигатель очищают от грязи, проверяют его состояние визуально и прослушивают работу на разных режимах.

При ТО-1 проверяют герметичность соединения поддона картера и сальника коленчатого вала (отсутствие потеков масла), а также крепление двигателя к раме. Крепление проверяют без рас-шплинтовки гаек. При необходимости соединения расшплинтовы-вают, подтягивают гайки и вновь зашплинтовывают. Резиновые элементы не должны иметь отслоений и разрушений резины. При наличии указанных дефектов их заменяют.

Рис. 4. Последовательность затяжки гаек (болтов) крепления головки цилиндров: а — двигателй 3M3-53-11; б — двигателя ЗИЛ-130; в — двигателя ЗИЛ-645

При ТО-2 и СО выполняют и все работы перечня ТО-1.

Неисправности механизма газораспределения проявляются в снижении мощности двигателя, неравномерности его работы, повышенном расходе топлива, стуке клапанов.

Двигатель не развивает полной мощности при повреждении (прогаре) прокладки головки цилиндров, нарушении регулировки тепловых зазоров в механизме газораспределения, неплотном прилегании клапанов к их седлам.

Увеличение зазоров в приводе клапанов вызывает увеличение ударных нагрузок на сопряжение седло — клапан. Уменьшение зазоров в результате нарушения регулировок.или отложения нагара приводит к неполной посадке клапанов в седло и нарушению герметичности цилиндров, что проявляется в повышенном стуке клапанов.

При значительной негерметичности цилиндров сильно снижается давление в конце такта-сжатия и при такте расширения, что вызывает увеличение расхода топлива, снижение мощности двигателя, затрудняет его пуск и приводит к неравномерной работе. Неравномерность работы двигателя также может вызываться потерей упругости или поломкой пружин механизма газораспределения, заеданием клапанов в направляющих втулках, износом шестерен распределительного вала, толкателей, направляющих втулок и осей коромысел. В двигателях ЗИЛ-130 и -645 возможно заедание шариков и пружин механизма поворота клапанов.

Способы выявления неисправностей механизма газораспределения. Техническое состояние механизма газораспределения оценивают по наличию и характеру стуков, герметичности клапанов, упругости клапанных пружин и изменению давления во впускном и выпускном трубопроводах.

Если на холостом ходу при малой частоте вращения коленчатого вала прослушивается тихий стук в местах расположения втулок клапанов, это указывает на обеднение горючей смеси, и заедание впускных клапанов. Частые стуки, сливающиеся в общий шум, характерны при большом износе распределительных шестерен и возможной поломке их зубьев.

Увеличивая частоту вращения коленчатого вала, прослушивают двигатель в местах расположения подшипников распределительного вала. Ровный стук среднего тона, по характеру схожий со стуком шатунных подшипников коленчатого вала, свидетельствует об усиленном износе подшипников и шеек распределительного вала.

Резкий стук на всех режимах работы двигателя в зоне крышек коромысел при одновременном падении мощности двигателя и его работе с перебоями указывает на увеличение зазоров между бойками коромысел и торцами стержней клапанов.

Герметичность клапанов определяют одновременно с замерами герметичности . цилиндров компрессометрами, прибором К-69М, газовым расходомером. Негерметичность клапанов может быть одной из причин снижения компрессии.

Для проверки упругости клапанных пружин без разборки клапанного механизма служит прибор КИ-723. Сняв крышки клапанного механизма, устанавливают ножки 5 прибора на тарелку пружины, перемещают кольцо в крайнее верхнее положение и нажимают на рукоятку с таким усилием, чтобы пружина осела на 0,5… 1 мм. Сняв прибор, Определяют по его показаниям усилие сжатия и повторяют измерение. Если усилие меньше предельного, необходимо заменить нружину или подложить под нее прокладку.

Изменение давления во впускном и выпускном трубопроводах фиксируют устанавливаемыми в трубопроводах датчиками.

Способы устранения неисправностей механизма газораспределения. Зазор между бойком коромысла и торцом стержня клапана (впускного и выпускного) холодных двигателей 3M3-53-11 и ЗИЛ-130 должен составлять Q25…0,30 мм, а двигателя ЗИЛ-645 — 0,40… 0,45 мм. Для регулировки зазоров снимают.крыш-ки головок цилиндров и проверяют крепление головок цилиндров к блоку цилиндров и стоек коромысел к головкам цилиндров. При необходимости гайки (у двигателя 3M3-53-11) или бблты (у двигателей ЗИЛ-130 и -645) подтягивают. У двигателя ЗИЛ-645 снимают крышку люка в нижней части картера маховика и устанавливают фиксатор маховика, расположенный на картере маховика, в нижнее положение. Поршень первого цилиндра устанавливают в в. м. т. конца такта сжатия. Такт сжатия определяют, проворачивая коленчатый вал рукояткой до тех пор, пока пробка из ветоши или бумаги, установленная в отверстие головки цилиндров на место вывернутой свечи зажигания или форсунки, не будет вытолкнута. Для того чтобы поршень первого цилиндра занял положение в в. м. т., коленчатый вал медленно проворачивают: у двигателя 3M3-53-11 до совмещения метки на шкиве коленчатого вала с выступом указателя, у двигателя ЭИЛ-130 —до совмещения отверстия на шкиве коленчатого вала с меткой в. м. т. на шкале указателя, у двигателя ЗИЛ-645— до совмещения рисок на муфте ТНВД.

Рис. 5. Измерение упругости клапанных пружин прибором КИ-723: 1 — рукоятка; 2 — шток; 3 — кольцо; 4 — корпус; 5—ножки прибора

В этом прложении на двигателе ЗИЛ-645 проверяют и регулируют зазоры впускных клапанов 1-го, 5-, 7-, 8-го цилиндров и выпускных клапанов 2-го, 4-, 5-, 6-го цилиндров. У остальных клапанов зазор регулируют после поворота коленчатого вала на 360° (полный оборот). На двигателях 3M3-53-11 и ЭИЛ-130 зазоры у клапанов регулируют в последовательности, соответствующей порядку работы цилиндров (1—5—4—2—6—3—7—8), поворачивая коленчатый вал при переходе от цилиндра к цилиндру на 90°.

Зазоры в клапанном механизме проверяют щупом. Щуп, толщина которого равна минимальному зазору, должен проходить свободно, а щуп, равньж по толщине максимальному зазору, — с усилием. В противном случае зазор необходимо регулировать. Ослабив и удерживая ключом контргайку регулировочного винта, вставляют в зазор щуп необходимой толщины и вращают винт до получения требуемого зазора. Удерживая винт отверткой, затягивают контргайку и снова проверяют зазор.

Рис. 6. Метки для регулировки клапанов

При неплотном прилегании клапанов к седлам механизм газораспределения разбирают. Отсоединив ось коромысел от головки цилиндров, снимают ее в сборе с коромыслами, стойками и другими деталями. На головку цилиндров устанавливают приспособление для снятия и установки клапанных пружин. Сжав клапанную пружину, вынимают клапанные сухари 1 и снимают приспособление с головки цилиндров. Со стержня клапана снимают освобожденные детали: клапанную пружину с опорной шайбой пружины и опорную шайбу. Сняв механизм поворота, из направляющей втулки вынимают клапан.

Клапаны и седла клапанов тщательно очищают от нагара, промывают и контролируют. Если тарелка и стержень клапана йе покороблены, прогара на фасках клапана и седла нет, то при наличии мелких раковин на фасках при незначительном их износе можно восстановить герметичность клапана притиркой.

Для притирки используют пасту, состоящую из одной части абразивного микропорошка М20 и двух частей масла индустриального. Перемешивая компоненты, пасту доводят до сметанообраз-ного состояния и перед употреблением обязательно дополнительно перемешивают. Тонкий равномерный слой пасты наносят на фаску клапана, стержень клапана смазывают чистым маслом для двигателя и устанавливают клапан в седло. При помощи притирочного приспособления или коловорота с присосом сообщают клапану возвратно-вращательное движение. Слегка нажимая на клапан, поворачивают его на 1/3 оборота, затем приподнимают, снова прижимают и поворачивают на 1/4 в обратном направлении. Периодически поднимая клапан, наносят на фаску новые порции пасты. Притирку заканчивают, когда на фасках клапана и седла появятся сплошные матовые пояски шириной 1,5…3 мм.

После притирки клапан, седло, канал и направляющую втулку промывают керосином и насухо вытирают. Перед установкой стержень клапана смазывают маслом для двигателя. Качество притирки клапанов можно проверить до и после сборки клапанного механизма. В первом случае поперек фаски клапана мягким графитовым карандашом наносят через одинаковые промежутки 15… 20 рисок. Вставив клапан в седло и сильно прижав, его поворачивают на 1/4 оборота. Если все риски окажутся стертыми, качество притирки удовлетворительное. Во втором случае после сборки клапанного механизма головку цилиндров переворачивают, и в камеры сгорания заливают керосин. Если через 3 мин не будет обнаружено просачивания керосина, качество притирки удовлетворительное.

Рис. 7. Схема регулирования зазоров в клапанном механизме: 1 — головка цилиндров; 2 — контргайка;

Рис. 8. Снятие и установка клапанных пружин приспособлением 1 — регулировочный винт; 4 — коромысло; 5 — клапан; 6 — основание; 7 — прокладка; 8 — стойка валика коромысла

Если дефекты механизма газораспределения вызваны износом или поломкой его деталей, негодные детали заменяют.

Техническое обслуживание механизма газораспределения. При ТО-1 прослушивают работу клапанного механизма и при необходимости регулируют зазоры между клапанами и коромыслами. При ТО-2 проверяют и при необходимости подтягивают крепление крышки распределительных шестерен.

Неисправности кривошипно-шатунного механизма

Внешними признаками неисправностей этого механизма являются: появление стуков, повышенный расход, масла и топлива, снижение давления в конце такта сжатия (компрессии), дымленге отработавших газов. Стуки возникают в результате износа сопряженных деталей, и по их характеру определяют неисправность.

Рис. 9. Крепление силового агрегата: а — двигателя МеМЗ; б — двигателя «Москвич»; 1 — поперечина передней опоры; 2 — резиновая подушка; 3, 10 — кронштейны передних опор; 4 — кронштейн задней опоры; 5, 14 – поперечина задней опоры; 6 — опорная шайба; 7, 8 — нижняя и верхняя резиновые подушки; 9— распорная втулка; 11 — лапы крепления поперечины передних опор; 12 — поперечина передней подвески; 13 — резиновая подушка передней опоры; 15 — резиновая подушка задней опоры

Рис. 10. Последовательность затяжки- гаек шпилек головки блока цилиндров двигателей: а — «Москвич»; б — «Жигули»; в — «Запорожец»

Звонкий стук, появляющийся при работе холодного двигателя и уменьшающийся или исчезающий после прогрева, указывает на износ поршней и цилиндров. Такой же стук, прослушиваемый на всех режимах работы двигателя, свидетельствует об износе поршневых пальцев и втулок верхних-головок шатунов.

Глухой стук, усиливающийся при резком увеличении частоты вращения коленчатого вала, является признаком износа коренных или шатунных подшипников. Стук шатунных подшипников несколько меньшей силы, чем коренных, и прослушивается через стенку блока цилиндров в зонах, соответствующих верхнему и нижнему положениям кривошипов коленчатого вала.

Сильные металлические стуки, сопровождающиеся значительным уменьшением давления масла, указывают на выплавление вкладышей коренных или шатунных подшипников.

Дымление отработавших газов, повышенный расход масла и топлива могут быть при износе поршней и цилиндров, износе и поломке поршневых колец или заклинивании их в канавках. В последнем случае неисправность можно устранить без разборки двигателям путем заливки на 8—10 ч через отверстия для свечей в каждый цилиндр по 25—30 г смеси, составленной из керосина и денатурированного спирта (по 50%). После чего двигателю дают работать 10—15 мин и меняют масло в картере.

Снижение величины давления в конце

такта сжатия (компрессии) в цилиндрах происходит вследствие неплотного прилегания клапанов к своим седлам, заклинивания поршневых колец в канавках, износа поршней и цилиндров, неплотного прилегания головки блока цилиндров из-за повреждения прокладки или слабой затяжки болтов и гаек шпилек. В последнем случае производится подтяжка крепления головки блока цилиндров при помощи динамометрического ключа неопределенной последовательности на холодном двигателе. Момент окончательной затяжки десяти ,болтов на двигателе ВАЗ — 11,5 кгс • м и одного болта на приливе 3,8 кгс • м, на двигателе «Москвич» — 7,3—7,8 кгс • м и на двигателе ЗАЗ — 4—5 кгс • м. Затяжку следует производить в два приема: первый с половинным усилием и второй, окончательный,— с полным усилием. Для определения величины компрессии необходимо пустить и прогреть двигатель до нормальной температуры, вывернуть все свечи зажигания, полностью открыть дроссельные и воздушную заслонки.

Затем установить резиновый конусный наконечник компрессометра в отверстие для свечи одного из цилиндров, стартером провернуть коленчатый вал на 10—12* оборотов и заметить величину давления по шкале манометра. После этого нажатием пальца на стержень золотника компрессометра выпустить воздух до установки стрелки манометра в нулевое положение. Аналогично проверяют давление в остальных цилиндрах. Величина давления сжатия в цилиндре должна быть 7—8 кгс/см2, а разница в показаниях у отдельных цилиндров не должна превышать 1 кгс/см2. При отсутствии прибора компрессию можно проверить следующим образом. Вывернуть свечи зажигания, кроме первого цилиндра, и поворачивать рукояткой коленчатый вал; затем свечу из первого цилиндра вывернуть и завертывать ее поочередно в остальные цилиндры. Пониженная компрессия будет в том цилиндре, где для поворачивания коленчатого вала будет требоваться меньшее усилие руки.

Техническое обслуживание кривошипно-шатунного механизма

После пробега первых 1500—2000 км, а в дальнейшем после снятия головки блока цилиндров, а также при появлении признаков прорыва газов или подтекания охлаждающей жидкости в соединении, подтягивать гайки шпилек и болты головки блока цилиндров в установленной последовательности. В эти же сроки подтягивать винты или болты крепления поддона картера. Проверять и при необходимости подтягивать крепления опор двигателя, очищать от грязи и масла резиновые подушки. Ежедневно протирать поверхность двигателя ветошью, смоченной специальным очистителем или раствором стирального порошка.

Рекламные предложения:

Читать далее: Устранение простейших неисправностей системы охлаждения и смазочной системы

К

атегория: — 1Отечественные автомобили

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Неисправности, возникающие при работе КШМ и их причины

Неполадки и поломки в кривошипно-шатунном механизме могут произойти в самых разных его узлах. Чтобы свести риск возникновения этих неприятностей до минимума, необходимо знать, отчего они происходят. Чаще всего это нагар на деталях и их износ. Наиболее часто происходят поломки КШМ от использования некачественного автомобильного топлива и масла. Особенно это чревато для дизелей, которые требовательны к качеству горюче-смазочных материалов, что может вывести из строя не только КШМ. Редкая смена масла, несвоевременная замена топливных, воздушных и масляных фильтров – всё это также несёт потенциальную угрозу поломок. Может послужить причиной неисправности перегрев двигателя, а также утечка и снижение уровня моторного масла в двигателе.

Перегрев двигателя может привести даже к заклиниванию. Чтобы этого не случилось, заливайте качественную охлаждающую жидкость и следите за состоянием системы охлаждения.

Бывает, что проблема в системе питания или в зажигании. Тогда смесь сгорает не полностью или неравномерно.

Ещё одна распространённая причина поломок – это использование некачественных запчастей. Не покупайте фейк и пользуйтесь услугами проверенных автосервисов.

Попадание масла в охлаждающую жидкость

Наблюдается уменьшение уровня масла в двигателе, появляется масляная пленка в расширительном бачке, цвет охлаждающей жидкости меняется от серого до темно-коричневого.

Для проверки снять головку цилиндров, заполнить охлаждающую рубашку блока цилиндров водой и подать сжатый воздух в вертикальный масляный канал блока цилиндров (около отверстия под болт 5, см. рис. 22). Если в воде, заполняющей охлаждающую рубашку, наблюдаются пузырьки воздуха, то причины неисправности — раковины или трещины в перемычках между масляной магистралью и охлаждающей рубашкой блока цилиндров. В этом случае блок цилиндров необходимо заменить.

Если масляные каналы блока цилиндров герметичны, то, возможно, масло попадает в охлаждающую жидкость из масляных каналов головки цилиндров. В этом случае необходимо проверить герметичность головки цилиндров (см. главу «Основные неисправности механизма газораспределения»).

Перечень неисправностей КШМ

Главные неприятности, которые могут случится с кривошипно-шатунным механизмом:

  1. Как шатунные, так и коренные шейки коленчатого вала подвержены износу и механическим повреждениям.
  2. Износ, механические повреждения и даже расплавление могут угрожать и вкладышам (подшипникам) шеек коленвала.
  3. «Болезни» поршневых колец – это закоксовывание не до конца сгоревшими продуктами горения (углеводороды окисляются только до углерода), их залегание и даже поломки, что может привести к фатальным последствиям.
  4. Цилиндропоршневая группа также подвержена износу. В современных «движках» это не так заметно, всё-таки они созданы по последнему слову техники, но у каждой детали имеется конечный ресурс.
  5. На днище поршня может отложиться нагар.
  6. В деталях могут появиться трещины, они могут прогореть, обломиться и даже расплавиться.
  7. Двигатель может даже заклинить.

Стук в коренных подшипниках коленчатого вала

Обычно это металлический глухой стук низкого тона. Прослушивается в нижней части блока цилиндров и обнаруживается при резком открытии дроссельной заслонки на холостом ходу. Чрезмерный зазор коленчатого вала вызывает стук более резкий с неравномерными промежутками, особенно заметными при плавном увеличении и уменьшении частоты вращения коленчатого вала. Причины стука и способы его устранения:

  • слишком раннее зажигание. Проверить и отрегулировать момент зажигания;
  • недостаточное давление масла. См. главу «Основные неисправности системы смазки»;
  • увеличенный зазор между шейками коленчатого вала и вкладышами коренных подшипников. Обратиться на станцию технического обслуживания для проверки и, если необходимо, для перешлифовки шеек и замены вкладышей;
  • увеличенный зазор между упорными полукольцами и коленчатым валом. На неработающем двигателе проверить осевой свободный ход коленчатого вала, нажимая и отпуская педаль сцепления. При этом перемещение переднего конца коленчатого вала должно быть не более 0,35 мм. В случае большего осевого свободного хода следует обратиться на станцию технического обслуживания для замены упорных полуколец коленчатого вала.

Признаки наличия неисправностей в работе КШМ

Могут насторожить посторонние стуки в двигателе. Возможно, это связано с детонацией или вам попалось не слишком качественное топливо. Последствия как детонации, так и некачественного топлива могут быть печальными. Звук при детонации более звонкий, а вот глухой звук может свидетельствовать о том, что износились шейки коленвала. Если же он совсем звонкий и происходит не только при резком увеличении оборотов (например, если вы быстро тронулись с места), то вполне возможно, что вкладыши шейки коленвала начинают плавиться. Возможно, причиной масляное голодание, но так или иначе – в сервис.

Также многое может сказать дым из двигателя. Если он сизый, то значит, что в камеру сгорания попадает масло. Возможно, виной тому маслосъёмные колпачки ГРМ, а возможно, проблема в поршневых кольцах. Накопление нагара на поршнях и цилиндрах приводит к увеличению трения и повышенному износу деталей. Если проблема в кольцах, то будет снижена компрессия, хотя понижение компрессии может быть связано и с другими причинами.

Стук шатунных подшипников

Обычно стук шатунных подшипников резче стука коренных. Он прослушивается в верхней части блока цилиндров на холостом ходу двигателя при резком открытии дроссельной заслонки. Место стука легко определить, отключая по очереди свечи зажигания.

Причины стука и способы его устранения:

  • недостаточное давление масла. См. главу «Основные неисправности системы смазки»;
  • чрезмерный зазор между шатунными шейками коленчатого вала и вкладышами. На станции технического обслуживания прошлифовать шейки коленчатого вала и заменить вкладыши.

Стук поршней и поршневых пальцев. Стук поршней обычно незвонкий, приглушенный, вызывается «биением» поршня в цилиндре: Лучше всего он прослушивается при малой частоте вращения коленчатого вала под нагрузкой. Стук пальцев — отчетливый и резкий, усиливается с повышением частоты вращения коленчатого вала и пропадает при выключении цилиндра из работы. Прослушивается в верхней части блока цилиндров.

Причины стука и способы его устранения:

  • увеличенный зазор между поршнями и цилиндрами. Отремонтировать двигатель, расточив и отхонинговав цилиндры и заменив поршни;
  • чрезмерный зазор между поршневыми кольцами и канавками на поршне. Заменить кольца или поршень с кольцами;
  • чрезмерный зазор между пальцем и отверстием в поршне. Заменить поршень и палец.

Обслуживание КШМ

Прежде всего, общие советы: «машина любит ласку, чистоту и смазку». Следует вовремя проверять уровень масла, не допускать перегрева двигателя и заправляться только качественным горючим. Серьёзные проблемы с КШМ решаются только в автосервисе. Разумеется, есть автолюбители, которые самостоятельно могут расточить цилиндр до ремонтного размера, но это всё же характерно для не самых новых автомобилей.

В «закоксованных» двигателях можно провести раскоксовку, которая делается как с разбором двигателя, так и при помощи специальных средств – без такового. Однако, подобные манипуляции лучше доверить профессионалам. Соблюдайте сроки ТО.

ПРИНЦИП РАБОТЫ МЕХАНИЗМА

Принцип работы кривошипно-шатунного механизма рассмотрим упрощенно на примере одноцилиндрового мотора. Такой двигатель включает в себя:

  • коленчатый вал с двумя коренными шейками и одним кривошипом;
  • шатун;
  • и комплект деталей ЦПГ, включающий в себя гильзу, поршень, поршневые кольца и палец.

Воспламенение горючей смеси выполняется когда объем камеры сгорания минимальный, а обеспечивается это при максимальном поднятии вверх поршня внутри гильзы (верхняя мертвая точка – ВМТ). При таком положении кривошип тоже «смотрит» вверх. При сгорании выделяемая энергия толкает вниз поршень, это движение передается через шатун на кривошип, и он начинает двигаться по кругу вниз, при этом коренные шейки вращаются вокруг своей оси.

При провороте кривошипа на 180 градусов поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ). После ее достижения выполняется обратная работа механизма. За счет накопленной кинетической энергии маховик продолжает вращать коленвал, поэтому чему кривошип проворачивается и посредством шатуна толкает поршень вверх. Затем цикл полностью повторяется.

Если рассмотреть проще, то один полуоборот коленвала осуществляется за счет выделенной при сгорании энергии, а второй – благодаря кинетической энергии, накопленной маховиком. Затем процесс повторяется вновь.

Конструкция шатуна

Шатун в процессе работы совершает 2 вида движения – круговые, в месте соединения нижней головки с коленвалом, и возвратно-поступательные, в месте соединения верхней головки и поршня. При эксплуатации двигателя на данную деталь постоянно воздействуют высокие нагрузки.

В шатун входят следующие элементы:

  • Верхняя головка (поршневая)
  • Нижняя головка (кривошипная)
  • Силовой стержень

Поршневая головка

Поршневой палец соединяет верхнюю головку с поршнем. Сама головка представляет собой цельную неразборную конструкцию. Палец может быть плавающим и фиксированным.

В первом случае в верхнюю головку пальца впрессовываются бронзовые или биметаллические втулки. Но это относится не ко всем двигателям. Существуют модификации, где этих втулок нет, а сам палец свободно вращается в отверстии головки шатуна благодаря зазору. Для обеспечения работоспособности подобной детали важно обеспечить смазывание поршневого пальца.

Для установки фиксированных пальцев в головке шатуна проделывается отверстие цилиндрической формы, изготовленное с очень высокой точностью. Диаметр этого отверстия меньше, чем диаметр поршневого пальца. Благодаря этому обеспечивается необходимый натяг при соединении двух деталей.

Верхняя головка шатуна имеет форму трапеции. Это позволяет увеличить опорную площадь поверхности при работе поршня и снизить разрушительное воздействие очень высоких нагрузок.

Кривошипная головка

Кривошипная головка служит для соединения шатуна и коленвала. В большинстве шатунов этот элемент разъемный, что обусловлено методом сборки двигателя. Крышка головки фиксируется на шатуне болтами, но в некоторых случаях для этих целей используют штифты или бандажное крепление.

На шатуне можно использовать лишь ту крышку, которая была установлена на заводе. Это обусловлено тем, что она имеет определенный вес и размер, и потому не может быть заменена на другую.

Разъем головки относительно расположения стержня может быть прямым (90° к оси) или косым (под определенным углом к оси). В V-образных ДВС применяется последний вид.

В нижней части шатунной головки находятся подшипники скольжения, схожие с коренными вкладышами коленчатого вала. Для их производства используется стальная лента, с внутренней стороны покрытая антифрикционным материалом, который обладает высокими противоизносными характеристиками. Данный слой работает исключительно при наличии моторного масла, в противном случае он быстро разрушается.

Для подшипников скольжения шатунов, коренных подшипников коленвала, юбок поршней, распределительных валы, втулок пальцев, в дроссельной заслонке подходит антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС.

Данный материал эффективно снижает трение и износ, предотвращает заклинивание поршня в цилиндре и задир поверхностей. Он не разрушается при длительном воздействии моторного масла, предотвращает движение рывками, работает в режиме масляного голодания.

Благодаря аэрозольной упаковке с выверенными параметрами распыления нанесение покрытия не вызывает затруднений. Полимеризация материала происходит как при комнатной температуре, так и при нагреве.

Силовой стержень

Стержень шатуна имеет двутавровую форму и расширяется от верхней головки к нижней. В дизельных двигателях, в отличие от бензиновых, шатуны более прочные и массивные. В спорткарах для производства этих деталей используется алюминий, что способствует снижению массы автомобиля.

Все шатуны в двигателе должны иметь одинаковую массу. В противном случае при работе ДВС будут сильные вибрации. Это требование распространяется также на обе головки детали. Для выравнивания веса шатунов их взвешивают на очень точных весах. После этого, выбрав самый легкий шатун, подгоняют массу других деталей под него путем снятия части металла на головках детали и с бобышек на стержне.

Кривошипно-шатунный механизм двигателя Камаза 740-10 (Реферат)

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 2

1. Общее устройство и техническая характеристика двигателя КамАЗа 740.10 3

2. Устройство кривошипно-шатунного механизма 5

3. Разборка, ремонт и сборка шатунно-поршневой группы 15

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 23

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 24

ВВЕДЕНИЕ

Акционерное общество (АО) КамАЗ выпускает автомобили с колесными формулами 6×4, 4×2 и 6×6, различающиеся мощностными, размерными и весовыми параметрами. Массовое производство автомобилей семейства КамАЗ и их поступление в автотранспортный комплекс страны началось в 1976 г. В ходе производства совершенствовалась конструкция автомобилей и их составных частей, повышалось их качество, накапливался и изучался передовой опыт эксплуатации и ремонта.

В данной курсовой работе подробно описана конструкция кривошипно-шатунного механизма в двигатели 740.10 автомобиля КамАЗ. Техническая характеристика двигателя приведена в табл.1. По своим экологическим показателям двигатель 740.10 соответствуют требованиям правил ЕЭК ООН уровня EVRO-2. Приведены все необходимые рекомендации завода-изготовителя по регулировкам двигателя и его систем, основным неисправностям, методам их обнаружения и устранения.

Целью курсовой работы является изучение устройства кривошипно-шатунного механизма двигателя КамАЗа 740.10

1. Общее устройство и техническая характеристика двигателя КамАЗа 740.10

На автомобилях КамАЗ устанавливаются восьмицилиндровые, V-образные, четырехтактные дизели модели 740 с жидкостным охлаждением.

Блок-картер двигателя отлит из чугуна и снизу закрыт штампованным поддоном. В расточках блоков установлены гильзы цилиндров «мокрого» типа. Сверху гильзы закрыты индивидуальными головками. Механизм газораспределения верхнеклапанный. В нижней части развала блока установлен распределительный вал. Под ним в коренных опорах — коленчатый вал.

В передней части блока с коленчатым валом установлена гидромуфта привода вентилятора. С правой стороны блока крепятся центробежный фильтр очистки масла, масляный фильтр, маслозаливная горловина и щуп для контроля уровня масла в поддоне. С левой стороны нижней части блока установлен электростартер [3, с.25].

С наружной стороны боковых поверхностей головок цилиндров крепятся выпускные трубопроводы, с внутренней стороны — впускные трубопроводы и водоотводящие трубы. Сверху к впускным трубопроводам крепится фильтр тонкой очистки топлива. На передних концах водоотводящих труб установлены термостаты системы охлаждения двигателя.

В развале блок-картера размещены топливный насос высокого давления, компрессор и насос гидроусилителя рулевого управления.

Указанные конструктивные решения, а также применение автоматической гидромуфты в приводе вентилятора и двух термостатов в системе охлаждения, эффективная очистка масла, топлива и воздуха обеспечивают высокую долговечность деталей и узлов двигателя.

Основные параметры двигателя модели 740.10 приведены в технической характеристике (табл.1)

Таблица 1.

Техническая характеристика

Модель двигателя

740.10

Тип двигателя

С воспламенением от сжатия

Число тактов

Четыре

Число цилиндров

Восемь

Расположение цилиндров

V-образное

Угол развала

90°

Порядок работы цилиндров

1-5-4-2-6-3-7-8

Диаметр цилиндра и ход поршня, мм

120×120

Рабочий объем, л

10,85

Номинальная мощность брутто, кВт (л. с)

176(240)

Максимальный крутящий момент брутто.Н. м (кгс. м)

833(85)

Частота вращения коленчатого вала, мин:

— номинальная

— при максимальном крутящем моменте

— на холостом ходу, не более:

минимальная

максимальная

2200

1200-1600

600±50

2930

Модель ТНВД

337-40

Модель форсунки

273-30

Давление начала подъема иглы форсунки, МПа (кгс/см): — в эксплуатации, не менее — новой (заводской регулировки)

19,61 (200)

21,37-22,36(218-228)

Высокая литровая мощность и низкий удельный расход топлива достигнуты форсированием двигателя по частоте вращения, применением совершенного смесеобразования, высокой степени сжатия и использованием тороидальной камеры сгорания.

Трудоемкость технического обслуживания двигателя в процессе эксплуатации значительно снижена благодаря применению закрытой системы охлаждения с всесезонной специальной охлаждающей жидкостью, высококачественных моторных масел двухступенчатого воздухоочистителя сухого типа, эффективных топливных и масляных фильтров.

Высокие пусковые качества двигателя при низких температурах обеспечены применением аккумуляторных батарей повышенной емкости, мощного стартера, маловязкого моторного масла и системы предпускового разогрева двигателя.

Двигатель состоит из кривошипно-шатунного механизма и механизма газораспределения и систем смазки, охлаждения, разогрева, питания топливом, питания воздухом и выпуска отработавших газов.

Кривошипно-шатунный механизм двигателя Камаза 740-10 реферат по транспорту

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 2 1. Общее устройство и техническая характеристика двигателя КамАЗа 740.10 3 2. Устройство кривошипно-шатунного механизма 5 3. Разборка, ремонт и сборка шатунно-поршневой группы 15 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 23 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 24 ВВЕДЕНИЕ Акционерное общество (АО) КамАЗ выпускает автомобили с колесными формулами 6×4, 4×2 и 6×6, различающиеся мощностными, размерными и весовыми параметрами. Массовое производство автомобилей семейства КамАЗ и их поступление в автотранспортный комплекс страны началось в 1976 г. В ходе производства совершенствовалась конструкция автомобилей и их составных частей, повышалось их качество, накапливался и изучался передовой опыт эксплуатации и ремонта. В данной курсовой работе подробно описана конструкция кривошипно- шатунного механизма в двигатели 740.10 автомобиля КамАЗ. Техническая характеристика двигателя приведена в табл.1. По своим экологическим показателям двигатель 740.10 соответствуют требованиям правил ЕЭК ООН уровня EVRO-2. Приведены все необходимые рекомендации завода- изготовителя по регулировкам двигателя и его систем, основным неисправностям, методам их обнаружения и устранения. Целью курсовой работы является изучение устройства кривошипно- шатунного механизма двигателя КамАЗа 740.10 2. Устройство кривошипно-шатунного механизма Коленчатый вал (рис.1) изготовлен из высококачественной стали и имеет пять коренных и четыре шатунные шейки, закаленных ТВЧ, которые связаны между собой щеками и сопрягаются с ними переходными галтелями. Для равномерного чередования рабочих ходов расположение шатунных шеек коленчатого вала выполнено под углом 90°. К каждой шатунной шейке присоединяются два шатуна: один для правого и один для левого рядов цилиндров (рис.2). Подвод масла к шатунным шейкам производится от отверстий в коренных шейках 10 прямыми отверстиями 11 [3, с.27]. Для уравновешивания сил инерции и уменьшения вибраций коленчатый вал имеет шесть противовесов, отштампованных заодно со щеками коленчатого вала. Кроме основных противовесов, имеются два дополнительных съемных противовеса 1 и 2. напрессованных на вал, при этом их угловое расположение относительно коленчатого вала определяется шпонками 5 и 6 (рис.1). В расточку хвостовика коленчатого вала запрессован шариковый подшипник 5 (рис.2). Рис.1. Коленчатый вал. Рис.2. Установка упорных полуколец и вкладышей подшипников коленчатого вала. В полость переднего носка коленчатого вала ввернут жиклер 8. через калибровонное отверстие которого осуществляется смазка шлицевого валика отбора мощности на привод гидромуфты. От осевых перемещений коленчатый вал зафиксирован двумя верхними полукольцами 1 и двумя нижними полукольцами 2 (рис.2), установленными в проточках задней коренной опоры блока цилиндров, так что сторона с канавками прилегает к упорным торцам вала. На переднем и заднем носках коленчатого вала (рис.1) установлены шестерня 3 привода масляного насоса и ведущая шестерня 4 привода распределительного вата. Задний торец коленчатого вала имеет восемь резьбовых отверстий для болтов крепления маховика, передний носок коленчатого вала имеет восемь отверстий для крепления гасителя крутильных колебаний [3, с.28]. Уплотнение коленчатого вала осуществляется резиновой манжетой 8 (рис.3), с дополнительным уплотняющим элементом — пыльником 9. Манжета размещена в картере маховика 4. Манжета изготовлена из фторкаучука по технологии формования рабочей уплотняющей кромки непосредственно в прессформе. Рис.3. Установка маховика и манжеты уплотнения коленчатого вала. — изменен угол расположения паза под фиксатор на наружной поверхности маховика; — увеличен диаметр расточки для размещения шайбы под болты крепления маховика. Рассматриваемые двигатели могут комплектоваться различными типами сцеплений. На рис. Маховик показан для диафрагменного сцепления. Рис.7 Положения ручки фиксатора маховика. а) при эксплуатации; б) при регулировки, в зацеплении с маховиком Гаситель крутильных колебаний закреплен восемью болтами 2 (рис.8) на переднем носке коленчатого вала. С целью исключения повреждения поверхносги корпуса гасителя под болты устанавливается шайба 5. Гаситель состоит из корпуса (см. рисунок) в который установлен с зазором маховик. Снаружи корпус гасителя закрыт крышкой. Герметичность обеспечивается закаткой (сваркой) по стыку корпуса гасителя и крышки. Между корпусом гасителя и маховиком находится высоковязкостная силиконовая жидкость, дозированно заправленная перед заваркой крышки. Центровка гасителя осуществляется шайбой, приваренной к корпусу (рис.9). Гашение крутильных колебаний коленчатого вала происходит путем торможения корпуса гасителя, закрепленного на носке коленчатого вала, относительно маховика в среде силиконовой жидкости. При этом энергия торможения выделяется в виде теплоты. При проведении ремонтных работ категорически запрещается деформировать корпус и крышку гасителя. Гаситель с деформированным корпусом или крышкой к дальнейшей эксплуатации не пригоден [3, с.30]. Поршень 1 (рис.10) отлит из алюминиевого сплава со вставкой из износостойкого чугуна под верхнее компрессионное кольцо. В головке поршня выполнена тороидальная камера сгорания с вытеснителем в центральной части, она смещена относительно оси поршня в сторону от выточек под клапаны на 5 мм. Боковая поверхность представляет собой сложную овально- бочкообразную форму с занижением в зоне отверстий под поршневой палец. На юбку нанесено графитовое покрытие. Рис.8 Установка гасителя крутильных колебаний коленчатого вала. 1 – гаситель; 2 – болт крепления гасителя; 3 – полумуфта отбора мощности; 4 – болт крепления полумуфты; 5 – шайба; 6 – коленчатый вал; 7 – блок цилиндров. Рис.9 Гаситель крутильных колебаний коленчатого вала. Рис.10 Поршень с шатуном и кольцами в сборе. 1 — поршень; 2 — маслосъемное кольцо; 3 — поршневой палец; 4, 5 — компрессионные кольца; 6 — стопорное кольцо. В нижней ее части выполнен паз, исключающий при правильной сборке контакт поршня с форсункой охлаждения при нахождении в НМТ. Поршень комплектуется тремя кольцами, двумя компрессионными и одним маслосъемным. Отличительной его особенностью является уменьшенное расстояние от днища до нижнего торца верхней канавки, которое составляет 17 мм. На двигателях, с целью обеспечения топливной экономичности и экологических показателей, применен селективный подбор поршней для каждого цилиндра по расстоянию от оси поршневого пальца до днища. По указанному параметру поршни разбиты на четыре группы 10, 20, 30 и 40. Каждая последующая группа от предыдущей отличается на 0,11 мм. В запасные части поставляются поршни наибольшей высоты, поэтому во избежание возможного контакта между ними и головками цилиндров в случае замены необходимо контролировать надпоршневой зазор. Если зазор между поршнем и головкой цилиндра после затяжки болтов ее крепления будет менее 0,87 мм необходимо подрезать днище поршня на недостающую до этого значения величину. Поршни двигателей 740.10, 740.11 и 740.13 отличаются друг от друга формой канавок под верхнее компрессионное и маслосъемное кольца, (см. разделы компрессионное и маслосъемное кольца). Установка поршней с двигателей КАМАЗ 740.10 и 7403.10 недопустима. Для разборки рекомендуется использовать поворотный стенд Р-770, на котором двигатель имеет возможность поворачиваться вокруг вертикальной и горизонтальной оси. Перед установкой двигателя на стенд снимите масляный фильтр с теплообменником, вентилятор, выпускные коллекторы, кронштейны передних опор, стартер. Трущиеся поверхности деталей, кроме оговоренных особо, при сборке смазывайте моторным маслом. Неметаллические прокладки для удобства сборки, при необходимости, ставьте с нанесением на одну из сопрягаемых деталей консистентной смазки. Следите, чтобы прокладки равномерно прилегали к сопрягаемым поверхностям, были плотно зажаты и не выступали за контур сопряженных поверхностей [4, с.10]. При установке резиновые уплотнительные кольца и заходные фаски сопрягаемых деталей смазывайте консистентной смазкой; Не подгибайте шпильки при надевании на них деталей. Поршень с кольцами и шатуном в сборе устанавливают в тиски и с помощью съемника И-801.08.000 снимают с поршня кольцо компрессионное верхнее, кольцо компрессионное и кольцо маслосъемное в сборе. При необходимости замены поршня или шатуна вынимают стопорное кольцо поршневого пальца из бобышек поршня и вынимают поршень с шатуном в сборе из тисков. Нагрев поршень в течение 10 мин в масляной ванне до температуры 80…100 °С, выпрессовывают с помощью выколотки поршневой палец. Детали шатунно-поршневой группы моют и дефектуют. Поршень бракуют при наличии трещин, прогаров, разрушении днища, вкраплении инородных частиц, а также при износе: — юбки поршня в плоскости, перпендикулярной оси пальца, на расстоянии 104 мм от днища — до размера менее 119,81 мм; — отверстия под поршневой палец — до диаметра более 45,02 мм; — канавки верхнего компрессионного кольца — до размера, измеряемого по вложенным в канавку роликам диаметром 2,96 мм, менее 120,25 мм; — канавки нижнего компрессионного кольца — до размера, измеряемого аналогично, менее 120,7 мм; — канавки маслосъемного кольца — до высоты более 5,1 мм; — наружной поверхности — до диаметра менее 44,99 мм. Поршневой палец бракуют при наличии сколов, трещин, рисок, забоин и следов коррозии на поверхности и торцах, а также при износе наружной поверхности до диаметра менее 44,99 мм, В последнем случае деталь следует направить на восстановление [4, с.10]. Шатун в сборе бракуют при наличии трещин или обломов, износе торцов нижней головки по ширине до размера менее 33,23 мм. Изгиб и скручивание шатуна определяют с помощью приспособления 30701. При непараллельности осей отверстий головок шатуна на длине 100 мм более 0,06 мм шатун бракуют или направляют на восстановление. При износе отверстия во втулке верхней головки шатуна до диаметра более 45,04 мм втулку выпрессовывают и устанавливают новую бронзовую втулку таким образом, чтобы масляные отверстия во втулке и шатуне совпадали. Перед установкой втулку охлаждают до температуры минус 50 ° С. Запрессовка втулки не допускается. Отверстие в установленной втулке растачивают до диаметра 45+8; 4 мм при частоте вращения расточной головки 1600 мин и подаче 0,06 мм/ оборот. Восстановленный шатун промывают и обдувают сжатым воздухом. При износе отверстия в верхней головке шатуна под втулку до диаметра более 49,02 мм шатун бракуют или направляют на восстановление. При износе отверстия нижней головки шатуна до диаметра более 85,02 мм его обрабатывают до ремонтного размера 85,5 мм, а при диаметре более 85,535 мм — бракуют или направляют на восстановление. Перед сборкой шатунно-поршневой группы поршневые пальцы подбирают к шатунам. Поршень нагревают в масле до температуры 80…100° С, помещают в приспособление для сборки и соединяют с шатуном поршневым пальцем, установив шатун так, чтобы выточки под клапаны в поршне и пазы под усы вкладышей на шатуне были расположены с одной стороны. Запрессовка поршневого пальца не допускается. Перед сборкой сопрягаемые поверхности поршневого пальца и отверстий в поршне смазывают тонким слоем чистого моторного масла М ЮГгк [4, с.11]. В канавки поршня устанавливают стопорные кольца поршневого пальца. На поршень с помощью приспособления для снятия и установки колец последовательно устанавливают маслосъемное и компрессионные кольца (рис. 10). При монтаже маслосъемного кольца в канавку поршня устанавливают расширитель и затем надевают маслосъемное кольцо так, чтобы стык расширителя находился диаметрально противоположно замку кольца. Компрессионные кольца устанавливают на поршень скошенной стороной и клеймом «верх» к днищу поршня. Замки соседних колец располагают под углом 120 °С. Перед установкой колец удаляют нагар из канавок поршня, а после установки проверяют легкость перемещения колец в канавках. Шатун также должен свободно перемещаться вокруг оси поршневого пальца. При соблюдении этих требований поршень в сборе с шатуном снимают с приспособления и передают на сборку двигателя. Рис.11. Разборка головки цилиндров в приспособлении И-801.06.000 1 — винт; 2 — рукоятка; 3 — тарелки клапанов; 4 — штифт; 5 — головка цилиндров. Головку цилиндров устанавливают на приспособление для разборки- сборки 7831-4044 или верстак. Разогнув усики стопорной шайбы крепления стойки коромысел, отвертывают гайки крепления стоек оси коромысел и снимают стойку коромысел, стопорные шайбы и фиксатор коромысел, а затем — коромысла клапанов со стойки коромысел. Отвернув и сняв гайку 10 регулировочного винта, ввертывают регулировочный винт 8 коромысла, снимают головку цилиндров с приспособления для разборки-сборки и устанавливают на приспособление для снятия-установки клапанов (рис.11) так, чтобы штифты 4 вошли в отверстия под болты крепления головки. цилиндров снимают с приспособления для сборки и устанавливают на стенд для притирки клапанов седлами клапанов вверх [4, с.15]. Приготовив притирочную пасту из 81% электрокорунда зернистого и 13% парафина, разведенных в моторном масле МЮГгк до сметанообразного состояния, наносят пасту на рабочую поверхность седел клапанов. Установив впускной и выпускной клапаны в головку цилиндров, выполняют их притирку до тех пор, пока на фасках клапана и седла не появится непрерывный матовый поясок шириной не менее 1,5 мм без рисок и разрывов на поверхности пояска. При правильной притирке матовый поясок на седле должен начинаться у основания большого конуса седла. Головку цилиндров и клапаны укладывают в тару, ячейки которой пронумерованы и обеспечивают сохранение принадлежности клапанов и седел, к которым они притерты. Детали промывают в моющем растворе КМ-1 с пеногасителем ЭАП-40. Концентрация КМ-1 — 5 г/л, ЭАП-40 — 0.2…0.3%. Состав моющего раствора: карбонат натрия — 22,5%, тринатрийфосфат — 18,9%, триполифосфат натрия — 50,6%, сульфонал — 2,3%, синтанол ДТ-7 — 5,7%. Температура моющего раствора 70…80 °С, время выдержки 2 мин. После мойки головку цилиндров устанавливают на приспособление для снятия-установки клапанов (см. рис.11), смазывают стержни клапанов и рабочие поверхности направляющих втулок чистым моторным маслом и устанавливают клапаны на свои места согласно нумерации после притирки. На направляющую втулку впускного клапана устанавливают уплотнительную манжету в сборе, устанавливают шайбы пружин клапанов, внутренние и наружные пружины, тарелки пружин клапанов с втулками и вращением рукоятки приспособления сжимают пружины с тарелками и втулками. Установив сухари клапанов, отпускают пружины следя за тем, чтобы сухари вошли во втулку. Сняв головку цилиндров с приспособления, проверяют герметичность клапанов. Для этого головку цилиндров устанавливают поочередно впускными и выпускными окнами вверх и заливают в них дизельное топливо. Хорошо притертые клапаны не должны пропускать топливо в местах уплотнения в течение 30 с. При подтекании топлива следует постучать резиновым молотком по торцу клапана. Если подтекание не устраняется, клапаны необходимо притереть повторно. Качество притирки можно проверить на карандаш, для чего поперек фаски клапана на равном расстоянии наносят шесть-восемь черточек. Клапан вставляют в седло и, сильно нажав на него, поворачивают на 1/4 оборота. При хорошей притирке все черточки должны быть стерты. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Кривошипно-шатунный механизм является основным механизмом поршневого двигателя. Он служит для восприятия давления газов в такте рабочего хода и преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала. Он состоит из блок- картера, гильз и головок цилиндров, поршней с кольцами и поршневыми пальцами, шатунов, коленчатого вала, коренных и шатунных подшипников и маховика. Маховик изготовлен из специального серого чугуна. Зубчатый венец напрессован на маховик с предварительным нагревом. Маховик закреплен на заднем торце коленчатого вала болтами и зафиксирован двумя штифтами и установочной втулкой. Шатуны — стальные, двутаврового сечения. Соединение нижней головки шатуна с крышкой выполнено с прямым плоским разъемом. Поршни отлиты из высококремнистого алюминиевого сплава и оснащены чугунной упрочняющей вставкой под верхнее компрессионное кольцо и коллоидно-графитным приработочным покрытием юбки. На поршне установлены два компрессионных и одно маслосъемное кольца. Компрессионные кольца изготовлены из чугуна специального химического состава, сечение кольца представляет собой одностороннюю трапецию. Боковая рабочая поверхность верхнего компрессионного кольца покрыта хромом, нижнего — молибденом. Маслосъемное кольцо имеет прямоугольное сечение, витой пружинный расширитель и хромированную рабочую поверхность. При сборке двигателя обеспечивается выступание поршня над уплотнительным торцом гильзы цилиндра. Поршневые пальцы изготовлены из хромоникелевой стали в виде пустотелых цилиндрических стержней и упрочнены цементацией и закалкой. Осевое перемещение пальца в поршне ограничено стопорными кольцами.

кривошипно-ползунковый механизм | механика | Британика

кривошипно-кривошипный механизм , устройство механических частей, предназначенное для преобразования прямолинейного движения во вращательное, как в поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением, или для преобразования вращательного движения в прямолинейное, как в поршневом насосе с возвратно-поступательным движением. Основную природу механизма и относительное движение частей лучше всего описать с помощью прилагаемого рисунка, на котором движущиеся части слегка заштрихованы.Темно заштрихованная часть 1, неподвижная рама или блок насоса или двигателя, содержит цилиндр, изображенный в поперечном сечении своими стенками DE и FG, , в котором поршень, часть 4, скользит вперед и назад. Небольшой кружок A представляет коренной подшипник коленчатого вала, который также находится в части 1. Коленчатый вал, часть 2, показан как прямой элемент, проходящий от коренного подшипника A до подшипника шатунной шейки B, . который соединяет его с шатуном, деталь 3.Шатун показан как прямой элемент, проходящий от подшипника шатунной шейки B до подшипника шатунной шейки C, , который соединяет его с поршнем, часть 4, который показан в виде прямоугольника. Три подшипника, показанные кружками A, B, и C , позволяют соединенным элементам свободно вращаться относительно друг друга. Путь B представляет собой окружность радиусом AB; , когда B находится в точке h , поршень будет в положении H, и когда B находится в точке j , поршень будет в положении J. На бензиновом двигателе головная часть цилиндра (где происходит взрыв бензино-воздушной смеси) на EG; давление взрыва вытолкнет поршень из положения Н в положение Дж; обратное движение от Дж до Н потребует энергии вращения маховика, прикрепленного к коленчатому валу и вращающегося вокруг подшипника, коллинеарного с подшипником А . В поршневом насосе коленчатый вал приводится в движение двигателем.

Конструкция кривошипно-шатунного механизма

Назначение кривошипно-шатунного механизма – преобразование возвратно-поступательного движения поршней во вращение коленчатого вала.

Детали кривошипно-шатунного механизма можно разделить на две группы: неподвижные и подвижные.

Подвижные элементы кривошипно-шатунного механизма: поршни, поршневые кольца, поршневые пальцы, шатуны, маховик, коленчатый вал.

Также читайте – ПОРШЕНЬ И ПОРШНЕВЫЕ КОЛЬЦА

Неподвижные элементы кривошипно-шатунного механизма: блок цилиндров двигателя, блок головки цилиндров, цилиндры, картер.

Также читайте – ЧТО ТАКОЕ БЛОК ДВИГАТЕЛЯ?

Стационарные детали двигателя

Поршень – деталь двигателя внутреннего сгорания. Поршень предназначен для передачи усилия расширяющегося газа в цилиндре на коленчатый вал через шатун.

Также прочтите – ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО ДВИГАТЕЛЯ: КОМПОНЕНТЫ И ИХ ФУНКЦИИ, ТИПЫ И ТЕРМИНОЛОГИЯ

Поршневое кольцо представляет собой разрезное кольцо, которое входит в канавку на внешнем диаметре поршня в двигателе внутреннего сгорания.

Шатун – элемент, соединяющий поршень с коленчатым валом поршневого двигателя.

Вал коленчатый – механическая деталь, осуществляющая преобразование возвратно-поступательного движения поршня и шатуна во вращательное движение. При поломке коленчатого вала избежать дорогостоящего ремонта невозможно, поэтому стоимость ремонта коленчатого вала можно посмотреть здесь.

Маховик – механическое устройство, предназначенное для эффективного накопления энергии вращения коленчатого вала.

Блок цилиндров двигателя – конструкция, содержащая цилиндры и другие детали двигателя внутреннего сгорания.

Головка блока цилиндров двигателя – устанавливается над цилиндрами в верхней части блока цилиндров в двигателе.

Цилиндр – пространство, в котором движется поршень, является центральной рабочей частью двигателя.

Подробнее:

(PDF) Кинематика и расчет нагрузки кривошипно-шатунного механизма двигателя

Механика, материаловедение и инженерия, октябрь 2015 г. — ISSN 2412-5954

Журнал MMSE.Открытый доступ www.mmse.xyz

Кинематика и определение нагрузки кривошипно-шатунного механизма двигателя

Hailemariam Nigus1a

1 – Федеральный институт ТПО, Школа механических технологий, Департамент автомобильных технологий, Аддис-Абеба, Эфиопия

a – [email protected] com

Ключевые слова: кинематика, кривошипно-шатунный механизм

АННОТАЦИЯ. В данной статье представлена ​​кинематическая формулировка кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания. Кинематическая формулировка кривошипно-шатунного механизма

выполняется с использованием метода векторной петли и правила косинуса

для описания положения поршня.Отслеживание скорости поршня и шатуна осуществляется путем дифференцирования положения

по углу поворота кривошипа и углу шатуна соответственно. Уравнение ускорения в краткой форме:

, полученное из скорости по тому же принципу. На основе кинематики формулируются уравнения движения компонентов кривошипно-шатунного механизма

для каждого подвижного звена и платформы, после чего легко выводятся все параметры движения каждого компонента относительно его

угла поворота кривошипа.Кроме того, 2D-модель предоставляется с использованием программного обеспечения 2D Auto CAD для визуализации системы и математического алгоритма, решенного с помощью программного обеспечения MATLAB. Силы, действующие на кривошипно-шатунный механизм

, и прикладываемый крутящий момент также формулируются на основе углов кривошипа и шатуна.

Введение. Двигатели внутреннего сгорания — это те, которые сжигают свое топливо, которое представляет собой смесь воздуха

и бензина из карбюратора внутри цилиндра, или сжимают воздух только в цилиндре и впрыскивают дизельное топливо

из форсунки.Эти двигатели внутреннего сгорания преобразуют химическую энергию, запасенную в их топливе, в тепловую энергию во время рабочего хода поршня. Энергия, вырабатываемая при сгорании топлива, используется для движения поршня; Работа четырехтактного двигателя основана на простом кривошипно-шатунном механизме. Кинематика

двигателя внутреннего сгорания не отличается от простого кривошипно-шатунного механизма. Кинематика

кривошипно-шатунного механизма, такая как движение поршня и движение шатуна, использует различное программное обеспечение

и методики, для которых он подходит. поршень, который изменяет резкое перемещение

на плавный вращательный выход, который является входом для многих устройств, таких как насосы-генераторы

и компрессоры. Генри и соавт. [1], в котором использовались FEM и BEM (метод граничных элементов)

. Полученные напряжения подтверждены результатами экспериментов на двигателе с воспламенением от сжатия с турбонаддувом

с конфигурацией камеры сгорания типа Рикардо. Инструмент оценки долговечности кривошипно-шатунного механизма

, использованный в этом исследовании, был разработан RENAULT Guagliano et al.[2] провел

исследование коленчатого вала и шатуна судового дизельного двигателя. Пайер и др. [3] разработал двухшаговый метод

для выполнения нелинейного анализа переходных процессов кривошипно-шатунного механизма, сочетающий модель

балочной массы и модель твердотельного элемента, а Prakash et al. [4] выполнили анализ напряжения и усталости на

трех примерных деталях, принадлежащих к трем разным классам двигателей, коленчатый вал легких автомобилей был

, изученным Borges et al.[5]. Геометрия кривошипно-шатунного механизма была геометрически ограничена

из-за ограниченности компьютерных ресурсов, доступных авторам. Шеной и Фатеми [6] провели динамический анализ нагрузок в шатунно-поршневых компонентах, контактирующих с коленчатым валом

. Динамический анализ шатуна аналогичен динамике кривошипно-

вала, поскольку эти компоненты образуют кривошипно-кривошипный механизм, а движение шатуна оказывает динамическую нагрузку на

шатунный подшипник.. Шеной и Фатеми [7] оптимизировали кривошипно-шатунный механизм

с учетом динамической эксплуатационной нагрузки на компонент. Было показано, что динамический анализ является

надлежащей основой для расчета усталостных характеристик и оптимизации динамически нагруженных компонентов. Обзор литературы, проведенный Зороуфи и Фатеми [8], был посвящен оценке характеристик долговечности

и сравнению коленчатых валов из кованой стали и чугуна.

Узел поршень-шатун-коленвал в поршневых двигателях с возвратно-поступательным движением используется для

преобразования газовых сил, возникающих при сгорании в рабочем цилиндре, в ход поршня

, который коленчатые валы преобразуют в полезный крутящий момент на маховике . Циклическая работа —

приводит к неравным силам газа, а ускорение и замедление возвратно-поступательной силы —

Что такое коленчатый вал? | Как работает коленчатый вал?

Что такое коленчатый вал?

Коленчатый вал представляет собой вал, приводимый в движение кривошипно-шатунным механизмом, состоящим из ряда кривошипов и шатунов, к которым прикреплены шатуны двигателя. Это механическая часть, способная выполнять преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное.

Основное назначение этого шатуна — воспринимать возвратно-поступательное движение поршня и передавать его на коленчатый вал. Когда коленчатый вал приводится в движение шатуном, он преобразует это движение во вращательное и вращает маховик, который продолжает вращать колеса автомобиля.

Без кривошипа поршневой двигатель не способен передавать возвратно-поступательное движение поршня на приводной вал. Проще говоря, поршневой двигатель не может привести в движение транспортное средство без коленчатого вала.

Различные двигатели проходят рабочий цикл с разным числом оборотов коленчатого вала. Например, двухтактный двигатель завершает рабочий цикл после одного оборота коленчатого вала, а четырехтактный двигатель завершает рабочий цикл после завершения двух оборотов коленчатого вала.

Коленчатые валы могут быть сварными, полуинтегральными или цельными. Этот компонент двигателя соединяет выходную часть двигателя с входной частью.

Кривошип действует как звено, которое обеспечивает выходную мощность в виде кинетической энергии вращения – поршень соединен с центром кривошипа через шатун.Кривошип позволяет поршню вращать коленчатый вал, создавая силу для движения автомобиля.

Как работает коленчатый вал ?

По сути, коленчатый вал выполняет простую задачу: переводит прямолинейное движение поршней во вращение. Он выполняет ту же работу, что и шатун велосипеда, который более или менее превращает движение ног вверх и вниз во вращение.

Хотя принцип прост, когда речь идет о высокопроизводительных двигателях, возникает множество сложностей. Сгорание топлива выбрасывает поршень прямо через цилиндр, и работа коленчатого вала заключается в преобразовании этого линейного движения во вращение — в основном путем раскачивания поршня вперед и назад в цилиндре.

Терминология коленчатого вала весьма специфична, поэтому начнем с наименования нескольких деталей. Шейка – это часть вала, которая вращается в подшипнике. Как видно выше, на коленчатом валу есть два типа шеек — коренные шейки образуют ось вращения коленчатого вала, а шатунные шейки прикреплены к концам шатунов, которые подходят к поршням.

Для дополнительной путаницы шатунные шейки обозначаются аббревиатурой шатунные шейки, а также обычно называются шатунными шейками или шатунными шейками. Шатунные шейки соединены с основными шейками перемычками.

Расстояние между центром шейки коренного подшипника и центром шейки коленчатого вала называется радиусом кривошипа, также известным как ход кривошипа. Это измерение определяет диапазон хода поршня при вращении коленчатого вала — это расстояние сверху вниз называется ходом. Ход поршня в два раза больше радиуса кривошипа.

Задний конец коленчатого вала выходит за пределы картера и заканчивается фланцем маховика. Этот прецизионно обработанный фланец крепится болтами к маховику, большая масса которого помогает сгладить пульсацию поршней в разное время. Маховик передает вращение на колеса через коробку передач и главную передачу.

В автоматической коробке передач коленчатый вал крепится болтами к зубчатому венцу, который несет гидротрансформатор и передает привод на автоматическую коробку передач.По сути, это мощность двигателя, а энергия направляется туда, где она нужна: на гребные винты лодок и самолетов, на индукционные катушки генераторов и на опорные колеса транспортного средства.

Передний конец коленчатого вала, иногда называемый носовой частью, представляет собой вал, выходящий за пределы картера. Этот вал соединяется с шестерней, которая приводит в движение клапанный механизм через зубчатый ремень или цепь [или наборы шестерен в высокотехнологичных приложениях], и шкив, который использует приводной ремень для питания таких аксессуаров, как генератор переменного тока и водяной насос.

Части коленчатого вала

. монтажный фланец

1. Шатун

Шатун является механической частью двигателя. Это позволяет очень прочно прикрепить шатун к коленчатому валу.

Поверхность шатунной шейки имеет цилиндрическую форму для передачи крутящего момента на большой конец шатуна. Они также известны как шатунные подшипники.

2. Основные шейки

Журналы крепятся к блоку цилиндров. Эти подшипники удерживают коленчатый вал и обеспечивают его вращение в блоке цилиндров. Этот подшипник представляет собой, например, подшипник скольжения или опорный подшипник. Коренные подшипники различаются от двигателя к двигателю, часто в зависимости от сил, прилагаемых двигателем.

3. Шестерня кривошипа

Шестерня кривошипа является наиболее важной частью коленчатого вала. Перемычка кривошипа соединяет коленчатый вал с шейками коренных подшипников.

4. Противовесы

Противовесы представляют собой тип груза, который прикладывает противодействующую силу, которая обеспечивает баланс и устойчивость коленчатого вала. Они монтируются на шатуне.

Причина добавления противовесов к коленчатому валу заключается в том, что они могут устранить реакцию, вызванную вращением.И очень полезно получить более высокие обороты и поддерживать легкую работу двигателя.

5. Упорные шайбы

В некоторых точках предусмотрены две или более упорных шайб для предотвращения продольного перемещения коленчатого вала. Эти упорные шайбы устанавливаются между обработанными поверхностями в перемычке и седле коленчатого вала.

С помощью упорных шайб можно легко поддерживать зазор и способствует уменьшению бокового смещения коленчатого вала. Во многих двигателях они сделаны как часть коренных подшипников, обычно в более старых типах используются отдельные шайбы.

6. Масляный канал и сальники

Масляный канал коленчатого вала пропускает масло от коренных шеек к большим концевым шейкам. Обычно отверстие просверливают в шейке кривошипа. Когда шатунная шейка находится в верхнем положении и силы сгорания толкают шатун вниз, масло может проникать между шейкой и подшипником.

Коленчатый вал немного выступает за картер с обоих концов. Это приведет к утечке масла с этих концов. Для предотвращения попадания масла в эти отверстия предусмотрены сальники.На переднем и заднем концах соединены два основных масляных уплотнения.

  • Передние сальники: Очень похожи на задние сальники. Однако их отказ менее деструктивен и более доступен. Передний сальник устанавливается за шкивом и распределительным механизмом.
  • Задние сальники: Устанавливаются в коренных шейках и маховиках. Он вставляется в отверстие между блоком двигателя и масляным поддоном. Масляное уплотнение имеет формованную кромку, которая плотно удерживается в коленчатом валу пружиной, называемой стягивающей пружиной.

7. Фланец крепления маховика

В большинстве случаев коленчатый вал крепится к маховику через фланцы. Диаметр конца колеса коленчатого вала больше, чем другой конец. Это дает поверхность фланца для установки маховика.

2

Строительство коленвала

Следующие материалы использовались для постройки коленчатого вала:

  • чугун
  • Carble Eltr
  • ванадий Micro-легированная сталь
  • кованая сталь
  • Cranks можно собрать из из разных частей или выполненные в виде одной детали (монолитные).

    Монолитная версия — самая популярная рукоятка во всем мире. Однако некоторые большие и малые двигатели внутреннего сгорания имеют сборные коленчатые валы.

    Эти валы также могут быть отлиты из ковкого чугуна, модульной или ковкой стали. Сварные узлы отлиты из стали. Этот недорогой метод подходит для недорогих серийных двигателей с приемлемыми нагрузками. Процесс ковки имеет отличную прочность. Следовательно, ковка известна как предпочтительный метод изготовления коленчатых валов.

    Что такое датчики коленчатого вала

    ?

    Датчик положения коленчатого вала крепится к блоку цилиндров двигателя напротив синхронизирующего ротора на коленчатом валу двигателя. Датчик обнаруживает сигналы, используемые ЭБУ двигателя для расчета положения коленчатого вала и скорости вращения двигателя.

    Датчик коленчатого вала — это электронное устройство, используемое в двигателе внутреннего сгорания, как бензиновом, так и дизельном, для контроля положения или скорости коленчатого вала. Эта информация используется системами управления двигателем для контроля времени впрыска топлива или зажигания, а также других параметров двигателя.

    До того, как появились электронные датчики коленвала, распределитель на бензиновых двигателях приходилось вручную устанавливать на метку ГРМ.

    Датчик коленчатого вала можно использовать в сочетании с аналогичным датчиком положения распределительного вала для контроля соотношения между поршнями и клапанами в двигателе, что особенно важно в двигателях с регулируемой фазой газораспределения.

    Этот метод также используется для «синхронизации» четырехтактного двигателя при запуске, чтобы система управления знала, когда впрыскивать топливо.Он также широко используется в качестве основного источника для измерения скорости вращения двигателя в оборотах в минуту.

    Типы датчиков положения коленчатого вала

    Существует 2 типа датчиков положения коленчатого вала.

    Тип MPU

    34 зубца, расположенные через каждые 10° угла поворота коленчатого вала (CA), плюс два отсутствующих зубца для определения верхней мертвой точки (ВМТ) расположены по внешнему диаметру синхронизирующего ротора. Таким образом, датчик выдает 34 волны переменного тока на каждый оборот коленчатого вала.

    Эти волны переменного тока преобразуются в прямоугольные формы с помощью схемы формирования формы волны в ЭБУ двигателя и используются для расчета положения коленчатого вала, ВМТ и частоты вращения двигателя.

    Тип MRE

    Из-за вращения ротора таймера направление магнитного поля (магнитного вектора), излучаемого магнитом датчика, изменяется в соответствии с положением зубца обнаружения в течение времени, когда зубец обнаружения прикреплен к Ротор таймера приближается к датчику положения распределительного вала, а затем удаляется от датчика положения распределительного вала.

    В результате значение сопротивления MRE также изменяется. Напряжение от ЭБУ двигателя подается на датчик положения распределительного вала, и изменение значения сопротивления MRE выводится как изменение напряжения.

    Выходные сигналы двух MRE дифференциально усиливаются и преобразуются в прямоугольную форму с помощью схемы усиления/формирования сигнала в датчике. Затем выходные данные MRE отправляются в блок управления двигателем.

    Примеры

    Другой тип датчика кривошипа используется на велосипедах для контроля положения кривошипа, обычно для считывания частоты педалирования велокомпьютера. Обычно это герконы, установленные на раме велосипеда с соответствующим магнитом, прикрепленным к одному из шатунов педали.

    Общий коленчатый вал и коленчатый вал датчик сбой симптомов
    • Проверка двигателя подходит на
    • Двигатель не начинается
    • Плохое производительность
    • Двигатель 0966
    • Увеличение топлива
    • Неподвижное ускорение
    • Внезапные капли в RPM

    Общие причины отказа

    Со временем любой датчик выходит из строя из-за несчастных случаев, проблем с питанием или естественного износа.Из-за отказа датчика положения коленчатого или распределительного вала двигатель может заглохнуть, заглохнуть во время движения или отказаться запускаться.

    Неисправный датчик может привести к катастрофическому отказу двигателя.

    Часто задаваемые вопросы.

    Что такое коленчатый вал?

    Коленчатый вал представляет собой вал, приводимый в движение кривошипно-шатунным механизмом, состоящим из ряда кривошипов и шатунов, к которым крепятся шатуны двигателя. Это механическая часть, способная выполнять преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное.

    H коленчатый вал работает

    По сути, коленчатый вал выполняет простую задачу:  переводит линейное движение поршней во вращение . Он выполняет ту же работу, что и шатун велосипеда, который более или менее превращает движение ног вверх и вниз во вращение.

    Что такое датчик коленчатого вала?

    Датчик коленчатого вала представляет собой электронное устройство, используемое в двигателе внутреннего сгорания, как бензиновом, так и дизельном, для контроля положения или скорости вращения коленчатого вала.Эта информация используется системами управления двигателем для управления впрыском топлива или синхронизацией системы зажигания и другими параметрами двигателя.

    СВЯЗАННЫЕ СООБЩЕНИЯ

    Кривошип (механизм) | Тракторно-строительный завод Wiki

    Кривошип представляет собой рычаг, прикрепленный под прямым углом к ​​вращающемуся валу, с помощью которого возвратно-поступательное движение передается валу или принимается от него. Он используется для преобразования кругового движения в возвратно-поступательное или иногда возвратно-поступательное движение в круговое.Рычаг может представлять собой изогнутую часть вала или прикрепленный к нему отдельный рычаг. К концу кривошипа шарниром прикреплен стержень, обычно называемый шатуном. Конец стержня, прикрепленный к кривошипу, движется круговыми движениями, в то время как другой конец обычно вынужден двигаться линейным скользящим движением внутрь и наружу.

    Этот термин часто относится к кривошипу с приводом от человека, который используется для ручного поворота оси, например, в шатуне велосипеда или в скобе и дрели. В этом случае рука или нога человека служит шатуном, прикладывающим возвратно-поступательную силу к кривошипу.Часто имеется штанга, перпендикулярная другому концу руки, часто со свободно вращающейся ручкой на ней для удержания в руке или в случае работы ногой (обычно второй рукой для другой ноги), с свободно вращающаяся педаль.

    Примеры

    Кривошипная рукоятка

    Ручная рукоятка точилки для карандашей

    Знакомые примеры включают:

    Рукоятки с ручным приводом

    • Механическая точилка для карандашей
    • Рыболовная катушка и другие катушки для кабелей, проводов, канатов и т. д.
    • Окно автомобиля с ручным управлением
    • Набор рукояток, который приводит в движение трикке через рукоятки.

    • Кривошип, приводящий в движение велосипед с помощью педалей.
    • Швейная машина с педалью

    Двигатели

    Почти во всех поршневых двигателях используются кривошипы для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение. Шатуны встроены в коленчатый вал.

    Механика

    Смещение конца шатуна примерно пропорционально косинусу угла поворота кривошипа при измерении от верхней мертвой точки (ВМТ).Таким образом, возвратно-поступательное движение, создаваемое постоянно вращающимся кривошипом и шатуном, приблизительно представляет собой простое гармоническое движение:

    где х — расстояние конца шатуна от оси кривошипа, l — длина шатуна, r — длина кривошипа, α — длина шатуна. угол поворота коленчатого вала, измеренный от верхней мертвой точки (ВМТ). Технически возвратно-поступательное движение шатуна немного отличается от синусоидального из-за изменения угла шатуна во время цикла.

    Механическое преимущество кривошипа, соотношение между силой, действующей на шатун, и крутящим моментом на валу, меняется на протяжении цикла кривошипа. Соотношение между ними примерно такое:

    где крутящий момент и F сила на шатуне. При заданной силе на кривошипе крутящий момент максимален при углах кривошипа α = 90° или 270° от ВМТ. Когда кривошип приводится в движение шатуном, возникает проблема, когда кривошип находится в верхней мертвой точке (0°) или нижней мертвой точке (180°).В эти моменты цикла кривошипа сила, действующая на шатун, не вызывает крутящего момента на кривошипе. Следовательно, если кривошип неподвижен и находится в одной из этих двух точек, он не может быть приведен в движение шатуном. По этой причине в паровозах, колеса которых приводятся в движение кривошипами, два шатуна прикреплены к колесам в точках, отстоящих друг от друга на 90°, так что независимо от положения колес при запуске двигателя хотя бы один шатун будет быть в состоянии приложить крутящий момент, чтобы начать поезд.

    История

    Западный мир

    Классическая древность
    См. также: Римские технологии и Список римских водяных мельниц до н.э. Кельтиберийская Испания и, в конечном итоге, распространившаяся по всей Римской империи, представляет собой чудак. [2] [3] [4] Римский железный коленчатый вал неизвестного назначения, датируемый II веком нашей эры, был раскопан в Августе Раурике, Швейцария.На одном конце куска длиной 82,5 см установлена ​​бронзовая ручка длиной 15 см, другая ручка утеряна. [5] [1]

    A ок. Настоящая железная рукоятка длиной 40 см вместе с парой разбитых жерновов диаметром 50–65 см и различными железными изделиями была раскопана в Ашхайме, недалеко от Мюнхена. Римская мельница с кривошипным приводом датируется концом 2 века нашей эры. [6] Часто цитируемая современная реконструкция ковшового цепного насоса, приводимого в движение ручными маховиками кораблей Неми, была отвергнута как «археологическая фантазия». [7]

    Римская лесопилка Иераполиса 3 века нашей эры, самая ранняя из известных машин, в которой кривошип сочетается с шатуном. [8]

    Самые ранние в мире свидетельства того, что кривошип в сочетании с шатуном в машине, обнаружены в позднеримской лесопилке Иераполиса с 3-го века нашей эры и двух римских каменных лесопилках в Герасе, Римская Сирия, и Эфес, Малая Азия (оба 6 век нашей эры). [8] На фронтоне мельницы Иераполиса показано водяное колесо, приводимое в движение мельничной дорожкой, приводящее в действие через зубчатую передачу две рамные пилы, которые разрезают прямоугольные блоки с помощью каких-то шатунов и, по механической необходимости, кривошипов. .Сопроводительная надпись на греческом языке. [9]

    Кривошипно-шатунные механизмы двух других археологически засвидетельствованных лесопилок работали без зубчатой ​​передачи. [10] [11] В древней литературе мы находим упоминание о работах поэта Авзония конца 4-го века с водяными мраморными пилами недалеко от Трира, ныне Германия; [8] Примерно в то же время эти типы мельниц, по-видимому, также указаны христианским святым Григорием Нисским из Анатолии, демонстрирующим разнообразное использование гидроэнергии во многих частях Римской империи [12] Три находит отодвинуть дату изобретения кривошипа и шатуна на целое тысячелетие назад; [8] впервые все основные компоненты гораздо более поздней паровой машины были собраны одной технологической культурой:

    С кривошипно-шатунной системой, все элементы для построения паровой машины (изобретен в 1712 г. ) — эолипил Героя (производящий силу пара), цилиндр и поршень (в металлических силовых насосах), обратные клапаны (в водяных насосах) зубчатые передачи (в водяных мельницах и часах) — были известны еще во времена Римской империи. [13]
    Средневековье
    См. также: Средневековые технологии

    Военная повозка Виджевано

    Вращающийся точильный камень – самое раннее его изображение – [14] рисунок пером около 830 года восходит к позднему античному оригиналу. [15] Музыкальный трактат, приписываемый аббату Одо из Клюни (ок.878−942) описывает ладовый струнный инструмент, звук которого звучал с помощью смоляного колеса, вращаемого рукояткой; позже это устройство появляется в двух иллюминированных рукописях XII века. [14] Есть также два изображения Фортуны, крутящей колесо судьбы из этого и следующего веков. [14]

    Использование кривошипных рукояток в трепанационных сверлах было описано в издании Dictionnaire des Antiquités Grecques et Romaines 1887 г. , в честь испанского хирурга-мусульманина Абу аль-Касима аль-Захрави; однако существование такого устройства не может быть подтверждено оригинальным освещением, и поэтому его следует не принимать во внимание. [16] Монах-бенедиктинец Феофил Пресвитер (ок. 1070–1125) описал кривошипные рукоятки, «используемые при токарной обработке литейных стержней». [17]

    Итальянский врач Гвидо да Виджевано (ок. 1280–1349 гг.), планируя новый крестовый поход, нарисовал гребную лодку и военные повозки, которые приводились в движение составными кривошипами и зубчатыми колесами, вращаемыми вручную (в центре изображение). [18] Luttrell Psalter , датируемый примерно 1340 годом, описывает точильный камень, который вращался с помощью двух кривошипов, по одному на каждом конце его оси; зубчатая ручная мельница с одним или двумя кривошипами появилась позже, в 15 веке; [19]

    Средневековые подъемные краны иногда приводились в движение рукоятками, хотя чаще лебедками. [20]

    Ренессанс
    См. Также: Технология эпохи Возрождения

    Лодка с гребным колесом 15 века, весла которой вращаются одноходовыми коленчатыми валами (Аноним гуситских войн)

    Кривошип стал обычным явлением в Европе к началу 15 века, его часто можно увидеть в работах таких, как немецкий военный инженер Конрад Кайзер. [19] Устройства, изображенные в книге Kyeser Bellifortis , включают кривошипные лебедки (вместо спицованных колес) для натягивания осадных арбалетов, кривошипную цепь ведер для подъема воды и кривошипы, прикрепленные к колесу колоколов. [19] Компания Kieser также оснастила винты Архимеда для подъема воды кривошипной рукояткой — нововведение, которое впоследствии заменило древнюю практику работы с трубой путем наступания. [21] Самое раннее свидетельство оснащения колодезного подъемника кривошипами находится на миниатюре ок. 1425 в немецком Hausbuch Фонда Менделя . [22]

    Немецкий арбалетчик взводит свое оружие с помощью кривошипно-реечной шестерни (ок. 1493 г.)

    Первые изображения составного кривошипа в распорке плотника появляются между 1420 и 1430 годами в различных североевропейских произведениях искусства. [23] Быстрое внедрение составного кривошипа можно проследить в работах Анонима гуситских войн, неизвестного немецкого инженера, пишущего о состоянии военной техники того времени: во-первых, шатун, прикладной к кривошипам, снова появились, во-вторых, кривошипы с двойным составом также стали оснащаться шатунами и, в-третьих, для этих кривошипов использовался маховик, чтобы вывести их из «мертвой точки».

    На одном из рисунков Анонимных Гуситских войн изображена лодка с парой гребных колес на каждом конце, вращаемых людьми, управляющими составными рукоятками (см. выше).Эта концепция была значительно улучшена итальянцем Роберто Вальтурио в 1463 году, который изобрел лодку с пятью комплектами, в которой все параллельные кривошипы соединены с единым источником энергии одним шатуном. Эту идею также подхватил его соотечественник Франческо ди Джорджио. . [24]

    Водоподъемный насос с кривошипно-шатунным механизмом (Георг Андреас Бёклер, 1661 г.) механически неправильно понял. [25] Четкое понимание движения кривошипа демонстрирует чуть позже Пизанелло, нарисовавший привод поршневого насоса. водяным колесом и приводился в действие двумя простыми кривошипами и двумя шатунами. [25]

    В 15 веке также были введены кривошипно-реечные устройства, называемые кранкинами, которые устанавливались на приклад арбалета как средство приложения еще большей силы при натягивании стрелкового оружия (см. справа). . [26] В текстильной промышленности внедрены кривошипные катушки для намотки мотков пряжи. [19]

    Около 1480 года раннесредневековый вращающийся точильный камень был усовершенствован с помощью педали и кривошипного механизма. Кривошипы, установленные на тележках, впервые появляются на немецкой гравюре 1589 года. Разнообразные и искусственные машины только 1588 года изображают восемнадцать экземпляров, число которых увеличивается в Theatrum Machinarum Novum Георга Андреаса Бёклера до 45 различных машин, что составляет одну треть от общего числа. [28]

    Дальний Восток

    Тибетец, работающий на керне (1938 г.). Перпендикулярная рукоятка таких вращающихся ручных мельниц работает как рукоятка. [3] [4]

    Самая ранняя настоящая кривошипная рукоятка в ханьском Китае встречается, как изображают модели гробниц из глазурованной глиняной посуды эпохи Хань, в сельскохозяйственном веялке, [29] , датированном не позднее 200 г. н.э. [30] После этого рукоятка использовалась в Китае для намотки шелка и конопли, в водяном просеителе для муки, в металлургических мехах с гидравлическим приводом и в лебедке для колодца. [31] Однако потенциал кривошипа по преобразованию кругового движения в возвратно-поступательное, похоже, так и не был полностью реализован в Китае, и кривошип, как правило, отсутствовал в таких машинах до начала 20-го века. [32]

    Ближний Восток

    В то время как американо-американский историк техники Линн Уайт не мог найти «твердых свидетельств даже самого простого применения рукоятки до книги аль-Джазари 1206 г. н.э.», [19] рукоятка появляется, согласно Бистону, в середине 9 век в нескольких гидравлических устройствах, описанных братьями Бану Муса в их Книге гениальных устройств . [33] Эти устройства, однако, совершали только частичные вращения и не могли передавать большую мощность, [34] , хотя для преобразования их в коленчатый вал потребовалась бы лишь небольшая модификация. [35]

    Аль-Джазари (1136–1206) описал кривошипно-шатунную систему во вращающейся машине двух своих водоподъемных машин. [36] Его двухцилиндровый насос включал коленчатый вал, [37] , но устройство было излишне сложным, что указывало на то, что он все еще не полностью понимал концепцию преобразования энергии. [38] После аль-Джазари чудаки в исламской технике не прослеживаются до начала 15-го века, копии Механики древнегреческого инженера Героя Александрийского. [16]

    20 век

    Шатуны раньше использовались на некоторых машинах в начале 20 века; например, почти все фонографы до 1930-х годов приводились в действие заводными двигателями с заводными рукоятками. Двигатели внутреннего сгорания автомобилей обычно запускались с помощью рукоятки (известной как пусковые рукоятки в Великобритании), прежде чем электрические стартеры стали широко использоваться.

    В руководстве по эксплуатации Reo 1918 года описывается, как проворачивать автомобиль вручную:

    • Первое: Убедитесь, что рычаг переключения передач находится в нейтральном положении.
    • Секунда: педаль сцепления разблокирована, а сцепление включено. Педаль тормоза максимально выдвинута вперед, тормозя заднее колесо.
    • В-третьих: обратите внимание на рычаг управления искрой, который представляет собой короткий рычаг, расположенный в верхней части рулевого колеса с правой стороны. находится максимально назад к водителю, а длинный рычаг наверху рулевой колонки, управляющий карбюратором, сдвинут вперед примерно на один дюйм из своего крайнего положения.
    • Четвертое: Поверните ключ зажигания в положение с меткой «В» или «М»
    • Пятое: Установите регулятор карбюратора на рулевой колонке в положение с пометкой «СТАРТ». Убедитесь, что в карбюраторе есть бензин. Проверьте это, нажимая на маленький штифт, выступающий из передней части чаши, пока карбюратор не заполнится. Если он не заливается, это показывает, что топливо не подается в карбюратор должным образом, и нельзя ожидать, что двигатель запустится. См. инструкции на стр. 56 для заполнения вакуумного бака.
    • Шестое: Убедившись, что в карбюраторе есть запас топлива, возьмитесь за рукоятку пусковой рукоятки, нажмите на нее до упора, чтобы храповик зацепился со штифтом коленчатого вала, и переверните двигатель, резко потянув вверх. Никогда не нажимайте вниз, потому что, если по какой-либо причине двигатель отскочит назад, это может подвергнуть опасности оператора.

    Коленчатая ось

    Коленчатый вал представляет собой коленчатый вал, который также служит в качестве оси. Используется на паровозах с внутренними цилиндрами.

    См. также

    • Лебедка
    • Уравнения движения поршня
    • Ничего шлифовального станка
    • Солнечная и планетарная шестерни

    Каталожные номера

    1. 1,0 1,1 Шиолер 2009, стр. 113f.
    2. ↑ Дата: Frankel 2003, стр. 17–19.
    3. 3.0 3.1 Ritti, Grewe & Kessener 2007, с. 159
    4. 4.0 4.1 Лукас 2005, с. 5, фн. 9
    5. ↑ Лаур-Беларт 1988, с.51–52, 56, рис. 42
    6. ↑ Volpert 1997, стр. 195, 199.
    7. ↑ White, Jr. 1962, стр. 105f.; Олесон 1984, стр. 230f.
    8. 8.0 8.1 8.2 8.3 Ritti, Grewe & Kessener 2007, p. 161:

      Из-за находок в Эфесе и Герасе изобретение кривошипно-шатунной системы пришлось переносить с 13-го на 6-й век; теперь рельеф Иераполя переносит его еще на три столетия назад, что подтверждает, что каменные лесопилки с водяным приводом действительно использовались, когда Авзоний писал свою « Мозеллу» .

    9. ↑ Ритти, Греве и Кессенер, 2007 г., стр. 139–141.
    10. ↑ Ритти, Греве и Кессенер, 2007 г., стр. 149–153.
    11. ↑ Mangartz 2006, стр. 579f.
    12. ↑ Уилсон 2002, с. 16
    13. ↑ Ритти, Греве и Кессенер 2007, с. 156, фн. 74
    14. 14,0 14,1 14,2 Уайт-младший 1962, с. 110
    15. ↑ Hägermann & Schneider 1997, стр. 425f.
    16. 16,0 16,1 Уайт-младший1962, с. 170
    17. ↑ Needham 1986, стр. 112–113.
    18. ↑ Холл 1979, с. 80
    19. 19,0 19,1 19,2 19,3 19,4 Уайт, мл. 1962, с. 111
    20. ↑ Холл 1979, с. 48
    21. ↑ Уайт-младший, 1962, стр. 105, 111, 168.
    22. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 167; Холл 1979, с. 52
    23. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 112
    24. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 114
    25. 25,0 25,1 Уайт-младший1962, с. 113
    26. ↑ Hall 1979, стр. 74f.
    27. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 167
    28. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 172
    29. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 104
    30. ↑ Needham 1986, стр. 118–119.
    31. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 104:

      Тем не менее, исследователь китайской технологии в начале двадцатого века отмечает, что даже поколение назад китайцы «не достигли той стадии, когда непрерывное вращательное движение заменяет возвратно-поступательное движение в технических устройствах, таких как дрель, токарный станок, пила. , так далее.Чтобы сделать этот шаг, знакомство с кривошипом необходимо. Кривошип в его простой рудиментарной форме мы находим в [современной] китайской лебедке, использование которой, однако, по-видимому, не дало толчка к изменению возвратно-поступательного движения на круговое в других устройствах». В Китае кривошип был известен, но оставался бездействующим по крайней мере девятнадцать столетий, его взрывной потенциал для прикладной механики оставался непризнанным и неиспользованным.

    32. ↑ al-Hassan & Hill 1992, стр.45, 61
    33. ↑ Ахмад И Хассан. Кривошипно-шатунная система в машине с непрерывным вращением.
    34. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 170:

      Однако то, что аль-Джазари не вполне понял значение кривошипа для соединения возвратно-поступательного движения с вращательным, доказывает его необычайно сложный насос, приводимый в действие зубчатым колесом, установленным эксцентрично на его оси.

    Библиография

    Внешние ссылки

    959541

    Оптимизация углов кривошипа для уменьшения сил и моментов возбуждения в двигателях

  • Аткинсон, К. E., 1978, «Введение в численный анализ», John Wiley & Sons.

  • Чо, С. Б., Ан, С. Х. и Ю, Х. С., 1995, «Исследование по оптимизации коленчатого вала в дизельном двигателе», Trans. КСАЭ , Том. 3, № 5, стр. 10–16.

    Google ученый

  • Коннолли, Ф. Т. и Ягл, А. Е., 1994, «Моделирование и идентификация процесса давления сгорания в двигателях внутреннего сгорания», Механическая система и обработка сигналов , Vol.8, № 1, стр. 1–19.

    Артикул Google ученый

  • Denman, HH, 1991, «Точное решение для жесткого ползунково-кривошипного механизма с давлением газа», Механизм и теория машин , Vol. 26, № 4, стр. 415–420.

    Артикул Google ученый

  • Дубенский Р.Г., 2002 г., «Схема проектирования коленчатого вала для оптимизации продукта», SAE 2002-01-0770, SAE International.

  • Хауг, Э. Дж. и Арора, Дж. С., 1979, «Прикладной оптимальный дизайн», John Wiley & Sons.

  • Якобсен С.Б. и Роннедал П., 1995, «11-цилиндровый дизельный двигатель с оптимизированным уровнем шума и вибрации для приведения в движение контейнеровоза вместимостью 4800 TEU», Международная конференция по шуму и вибрации в морской среде , 3 и 4 , Лондон, Великобритания

  • Канг, Д.К. и Ю, В.С., 1995, «Влияние гидроподвески двигателя на вибрацию шасси», Материалы весеннего собрания KSAE , стр.386–391, Национальный университет Чунгнам, Тэджон, Корея.

    Google ученый

  • Ким, Т.Дж., 2003 г., «Динамический анализ механизма возвратно-поступательного сжатия с учетом гидродинамических сил», KSME Int. Журнал , Том. 17, № 6, стр. 843–853.

    Google ученый

  • Парича М.С. и Карнеги В.Д., 1976 г., «Влияние переменной инерции на затухание крутильных колебаний систем дизельных двигателей», J. звука и вибрации , Vol. 46, № 3, стр. 339–345.

    Артикул Google ученый

  • Пасрича, М.С. и Карнеги, В.Д., 1979, «Формулировка уравнений динамического движения, включая влияние переменной инерции на крутильные колебания в поршневых двигателях, часть I», J. of Sound and Vibration , Vol. . 66, № 2, стр. 181–186.

    Артикул Google ученый

  • Роннедал, П.и Нильсен, Х.Б., 2003 г., «Выбор порядка включения в зависимости от аспектов вибрации», ICES2003-603, Весенняя техническая конференция подразделения двигателей внутреннего сгорания ASME, Зальцбург, Австрия, 11–14 мая 2003 г.

  • Шангуан, В. Б. и Лу, Дж. Х., 2004 г., «Моделирование гидравлической опоры двигателя с анализом конечных элементов взаимодействия с гидроизоляцией», J. of Sound and Vibration , Vol. 275, № 1-2, стр. 193–221.

    Артикул Google ученый

  • Снайман, Дж. A., Heyns, PS и Vermeulen, PJ, 1955, «Изоляция вибрации установленного двигателя посредством оптимизации», Механизм и теория машин , Vol. 30, № 1, стр. 109–118.

    Артикул Google ученый

  • Су, М. В., Шин, М. Б., Ким, К. Х. и Ким, К. Х., 2003 г., «Исследование эффективного создания модели балки-массы для упрощения коленчатого вала в большом морском двигателе», Trans. КГМЭ, серия А , вып.27, № 10, стр. 1661–1666.

    Google ученый

  • Ориентированная на управление и основанная на физике модель трения кривошипно-шатунного механизма двигателя для базовой калибровки: Параметрический анализ: Материалы конференции AIP: Том 2191, № 1

    За последние десятилетия двигатели внутреннего сгорания претерпели непрерывную эволюцию. для достижения лучшей производительности, снижения выбросов загрязняющих веществ и снижения расхода топлива. Эта эволюция включала изменения в архитектуре ядра, необходимые для реализации передовых стратегий управления. Таким образом, регулируемое срабатывание клапана, рециркуляция отработавших газов, непосредственный впрыск бензина, турбонаддув и гибридизация трансмиссии широко используются в современных двигателях внутреннего сгорания. Однако эффективное управление такой сложной системой стало возможным благодаря одновременному развитию бортового электронного блока управления двигателем (ЭБУ). Фактически, дополнительные степени свободы, доступные для регулирования двигателя, сильно усложнили двигатель. На этапе проектирования архитектуры двигателя и в последующем процессе базовой калибровки принципиально важно проанализировать потоки энергии отдельных механических компонентов или предсказать трение в случае возможных модификаций компонентов.Использование одномерных моделей позволяет моделировать термогидродинамику принятых решений и оценивать соответствующие энергетические эффекты. В настоящее время анализ среднего эффективного давления трения (FMEP) возложен на эмпирические зависимости, использование которых связано с необходимостью калибровки самой зависимости с помощью экспериментальных данных двигателя.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.

    в · д · е

    Название

     

    А

    Заливка в общей статье, начиная с A