Министерство образования Российской Федерации
Московский автомобильно-дорожный институт
Волжский филиал
Государственный технический университет
Лабораторная работа
По технике транспорта
на тему:
“Кривошипно-шатунный механизм”.
Выполнил:
Студент II курса
Социально-экономического
факультета
группы ЭУТ –25
Пыркин Артур
Анатольевич
Проверил:
Филиппов Василий
Филиппович
Чебоксары, 2006г
Кривошипно-шатунный механизм
Введение
Этот механизм служит для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала. Он включает блок цилиндров (блок-картер), одну или несколько головок, поршни с кольцами, поршневые пальцы, шатуны, коленчатый вал с подшипниками, маховики поддон (масляный картер).
Блок и головка цилиндров
Кривошипно-шатунный механизм двигателя воспринимает давление газов при такте расширения и преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Кривошипно-шатунный механизм многоцилиндрового двигателя состоит из блока цилиндров, головок цилиндров, поршней с кольцами, поршневых пальцев, шатунов, коленчатого вала, вкладышей, маховика и поддона картера.
Цилиндр с головкой образует пространство, в котором осуществляется рабочий цикл двигателя. Стенки цилиндра направляют движение поршня.
Цилиндры многоцилиндровых двигателей отливают из серого чугуна или алюминиевого сплава в виде одной целой детали-блока цилиндров. За одно целое с блоком цилиндров отливают верхнюю часть картера двигателя.
В отливке блока цилиндров выполнены рубашка охлаждения, окружающая цилиндры, а также постели для коренных подшипников коленчатого вала, подшипников распределительного вала и места для укрепления других узлов и приборов. У V-образного восьмицилиндрового двигателя блок цилиндров имеет два ряда цилиндров (по четыре цилиндра в каждом), расположенных под углом 900.
Для повышения износостойкости стенок цилиндров и упрощения ремонта и сборки в блок запрессовывают сменные гильзы из кислостойкого чугуна. Уменьшение износа верхней части гильз достигается установкой в них износостойких вставок ( для двигателей ЗМЗ-24, ЗМЗ-53 длина вставки 50мм, толщина стенки 2мм). Уплотнение гильз в блоке достигается резиновыми кольцами или прокладками.
Тщательно обработанная внутренняя поверхность гильз (или цилиндров) называется зеркалом.
Головка цилиндров закрывает цилиндры сверху и служит для размещения камеры сгорания. Головки отливают из алюминиевого сплава или чугуна. Двигатели с рядным расположением цилиндров имеют одну головку цилиндров, двигатели с V-образным расположением — две или четыре ( на каждые три цилиндра, ЯМЗ-240). У двигателей КамАЗ-740 головки цилиндров раздельные, на каждый цилиндр.
В головку цилиндров запрессовывают направляющие втулки и седла клапанов. Плоскость разъема между головками и блоком цилиндров уплотняют сталеасбестовыми прокладками. Между головкой цилиндров и крышкой клапанов устанавливают пробковые или резиновые прокладки.
Блок и головка цилиндров
В поршневую группу входят поршни, поршневые кольца и поршневые пальцы. Поршень представляет собой металлический стакан, донышком обращенный вверх. Он воспринимает давление газов при рабочем ходе и передает его через поршневой палец и шатун на коленчатый вал. Отливают поршни из алюминиевого сплава.
Поршень имеет днище, уплотняющую и направляющую(юбка) части. Днище и уплотняющая часть составляет головку поршня. Днище поршня вместе с головкой цилиндра ограничивает камеру сгорания. В головке поршня проточены канавки для поршневых колец.
Поршни двигателя КамАЗ-740 изготовлены из высококремнистого алюминиевого сплава, имеют вставки из жаропрочного чугуна под верхнее компрессионное кольцо, в толстостенном днище поршня выполнена камера сгорания.
Уплотняющая часть поршня имеет диаметр, увеличивающийся книзу. Юбка поршня имеет две бобышки (приливы) с отверстиями для поршневого пальца. Каждая бобышка связана с днищем поршня двумя ребрами. Юбка поршня двигателя КамАЗ-740 в нижней части имеет боковые выемки для прохода противовесов коленчатого вала при его вращении.
Юбка поршня обычно имеет две прорези, которые предупреждают заедание поршня при нагреве и позволяют уменьшить зазор между гильзой цилиндра и поршнем. Заклинивание поршня исключает также придание юбке овальной формы. Диаметр поршня в плоскости, перпендикулярной оси пальца, делают больше, чем в направлении оси поршневого пальца. При нагревании поршень расширяется сильнее в направлении оси поршневого пальца, где в бобышках сосредоточена наибольшая масса металла. Поэтому овальный поршень при нагреве получит цилиндрическую форму.
Отверстие под поршневой палец располагается не по оси симметрии поршня, а смещено на 1,5мм вправо по ходу автомобиля. Этим уменьшается сила удара поршня о стенки гильзы при переходе через в.м.т. в процессе сгорания – расширения газов.
Для улучшения приработки поршней к гильзам цилиндров и предохранения их от задиров юбку поршня покрывают тонким слоем олова или коллоидного графита.
Поршневые кольца устанавливают в канавки, расположенные в головке поршня. Они подразделяются на компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца уплотняют поршень в гильзе цилиндров и предотвращают прорыв газов через зазор между юбкой поршня и стенкой гильзы. Маслосъемные кольца, кроме того, снимают излишки масла со стенок гильз и не допускают попадания его в камеры сгорания.
Поршневые кольца изготавливают из чугуна или стали. Для установки на поршень кольца имеют разрез, называемый замком. Маслосъемное кольцо отличается от компрессорных колец сквозными прорезями для прохода масла. В канавке поршня для маслосъемного кольца сверлят один или два ряда отверстий для отвода масла внутрь поршня.
В целях повышения износостойкости поверхность верхнего поршневого кольца подвергают пористому хромированию. Остальные кольца для ускорения приработки покрывают тонким слоем олова. Нижнее компрессионное кольцо двигателя КамАЗ –740 покрыто молибденом.
На наружной и внутренней поверхностях компрессионных колец выполняют фаски или канавки.
Маслосъемное кольцо двигателей ЗМЗ и ЗИЛ состоит из двух стальных кольцевых дисков, осевого и радиального расширителей. Вследствие быстрой прирабатываемости и упругости стальные кольца хорошо прилегают к гильзе цилиндра.
Поршневой палец служит для соединения поршня с шатуном и представляет собой короткую трубку. Пальцы изготавливают из легированной цементованной стали или из углеродистой стали, закаленной токами высокой частоты. Наиболее распространены «плавающие» пальцы, свободно проворачивающиеся во втулке верхней головки шатуна и в бобышках поршня. От осевого смещения поршневой палец предохраняется стопорными кольцами, вставляемыми в выточки обеих бобышек поршня.
Шатун и коленчатый вал
Шатун передает усилие от поршня к коленчатому валу при рабочем ходе и в обратном направлении при вспомогательных тактах. Он состоит из верхней головки, стержня двутаврового сечения и разъемной нижней головки, закрепляемой на шатунной шейке коленчатого вала. Шатун и его крышку изготавливают из легированной или углеродистой стали. В верхнюю головку шатуна запрессовывают одну или две втулки из оловянистой бронзы, а в нижнюю вставляют тонкостенные стальные вкладыши, залитые слоем антифрикционного сплава. Нижняя головка шатуна или крышка соединяются двумя болтами, гайки которых шплинтуются или стопорятся с помощью контргаек.
Коленчатый вал воспринимает усилия передаваемые от поршней шатунами, и преобразует их в крутящий момент. Он имеет коренные шейки и шатунные шейки, щеки, соединяющие коренные и шатунные шейки, противовесы, фланец для крепления маховика, носок, на котором установлены храповик пусковой рукоятки, распределительная шестерня и шкив привода водяного насоса и вентилятора. Шатунная шейка со щеками образует колено ( или кривошип ) вала.
В современных автомобильных двигателях частота вращения коленчатого вала достигает 3000-4000 об/мин в грузовых автомобилях и 5000-6000 об/мин – в легковых. Поэтому возникают большие центробежные силы, действующие на шатунные шейки, щеки и нижние головки шатунов. Эти силы нагружают коренные подшипники, вызывая их ускоренный износ.
Для разгрузки коренных подшипников от центробежных сил служат противовесы, расположенные против шатунных шеек коленчатого вала.
Маховик и картер
Маховик представляет собой массивный диск, отливаемый из чугуна. Он повышает равномерность вращения коленчатого вала при малой частоте вращения и передает крутящий момент трансмиссии автомобиля. Он изготавливается из чугуна. На обод маховика напрессован стальной зубчатый венец, предназначенный для вращения коленчатого вала стартером при пуске двигателя.
На некоторых двигателях на маховик наносят метки или запрессовывают в него стальной шарик, по которому устанавливают поршень первого цилиндра в в.м.т. и проверяют установку зажигания.
Поддон, или нижняя часть картера, предохраняет от попадания в картер пыли и грязи и служит резервуаром для масла. Его штампуют из листовой стали. К верхней части картера поддон крепится болтами или шпильками, уплотнение достигается пробковой прокладкой. Плоскость разъема картера обычно располагается ниже оси коленчатого вала, что повышает жесткость картера двигателя.
Крепление двигателя
Двигатель ЗИЛ-130 крепится к раме в трех точках. Передней опорой является кронштейн, установленный под крышкой распределительных шестерен. Задними опорами служат лапы картера сцепления. Между кронштейном и передней поперечной рамы, а также между лапами и задними кронштейнами крепления двигателя установлены резиновые подушки.
Двигатель ЗМЗ-53 крепится к раме на резиновых подушках в четырех точках. Передние две опоры находятся с правой и левой сторон блока цилиндров, а задние две- под лапами картера сцепления. Передние подушки ограничивают продольные перемещения двигателя при выключении сцепления, торможении или разгоне автомобиля.
Двигатель ЗМЗ-24 автомобиля ГАЗ-24 установлен на короткой раме, приваренной к основанию кузова.
Точек крепления три: две по обеим сторонам передней части двигателя, одна — под удлинителем коробки передач. Передние опоры резиновые, задняя- пружинная.