какие детали кшм относятся к неподвижной группе
Кривошипно-шатунный механизм и двигатель наразлучны
Кривошипно-шатунный механизм (КШМ), пожалуй, самая важная система двигателя.
Назначение кривошипно-шатунного механизма – преобразовывать возвратно-поступательное движение во вращательное и обратно.
Все детали кривошипно-шатунного механизма делятся на две группы: подвижные и неподвижные. К подвижным относятся:
Устройство кривошипно-шатунного механизма
Поршень похож на перевернутый стакан, в который укладываются кольца. На любом из них присутствуют два вида колец: маслосъемное и компрессионное. Маслосъемных обычно ставят два, а компрессионных – одно. Но бывают и исключения в виде: два таких и два таких — все зависит от типа двигателя.
Шатун изготавливается из двутаврового стального профиля. Состоит из верхней головки, которая соединяется с поршнем при помощи пальца, и нижней – соединение с коленчатым валом.
Коленчатый вал изготавливается в основном из чугуна повышенной прочности. Представляет собой несоосный стержень. Все шейки тщательно шлифуются, с соблюдением необходимых параметров. Существуют коренные шейки — для установки коренных подшипников, и шатунные – для установки через подшипники шатунов.
Роль подшипников скольжения выполняют разрезные полукольца, выполненные в виде двух вкладышей, которые обработаны токами высокой частоты для прочности. Все они покрыты антифрикционным слоем. Коренные крепятся к блоку двигателя, а шатунные — к нижней головке шатуна. Чтобы вкладыши хорошо работали, в них делают канавки для доступа масла. Если вкладыши провернуло – значит, имеется недостаточный подвод масла к ним. Это обычно происходит при засорении масляной системы. Вкладыши ремонту не подлежат.
Продольное перемещение вала ограничивают специальные упорные шайбы. С обоих концов обязательно применение различных сальников для предотвращения выхода масла из системы смазки двигателя.
К передней части коленвала крепится шкив привода системы охлаждения и звездочка, которая приводит в действие распредвал при помощи цепной передачи. На основных моделях выпускаемых сегодня автомобилей ей на замену пришел ремень. К задней части коленчатого вала крепится маховик. Он предусмотрен для устранения дисбаланса вала.
Также на нем стоит зубчатый венец, предназначенный для пуска двигателя. Чтобы при разборке и дальнейшей сборке не возникало проблем – крепеж маховика выполняется по не симметричной системе. От расположения меток его установки зависит и момент зажигания – следовательно, оптимальная работа двигателя. При изготовлении его балансируют вместе с коленчатым валом.
Картер двигателя изготавливается вместе с блоком цилиндров. Он служит основой для крепления ГРМ и КШМ. Имеется поддон, который служит емкостью для масла, а так же для защиты двигателя от деформации. Снизу предусмотрена специальная пробка для слива моторного масла.
Принцип работы КШМ
На поршень оказывают давление газы, которые вырабатываются при сгорании топливной смеси. При этом он совершает возвратно – поступательные движения, заставляя проворачиваться коленчатый вал двигателя. От него вращательное движение передается на трансмиссию, а оттуда – на колеса автомобиля.
А вот на видео показано как работает КШМ в тюнингованном ВАЗ 2106:
Основные признаки неисправности КШМ:
Кривошипно-шатунный механизм двигателя очень уязвим. Для эффективной работы необходима своевременная замена масла. Лучше всего ее производить на станциях техобслуживания. Даже, если Вы недавно поменяли масло, и приходит пора сезонного ТО – обязательно перейдите на то масло, какое указано в инструкции по эксплуатации машины. Если в работе двигателя возникают какие-то проблемы: шумы, стуки – обращайтесь к специалистам – только в авторизированном центре Вам дадут объективную оценку состояния автомобиля.
Тест №1 «Кривошипно-шатунный механизм»
Бюджетное профессиональное образовательное учреждение
«Седельниковский агропромышленный техникум»
МДК.01.02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей»
ПМ. 01 Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта
по профессии 23.01.03 Автомеханик
Составил: Баранов Владимир Ильич мастер производственного обучения
Седельниково, Омская область, 2017
Целью настоящих тестов является закрепление студентами знаний, полученных при изучении теоретического материала по теме «Кривошипно-шатунный механизм», входящей в состав МДК 01.02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта» профессии 23.01.03 «Автомеханик».
Тесты составлены в соответствии с требованиями программы профессионального модуля ПМ.01 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта», по профессии 23.01.03 «Автомеханик», 1 курс.
1. Какие детали КШМ относятся к неподвижной группе?
а) блок цилиндров, картер, крышка блок-картера, маховик
б) блок цилиндров, картер, крышка блок-картера, коленчатый вал, гильза цилиндров
в) блок цилиндров, картер, крышка блок картера, гильза цилиндров, прокладка блок-картера
2. Из каких материалов изготавливают блок-картер современного двигателя?
а) из легированной стали
б) из бронзы или латуни
в) из чугуна или алюминиевых сплавов
3. Чем закрывается блок-картер двигателя сверху и снизу?
а) сверху и снизу специальными кожухами
б) сверху крышкой цилиндров, снизу кожухом маховика
в) сверху крышкой цилиндров, снизу поддоном картера
4. Как закрывается блок цилиндров на двигателе КамАЗ-740 сверху?
а) двумя головками из чугуна
б) каждый цилиндр отдельной головкой из алюминиевого сплава
в) двумя головками из алюминиевого сплава
г) одной головкой из алюминиевого сплава
5. Какие детали КШМ относятся к подвижной группе?
а) коленчатый вал, маховик, поршень, поршневые кольца, шатун, коренные подшипники
б) коленчатый вал, маховик, поршень, поршневые кольца, шатун, шатунные подшипники
в) коленчатый вал, маховик, поршень, поршневые кольца, шатун, поддон картера.
6. Что является направляющей для поршня при его перемещениях в двигателе?
7. Что называют зеркалом цилиндра?
а) установочные пояски гильзы
б) внутреннюю поверхность гильзы цилиндров
в) наружную поверхность гильзы цилиндров.
г) специальное устройство на торце гильзы
8. Что означает выражение: «На двигателе установлены мокрые гильзы?»
а) гильза, внутренняя поверхность которой смазывается маслом б) гильза, наружная поверхность которой омывается охлаждающей жидкостью
в) гильза, которая охлаждается воздухом
9. Что такое камера сгорания?
а) объем между днищем поршня и головкой цилиндра, когда поршень находится в ВМТ
б) весь объем расположенный под поршнем
в) объем, в котором происходят рабочие процессы двигателя.
10. Сколько головок цилиндров имеет двигатель ЗиЛ-508?
11. Как затягивают болты или шпильки крепления головок цилиндров?
а) в такой последовательности как работает двигатель с применением удлинителя ключа
б) затяжку проводят, прилагая к ключу как можно большее усилие
в) затяжку проводят равномерно в определенной последовательности в 2-3 приема, с определенным усилием
12. Почему головку поршня выполняют меньшего диаметра, чем юбку?
а) для удобства установки компрессионных и маслосъемных колец б) для равномерного распределения давления газов на поршень
в) для предотвращения заклинивания поршня при нагреве его во время работы
13. Из какого материала изготавливают поршни?
а) из бронзового сплава
б) из алюминиевого сплава
14. Каким способом фиксируется поршневой палец в поршне?
а) стопорными кольцами
б) стопорными штифтами
в) установочными болтами
15. По назначению поршневые кольца делятся на:
а) уплотнительные и маслосъемные
б) компрессионные и уплотнительные
в) компрессионные и маслосъемные.
г) уплотнительные и стопорные
16. Какое компрессионное кольцо работает в самых тяжелых условиях?
17. Какая деталь соединяет коленчатый вал двигателя с поршнем?
в) шатунный подшипник.
18. Сколько шатунов крепится на 1 шатунной шейке коленчатого вала 8-ми цилиндрового V-образного двигателя?
19. Рядный четырехцилиндровый двигатель имеет коленчатый вал на котором
а) 4коренных и 4шатунных шеек
б) 5коренных и 4шатунных шеек
в) 4коренных и 5шатунных шеек
г) 5коренных и 5шатунных шеек.
20. Для чего предназначена нижняя головка шатуна с крышкой?
а) для соединения шатуна с поршнем
б) для соединения шатуна с коленчатым валом
в) для соединения шатуна с поршневым пальцем.
Критерии оценок тестирования:
Оценка «отлично» 18-20 правильных ответов из 20 предложенных вопросов;
Оценка «хорошо» 14-17 правильных ответов из 20 предложенных вопросов;
Оценка «удовлетворительно» 10-13 правильных ответов из 20 предложенных вопросов;
Оценка неудовлетворительно» 0-9 правильных ответов из 20 предложенных вопросов.
Кузнецов А.С. Слесарь по ремонту автомобилей (моторист): учеб. пособие для нач. проф. образования / А.С. Кузнецов. – 8-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2013.
Автомеханик / сост. А.А. Ханников. – 2-е изд. – Минск: Современная школа, 2010.
Виноградов В.М. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: Основные и вспомогательные технологические процессы: Лабораторный практикум: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / В.М. Виноградов, О.В. Храмцова. – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2012.
Петросов В.В. Ремонт автомобилей и двигателей: Учебник для студ. Учреждений сред. Проф. Образования / В.В. Петросов. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.
Карагодин В.И. Ремонт автомобилей и двигателей: Учебник для студ. Учреждений сред. Проф. Образования / В.И. Карагодин, Н.Н. Митрохин. – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.
Коробейчик А.В. к-68 Ремонт автомобилей / Серия «Библиотека автомобилиста». Ростов н/Д: «Феникс», 2004.
Коробейчик А.В. К-66 Ремонт автомобилей. Практический курс / Серия «Библиотека автомобилиста». – Ростов н/Д: «Феникс», 2004.
Чумаченко Ю.Т., Рассанов Б.Б. Автомобильный практикум: Учебное пособие к выполнению лабораторно-практических работ. Изд. 2-е, доп. – Ростов н/Д: Феникс, 2003.
Слон Ю.М. С-48 Автомеханик / Серия «Учебники, учебные пособия». – Ростов н/Д: «Феникс», 2003.
Жолобов Л.А., Конаков А.М. Ж-79 Устройство и техническое обслуживание автомобилей категорий «В» и «С» на примере ВАЗ-2110, ЗИЛ-5301 «Бычок». Серия «Библиотека автомобилиста». – Ростов-на-Дону: «Феникс», 2002.
Общие сведения и схемы кривошипно-шатунного механизма автомобильных двигателей
Кривошипно-шатунный механизм составляет основу конструкции большинства поршневых двигателей внутреннего сгорания. Назначение кривошипно-шатунного механизма состоит в том, чтобы воспринимать давление газов, возникающее в цилиндре, и преобразовывать прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Эти две функции, выполняемые механизмом, и обеспечивают решение сложной проблемы, связанной с преобразованием тепловой энергии топлива в механическую работу при сжигании топлива в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания.
В существующих поршневых двигателях применяются два типа кривошипно-шатунных механизмов: тронковые и крейцкопфные.
В тронковых механизмах шатун шарнирно соединен непосредственно с нижней направляющей (тронковой) частью поршня, тогда как в крейцкопфных механизмах поршень соединяется с шатуном через шток и крейцкопф, которые служат для поршня направляющей частью. Крейцкопфные механизмы более сложны и громоздки. Они увеличивают габариты двигателя по высоте и утяжеляют его конструкцию.
В быстроходных поршневых двигателях автомобильного и тракторного типов применяются более простые и компактные тронковые кривошипно-шатунные механизмы. Благодаря этим преимуществам тронковые механизмы в настоящее время широко применяются и в двигателях стационарного типа. Однако для двигателей двойного действия крейцкопфные механизмы остаются единственно возможными. Такие двигатели обычно строят двухтактными, позволяющими более чем в 3 раза увеличивать мощность силовых установок по сравнению с аналогичными установками, снабженными четырехтактными двигателями простого действия
Кривошипно-шатунный механизм тронковых двигателей состоит из неподвижных и подвижных деталей. К неподвижным относятся: цилиндр, крышка (головка) цилиндра и картер, образующие остов двигателя; подвижную группу составляют: поршневой комплект (поршень с поршневым пальцем и уплотняющими кольцами), шатун, коленчатый вал и маховик.
Иногда к кривошипно-шатунному механизму относят только группу перечисленных подвижных деталей, что нельзя признать правильным, тем более по отношению к двигателям внутреннего сгорания. Во-первых, это не согласуется с самим определением механизма, немыслимого без наличия направляющего звена — стойки. Во-вторых, кроме того что стенки цилиндра служат направляющими для поршня, цилиндр и его головка образуют замкнутую надпоршневую полость, без которой в двигателях внутреннего сгорания нельзя создать нужного давления газов над поршнем, которое он воспринимает и передает на коленчатый вал. Следовательно, отдельно от надпоршневой полости кривошипно-шатунный механизм поршневого двигателя не выполнял бы одну из основных своих функций.
Наиболее распространенные схемы компоновки кривошипно-шатупного механизма автомобильных двигателей приведены ниже.
Двигатели, построенные по схемам А, Б и В, называются однорядными. Чаще всего из них применяется схема А с вертикальным расположением цилиндров. В двигателях, предназначенных для автобусов, с успехом применяется схема В с горизонтальным расположением цилиндров. Такие двигатели удобно размещаются под полом кузова автобуса.
Сравнительно новой является схема Б с наклонным расположением цилиндров (под углом от 20 до 45° к вертикальной оси). Двигатели с такой компоновкой используют для ряда современных легковых автомобилей. При этом имеется возможность более рационально размещать вспомогательное оборудование и впускные трубопроводы.
Двигатели, построенные по схемам Г и Д, называются двухрядными. В настоящее время особенно широко применяется схема Г с V-образным расположением цилиндров. Четырех- и восьмицилиндровые V-образные двигатели по условиям их уравновешенности строят с углом между осями цилиндров равным 90°. Они выгодно отличаются по габаритам и весу от соответствующих однорядных и одинаково успешно используются на легковых автомобилях и на средних и тяжелых грузовиках, нуждающихся в силовых агрегатах повышенной мощности. Двигатели с кривошипным механизмом, выполненным по схеме Д, с углом между осями цилиндров 180° называются оппозитными. Такие двигатели с противолежащим расположением цилиндров применяются довольно редко, так как размещение их и обслуживание на автомобиле менее удобно, чем, например V-образных или однорядных горизонтальных.
Автомобильные двигатели, как правило, строят многоцилиндровыми. Они обычно имеют 2; 3; 4; 6; 8 и редко 12 или 16 цилиндров. Одноцилиндровые двигатели на автомобилях не применяются и вообще для этой цели не пригодны, так как не могут удовлетворительно работать в качестве автомобильных силовых агрегатов без утяжеленного маховика и сложного уравновешивающего устройства.
В самом деле, в одноцилиндровом, например, четырехтактном двигателе из двух оборотов вала только пол-оборота приходится на активный рабочий ход поршня. В течение остальных полутора оборотов скорость вращения коленчатого вала непрерывно замедляется, поскольку движение его в это время осуществляется за счет запаса кинетической энергии маховика, накапливаемой им в момент ускоренного движения при рабочем ходе поршня, когда последний «взрывом» газов отбрасывается к н.м.т. Следовательно, за время одного рабочего цикла коленчатый вал вращается с разной угловой скоростью, что крайне нежелательно.
Выравнивание угловой скорости вращения коленчатого вала в одноцилиндровом двигателе возможно только путем повышения уровня аккумулирования кинетической энергии маховика на участке ускоренного движения, т.е. за счет увеличения его инерции. Естественно, при неизменных установившихся оборотах коленчатого вала этого нельзя достигнуть без увеличения массы маховика. Маховик с большей массой будет вращаться равномернее, следовательно, уменьшится и колебание угловой скорости вращения вала. Однако такой путь полностью не избавит вал двигателя от неравномерности вращения. К тому же большая масса маховика требует и больше времени на его разгон до заданной скорости. Вследствие этого ухудшается приемистость двигателя и снижается динамика автомобиля, т.е. уменьшается быстрота раскрутки вала двигателя и разгона автомобиля.
Если предположить, что коленчатый вал вращается равномерно, то и в этом идеальном случае поршень в конце каждого хода меняет направление своего движения. В мертвых точках его скорость равна нулю, а потом нарастает до максимума, составляющего в автомобильных двигателях 15—25 м/сек при номинальном числе оборотов, и снова уменьшается до нуля в смежной мертвой точке.
Такое неравномерное движение поршня и связанного с ним комплекта деталей порождает переменные по величине и направлению силы инерции Pj возвратно-движущихся масс, действующие вдоль оси его движения, т. е. по оси цилиндра, как показано на рисунке.
Силы инерции Pj, периодически меняя величину и направление своего действия, если остаются неуравновешенными, вызывают раскачивание двигателя вне зависимости от принятой схемы кривошипно-шатунного механизма (см. рисунок). Возникающая при этом вибрация двигателя передается на его крепления и на раму автомобиля, разрушая его узлы и увеличивая интенсивность их износа. Вследствие вибрации повышаются уровень шума и утомляемость водителя, что увеличивает опасность движения.
Устранить вибрацию, вызываемую силами инерции масс кривошипно-шатунного механизма, совершающих возвратно-поступательное движение, можно только в случае, если удается создать силы, равные по величине и противоположно направленные силам, вызывающим вибрацию. Для этого, как установлено, двигатель должен иметь несколько цилиндров с общим коленчатым валом, допускающим организацию необходимого разнонаправленного движения поршней в отдельных цилиндрах. Это позволяет в известной мере уравновешивать двигатель, т.е. уменьшить воздействие на его остов сил, порождающих вибрацию.
Однако внешне уравновешенные силы инерции нагружают детали двигателя, вызывая изгиб вала, увеличивая нагрузку коренных опор, т. е. создают внутреннюю неуравновешенность двигателя.
В многоцилиндровых двигателях интервал между рабочими ходами, выраженный в градусах угла поворота вала, определяется числом цилиндров i. Для четырехтактных и двухтактных двигателей эти интервалы при равномерном чередовании рабочих ходов соответственно равны 720°/i и 360°/i.
Чем больше число цилиндров, тем меньше интервал между рабочими ходами и вал двигателя вращается равномернее.
Сравнительно хорошую степень уравновешенности и равномерность вращения вала имеет однорядный 6-цилиндровый двигатель. Ею считают полностью уравновешенным. При двухрядном V-образном расположении цилиндров с осями под углом 90° хорошую уравновешенность имеют 8-цилиндровые двигатели. 8-цилиндровые однорядные двигатели считаются уравновешенными, но в настоящее время они утратили практическое значение, так как линейное расположение цилиндров приводит к излишнему удлинению коленчатого вала и снижает его жесткость.
Силы давления газов в надпоршневой полости одинаково действуют как на поршень, так и на головку цилиндра, поэтому, имея всегда равную себе величину и противоположное направление (см. рисунок), эти силы взаимно уравновешиваются внутри системы и не оказывают влияния на вибрацию двигателя, но нагружают коленчатый вал и коренные подшипники. Равнодействующие газовых сил направлены по оси цилиндра, а величина их определяется из соотношения
где рг — избыточное удельное давление газов, взятое по индикаторной диаграмме, кГ/см2 (Мн/м2)\ Fп — площадь поршня, см2 (м2).
Силы давления газов Рг и инерционные силы Pj, действующие по оси цилиндра, суммируясь, дают силу Р∑, которая, будучи приложена к поршневому пальцу, раскладывается на боковую силу Nб давления на стенку цилиндра и на силу Рш, действующую по оси шатуна (см. рисунок Е).
Если силу Рш, руководствуясь правилами механики, перенести по линии ее действия в центр шатунной шейки и разложить на составляющие, то получим силу Т, перпендикулярную к оси кривошипа, и силу Z, направленную по оси кривошипа (см. рисунок). Сила Т называется тангенциальной. Произведение силы Т на радиус кривошипа г называется крутящим моментом, который определяется по формуле, кГ·м (Мн·м),
где Мкр определяется путем непосредственного измерения с помощью динамометрического устройства испытательных тормозных установок. Крутящий момент измеряют для ряда чисел оборотов вала двигателя, а затем пересчетом определяют его мощность, развиваемую при этих оборотах вала. Полученная таким образом закономерность изменения мощности двигателя по числу оборотов вала называется скоростной характеристикой.
Устройство современного двигателя
Неподвижные детали КШМ
Блок картер является остовом двигателя, в котором размещаются и работают подвижные детали, к нему крепятся практически все навесные агрегаты и приборы, обеспечивающие работу двигателя.
Коренные подшипники
Для коренных подшипников применяются подшипники скольжения, выполненные в виде вкладышей, основой которых является стальная лента толщиной 1,9—2,8 мм для карбюраторных двигателей и 3—6 мм для дизелей. В качестве антифрикционного материала вкладышей используют высокооловянистый алюминиевый сплав для карбюраторных двигателей и трехслойные с рабочим слоем из свинцовой бронзы.
Маховик
Маховик служит для уменьшения неравномерности вращения коленчатого вала, накопления энергии во время рабочего хода поршня, необходимой для вращения вала и течение подготовительных тактов, и вывода деталей КШМ из ВМТ и НМТ.
В многоцилиндровых двигателях маховик является, в основном, накопителем кинетической энергии, необходимой для пуска двигателя и обеспечения плавного трогания автомобиля с места.
Маховики отливают из чугуна в виде лиски с массивным ободом и проводят его динамическую балансировку в сборе с коленчатым валом.
На ободе маховика имеется посадочный поясок для напрессовки зубчатого венца для электрического пуска стартером. На цилиндрической поверхности маховика находятся метки или маркировочные штифты и надписи, определяющие момент прохождения ВМТ поршнем первого цилиндра. На торцевую рабочую поверхность опирается фрикционный диск сцепления. Для крепления его кожуха имеются резьбовые отверстия. Маховик центрируют по наружной поверхности фланца с помощью выточки, а положения его относительно коленчатого вала фиксируют установочным штифтом или несимметричным расположением отверстий крепления маховика.
Подвижные детали КШМ
Детали кривошипно-шатунного механизма
Блок картер
Блок-картер отливают из легированного чугуна или алюминиевых сплавов.
Блок-картер разделен на дне части горизонтальной перегородкой. В нижней части в вертикальных перегородках имеются разъемные отверстия крепления коленчатого вала, в верхней гильзы цилиндров. Блок-картер может быть отлит вместе с цилиндрами («сухие» гильзы), либо иметь вставные сменные гильзы, непосредственно омываемые охлаждающей жидкостью, так называемые «мокрые» гильзы. Также в блок-картере выполнены гладкие отверстия пол коренные опоры распределительного вала, под толкатели ГРМ, имеются гладкие и резьбовые отверстия и припадочные поверхности крепления деталей и приборов.
