Кривошипно-шатунний механізм призначений для перетворення зворотньо-поступального руху поршня на обертальний рух колінчатого вала

Енергія розширення продуктів згорання палива через кривошипно-шатунний механізм двигуна передається на колінчастий вал двигуна. Деталі кривошипно-шатунного механізму при цьому піддаються дії значних механічних і термічних навантажень підбір матеріалів поршня, пальця, поршневих кілець і їх конструкція забезпечують надійне ущільнення циліндра, ефективне тепловідведення, малу масу деталей, мінімальний коефіцієнт тертя, високу міцність і надійність.

Кривошипно-шатунний механізм двигунів автомобілів ВАЗ складається з блока циліндрів з масляним картером, головки циліндрів з кришкою, поршнів з поршневими кільцями, поршневих пальців, шатунів з шатунними підшипниками та шатунними кришками, колінчатого вала з корінними підшипниками і кришками та маховика, встановленого на колінчатому валу.

Розглянемо конструкцію деталей кривошипно-шатунного механізму двигунів автомобілів ВАЗ-2103, ВАЗ-2106, ВАЗ-2105, ВАЗ-2108.

Мал. 3.1 – Кривошипно – шатунний механізм двигуна ВАЗ-2108

1. Кришка шатуна;

2. Болт кріплення кришки шатуна,

3. Шатун:

4. Поршень;

5. Теплорегулююча пластина поршня;

6. Маслознімне кільце;

7. Нижнє компресійне кільце;

8. Верхнє компресійне кільце;

9. Розтискна пружина:

10. Поршневий палець;

11. Вкладиш шатунного підшипника;

12. Упорні півкільця середнього корінного підшипника;

13. Вкладиші корінного підшипника;

14. Канали для подачі масла від корінного підшипника до шатунного:

15. Тримач заднього сальника колінчатого вала:

16. Задній сальник колінчатого вала:

17. Штифт для датчика ВМТ:

18. Мітка (лунка) ВМТ поршнів 1-го і 4-го циліндра;

19. Шкала в люку картера зчеплення:

20. Мітка ВМТ поршнів 1-гo і 4-го циліндрів на ободі маховика;

21. Шайба болтів кріплення маховика:

22. Установочний штифт зчеплення:

23. Зубчатий обід маховика:

24. Маховик;

25. Колінчатий вал;

26. Заглушка масляних каналів колінчатого вала;

27. Передній сальник колінчатого вала (запресований у кришку масляного насоса);

28. Зубчатий шків приводу розподільного вала;

29. Шків приводу генератора:

А. Маркування категорії поршня по отворі для поршневого пальця:

В. Маркування класу поршня по зовнішньому діаметрі; С. Маркування ремонтного розміру поршня,

D. Установча мітка;

І. Мітки для установки моменту запалювання;

ІІ. Маркування кришок корінних підшипників колінчатого вала (рахунок опор ведеться від передньої частини двигуна).

Блок циліндрів відливається із сірого чавуну. Подвійні стінки в блоці і головці блока утворюють сорочку охолодження. В тілі блока також відлиті і розточені масляні канали і гнізда для установки приладів систем двигуна. Циліндри блоку по діаметру поділяються через 0,01мм на п'ять класів, що позначаються буквами А,В,С,D,Е. Клас циліндра вказаний на нижній площині блоку напроти кожного циліндра. Циліндр і спряжений з ним поршень повинні бути одного класу для забезпечення зазору між поршнем і циліндром 0,05-0,07мм.

Для підвищення зносостійкості циліндрів на деяких двигунах в верхню частину циліндрів запресовані сухі гільзи з аустенітного чавуну, що піддаються гартуванню струмами високої частоти на глибину 2-3 мм.

В нижній частині блоку циліндрів розташовані п'ять опор корінних підшипників колінчастого вала з тонкостінними сталеалюмінієвими вкладишами. Отвори під підшипники колінчастого вала в блоці циліндрів обробляються в зборі з кришками . Тому кришки підшипників невзаємозамінні, і для відмінності на їх зовнішній поверхні зроблені насічки. У задній опорі є гнізда для установки упорних півкілець , утримуючих колінчатий вал від осьових переміщень. Спереду установлюється сталеалюмінієве півкільце, а ззаду - металокерамічне (жовтого кольору) просочене маслом. Величина осьового зазору колінчатого валу при зборці двигуна забезпечується в межах 0,06-0,26 мм. Якщо в період експлуатації зазор перевищує максимально допустимий(0,35 мм), необхідно замінювати упорні півкільця новими або ремонтними, збільшеними на 0,127 мм. Канавки, що знаходяться на одній стороні півкілець, повинні бути повернуті до упорних поверхонь колінчастого валу. У передній частині блоку циліндрів є порожнина для приводу механізму газорозподілу, закрита кришкою . Із заднього боку до блоку циліндрів прикріплений утримувач заднього сальника. У кришку і утримувач встановлені самопідтискні сальники. У лівій частині блоку встановлений вал приводу допоміжних агрегатів. У отвори під підшипники валу запресовані сталеалюмінієві втулки.

На блок встановлюється загальна для всіх циліндрів головка , яка над кожним циліндром має камеру згорання клиновидної форми. Головка циліндрів відлита з алюмінієвого сплаву. У головку запресовані чавунні сідла і направляючі втулки клапанів. У отворах направляющих втулок нарізані спіральні канавки для мастила. Для зменшення проникнення масла у камеру згорання через зазори між втулкою і стержнем клапана застосовані гумометалічні масловідбивальні ковпачки. Головка циліндрів кріпиться до блоку циліндрів одинадцятьма болтами. Між головкою і блоком циліндрів установлена прокладка, виготовлена з азбестового матеріалу на металевому каркасі і просякнута графітом.

Поршень відливається з високоміцного алюмінієвого сплаву і для покращення припрацювання покриваються шаром олова. Оскільки алюміній має високий температурний коефіцієнт лінійного розширення, то для виключення небезпеки заклинювання поршня в циліндрі в голівці поршня над отвором для поршневого пальця залита терморегулююча сталева пластина. Поршні, так як і циліндри, по зовнішньому діаметру поділяються на п'ять класів. Вимірювати діаметр поршня для визначення його класу можна тільки в одному місці: у площині, перпендикулярній поршневому пальцеві на відстані 51,5 мм від днища поршня. В інших місцях діаметр поршня відрізняється від номінального, тому що зовнішня поверхня поршня має складну форму. У поперечному перетині вона овальна, а по висоті конічна. Така форма дозволяє компенсувати нерівномірне розширення поршня через нерівномірного розподілу маси металу усередині поршня. На зовнішній поверхні поршня нанесені кільцеві мікроканавки глибиною до 14 мікронів. Така поверхня сприяє кращого припрацювання поршня, тому що в мікроканавках затримується масло. У нижній частині бобишок під поршневий палець є отвори для проходу масла до поршневого пальця. Для поліпшення умов змащення у верхній частині отворів під палець зроблені два поздовжніх пази шириною 3 мм і глибиною 0,7 мм, у яких накопичується масло . Вісь отвору під поршневий палець зміщена на 2 мм від діаметральної площини поршня убік розміщення клапанів двигуна. Завдяки цьому поршень завжди притиснутий до однієї стінки циліндра, і усуваються стуки поршня об стінки циліндра при переході його через ВМТ. Однак, це вимагає установки поршня в циліндр у строго визначеному положенні. Тому біля отвору під поршневий палець є мітка "П", яка при збірці повинна бути обернена у бік передньої частини двигуна. По масі поршні сортуються на три групи: нормальну, збільшену на 5-7 гр і зменшену на 5-7 гр. Цим групам відповідає маркування на днищі поршня: "-", "+" і на двигуні всі поршні повинні бути однієї групи по масі, щоб зменшити вібрації через неоднакові маси поступально рухаються деталей. Поршні по масі в одному і тому ж двигуні повинні бути підібрані з максимально допустимим відхиленням(2,5 г). Поршні, як і циліндри, по зовнішньому діаметру сортуються на п'ять класів через 0,01 мм, а по діаметру отвору під поршневий палець - на три категорії через 0,001 мм, що позначаються цифрами 1,2,3. Клас поршня (буква) і категорія отвору під поршневою палець (цифра) клеймляться на днищі поршня. У запасні частини поставляються поршні номінального розміру тільки трьох класів: А, С и Е. Цього досить для підбору поршня до будь-якого циліндра при ремонті двигуна, тому що поршні і циліндри розбиті на класи з деяким перекриттям. Головне при підборі поршня забезпечити необхідний монтажний зазор між поршнем і циліндром 0,025-0,045 мм. Крім поршнів номінального розміру в запасні частини поставляються і ремонтні поршні зі збільшеним на 0,4 і 0,8 мм зовнішнім діаметром. На днищах ремонтних поршнів ставиться маркування у вигляді квадрата або трикутника. Трикутник відповідає збільшенню зовнішнього діаметра на 0,4 мм. а квадрат на 0,8 мм.

Поршневий палець - сталевий, цементований трубчастого перерізу, запресований у верхню головку шатуна з натягом і вільно обертається в бобишках поршня. Поршневі пальці, як і отвори в бобишках поршня по зовнішньому діаметру, підрозділяються на три категорії через 0,004 мм. Категорію пальця (цифра) позначають на його зовнішній поверхні або торець пальця фарбують у відповідний колір: синій - перша категорія, зелений - друга, червоний, - третя. Зібрані палець і поршень повинні належати до одної категорії.

Поршневі кільця забезпечують необхідне ущільнення циліндра і відводять тепло від поршня до його стінок. Кільця притискаються до стінок циліндра під дією власної пружності і тиску газів. На поршні встановлюються три чавунні кільця два компресійних (ущільнюючих) і одне (нижнє) маслознімне , що запобігає прониканню масла в камеру згорання. Поршневі кільця виготовлені з чавуну. . Верхнє компресійне кільце працює в умовах високої температури, агресивного впливу продуктів згорання і недостатнього змащення, тому для підвищення зносостійкості зовнішня поверхня хромована і для покращення припрацювання має бочкоподібну форму твірної. Нижнє компресійне кільце має знизу проточку для збирання масла при ході поршня вниз, виконуючи при цьому допоміжну функцію масло скидального кільця. Поверхня кільця для підвищення зносостійкості і зменшення тертя об стінки циліндра фосфатується. Кільце треба устанавлювати проточкою вниз. Маслознімне кільце має хромовані робочі кромки і проточку на зовнішній поверхні, у яку збирається масло, що знімається зі стінок циліндра. Усередині кільця встановлюється сталева вита пружина, що розтискає кільце зсередини і притискає його до стінок циліндра.

Шатун передає засилля від поршня і є відповідальною деталлю кривошипно-шатунного механізму, що перетворює зворотньо-поступальний рух поршня на обертальний рух колінчатого вала. Шатунє сталевим, обробляється разом із кришкою, і тому вони окремо невзаємозамінні. Щоб при зборці не переплутати кришки і шатуни, на них клеймується номер циліндра, у який вони установлюються. При зборці цифри на шатуні і кришці повинні знаходитися з однієї сторони. Верхня і нижня головки шатуна з’єднуються стержнем шатуна двотаврового перерізу , що забезпечує його високу жорсткість. Нижня головка шатуна є рознімною і з’єднується з шатунною шийкою колінчатого вала. Верхня головка шатуна, що з’єднується за допомогою поршневого пальця з поршнем є не рознімною. В верхній головці шатуна є отвір , за допомогою якого подається масло на дзеркало циліндра.

Колінчатий вал відливається з чавуну і є основною силовою деталлю двигуна, що сприймає дію тиску газів і інерційних сил. Колінчатий вал має 5 корінних шийок і 4 шатунних.Корінні і шатунні шийки з’єднуються між собою щоками з противагами. Для подачі масла від корінних підшипників до шатунних в шийках просвердлені канали , вихідні технологічні отвори яких закриті заглушками . Противаги врівноважують відцентрові сили шатунної шийки, шатуна і поршня, що виникають при роботі двигуна. Крім того, для зменшення вібрацій колінчатий вал ще динамічно балансують, висвердлюючи метал у противагах. Підвищення міцності досягається великим перекриттям корінної і шатунної шийок, наявністю п'яти опор (повноопорный), поверхневим гартуванням шийок струмами високої частоти на глибину 2-3 мм, спеціально виконаними переходами між шийками і щоками, ретельною обробкою напружених місць. Найбільш допустимі овальність і конусність шийок після шліфування по 0,007 мм. Допустиме биття корінних шийок 0,02 мм , а відхилення осей шатунних шийок відносно корінних -⁺ 0,25 мм . Допустиме зменшення їх діаметра для різних ремонтних розмірів складає 0,25, 0,50 , 0,75 , 1,00 мм.

Мастило від корінних підшипників до шатунних підводиться по свердлених каналах, які закриваються ковпачковими заглушками. У задньому кінці колінчастого вала виконано гніздо під передній підшипник первинного вала коробки передач, по зовнішньому діаметру котрого центрується маховик . Колінчасті вали двигунів 2103 і 2106 відрізняються від колінчатих валів двигунів 2105 збільшеним на 7 мм радіусом кривошипа і для відмінності на одній з шийок середньої корінної шийки мають маркування "2103".

Маховиквідлитий з чавуну і має напресований сталевий зубчатий обід для пуску двигуна стартером. Стальний обід маховика має 129 зубів , поверхня яких загартована струмами високої частоти.Допустимий зазор в зачепленні зубів маховика і шестерні стартера - 0,4 мм при кількості зубів спряженої шестерні - 11. Маховик кріпиться до заднього торцю колінчастого валу шістьма болтами, під котрими встановлена шайба. Маховик установлюється на колінчастий вал так, щоб мітка (конусоподібна лунка біля зубчатого обода маховика) і вісь шатунової шийки першого циліндра знаходилися в одній площині і по одну від осі колінчастого валу.

Вкладиші корінних і шатунних підшипників - тонкостінні, біметалічні сталеалюмінієві, стальна стрічка яких залита антифрикційним шаром з олов’янисто – алюмінієвого сплаву (20% олова і 80% алюмінію ).. Вкладиші кожного корінного або шатунного підшипника складаються з двох половинок. Від прокручування вкладиші утримуються виступом, що входить в паз шатунного або корінного підшипника. Всі шатунні вкладиші однакові і взаємозамінні. Верхні вкладиші 1-го, 2-го, 4-го і 5-го корінних підшипників однакові, з канавками на внутрішній поверхні, а нижні без канавки. Вкладиші 3-го корінного підшипника відрізняються від інших більшою шириною і відсутністю канавки на внутрішній поверхні.

Контрольні запитання

1. З яких основних деталей складається кривошипно-шатунний механізм?

2. Які деталі входять до поршневої групи?

3. Для чого призначений поршень і чим він характеризується?

Поиск по сайту: