Кривошипно-шатунный механизм двигателя внутреннего сгорания

Кривошипно-шатунный механизм двигателя внутреннего сгорания служит для преобразования прямолинейного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. С помощью газораспределительного механизма или электронных актуаторов заменяемый его цилиндр заполняется горючей смесью и освобождается от отработанных газов.

Крайнее положение поршня при движении его в цилиндре называется мертвыми точками. Положение, при котором поршень максимально удален от оси коленчатого вала, называется верхней мертвой точкой, а положение, при котором он минимально удален от оси коленчатого вала, — нижней мертвой точкой. Ход поршня — это расстояние между верхней и и нижней мертвыми точками.

Составные части и схема кривошипно-шатунного механизма

Кривошипно шатунный механизм двигателя состоит из таких составных частей: цилиндра, поршня с кольцами и поршневым пальцем, шатуна с подшипниками, коленчатого вала с подшипниками, маховика, картера.

Схема 1 кривошипно-шатунного механизма.

1. Головка цилиндра
2. Декомпрессор
3. Свеча
4. Камера сгорания
5. Жаропрочная прокладка головки цилиндра
6. Ребра для охлаждения
7. Карбюратор
8. Воздухоочиститель
9. Механизм ауска двигателя
10. Коленчатый вал
11. Картер
12. Подпипник шатуна
13. Шатун
14. Поршень
15. Поршневой палец
16. Цилиндр
17. Поршневое кольцо

Цилиндр в схеме кривошипно-шатунного механизма

В цилиндре 16 (схема 1) происходит сгорание рабочей смеси. Внутренняя поверхность цилиндра является направляющей для движения поршня. Цилиндры изготавливают из чугуна или алюминиевого сплава. Внутреннюю поверхность цилиндра, по которой двигается поршень 14 (схема 1), полируют до блеска (ее называют зеркалом). Снаружи на цилиндре есть ребра 6 (схема 1), которые увеличивают поверхность контакта с окружающим воздухом. Головку цилиндра 1 (схема 1) отливают из алюминиевого сплава. Снаружи на ней также имеются ребра. Внутри головки расположена камера сгорания 4 (схема 1).

Видео полного процесса изготовления блока цилиндров

В головке есть отверстие: одно для свечи зажигания 3 (схема 1), а другое для декомпрессора 2 (схема 1). Между головкой и цилиндром установлена жаропрочная прокладка 5 (схема 1) для уплотнения их соединения. Соединяется головка с цилиндром с помощью винтов.

Из чего состоит поршень и его роль

Поршень 14 (схема 1) принимает давление газов и передает его через палец 15 (схема 1) и шатун 13 (схема 1)на коленчатый вал. Под влиянием пламени и горячих газов поршень нагревается до высокой температуры и расширяется. Для предупреждения заклинивания его во время работы работы между поршнем и цилиндром имеется зазор. А чтобы через этот зазор не проникали газы из камеры сгорания, поршень уплотняют в цилиндре разрезными поршневыми кольцами 17 (схема 1).

Для поршневых колец 7 (рис. 2) в верхней части вытачивают кольцевые канавки 1 (рис. 2). Поршневые кольца имеют разрез и пружинят при сжатии. Установленные в канавках поршня, они благодаря своей упругости плотно прижимаются к зеркалу цилиндра. Поршневые кольца бывают компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца предупреждают проникновение газов через зазор между цилиндрами и поршнем, а также отводят часть тепла, которое передается на дно поршня при сгорании рабочей смеси.

Маслосъемное кольцо имеет на наружной поверхности канавку и сквозные отверстия. Выступами наружной поверхности оно снимает с зеркала цилиндра масло и через канавку и отверстия пропускает его в картер. Как правило, на поршнях двухтактных двигателей мотоциклов маслосъемные кольца не устанавливают.

В средней части поршня имеется радиальное отверстие, куда вставляется поршневой палец 2 (рис. 2), с помощью которого поршень шарнирно соединяется с верхней головкой 6 (рис. 2) шатуна.

В нижней части поршня двухтактного двигателя делают вырезы 4 (рис. 2) для пропускания горючей смеси и отработанных газов.

Видео полного цикла изготовления поршней

Поршень отливают из алюминиевого сплава, поршневые кольца — из чугуна или стали. Стальной поршневой палец укрепляют упругими кольцами 3 (рис. 2) или алюминиевыми заглушками.

Из чего состоит шатун

В шатуне 13 (схема 1) различают среднюю часть 3 (рис. 3), или так называемый стержень, верхнюю 2 (рис. 3) и нижнюю 5 (рис. 3) головки. В верхней головке запрессована бронзовая втулка 1 (или игольчатый подшипник) для шарнирного соединения с поршневым пальцем. В нижней головке, которую надевают на шейку пальца 6 (рис. 3)коленчатого вала, монтируют роликовый подшипник 4 (рис. 3). В головках шатуна есть отверстия для смазывания подшипников.

Коленчатый вал и его кривошипы

Коленчатый вал имеет столько кривошипов, сколько цилиндров в двигателе. Кривошип состоит из шатунной шейки 6 (рис. 3) двух щек 8 (рис. 3) и двух коренных шеек 7. (рис. 3).

Щеки коленчатого вала 8 делают массивными, и они выполняют роль маховика в двигателе.

Картер двигателя внутреннего сгорания

Нижняя часть двигателя называется картером. Картер 13 (схема 1) изготавливают из алюминиевого сплава. С помощью картера двигатель прикрепляется к раме. Во внутренней части полости картера расположен кривошип коленчатого вала.

Картеры двигателей легких и средних мотоциклов изготавливают обычно в одном блоке с картерами муфты сцепления и коробки передач. Картеры в этих мотоциклов состоят из двух половин и крышек, соединенных между собой болтами. Картеры двухтактных двигателей герметичны.

Глава 7.3 Кривошипно-шатунный механизм автомобиля КамАЗ-740

7.3 КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ

Коленчатый вал (рисунок 8) изготовлен из высококачественной стали и имеет пять коренных и четыре шатунные шейки, связанные щеками и сопряженные переходными гал­телями. Для равномерного чередования рабочих ходов шатунные шейки коленчатого вала расположены под углом 90°.

Рисунок 8. Коленчатый вал:
1 — противовес; 2 — шестерня привода масляного насоса; 3 — заглушка; 4 — шпонка; 5 — отверстия подвода масла к шатунным шейкам; 6 — отверстия подвода масла в коренных шейках.

К каждой шатунной шейке присоединяются два шатуна (рисунок 9) — один для правого и один для левого рядов цилиндров.

Рисунок 9. Шатун:
1 — стержень шатуна; 2 — крышка шатуна; 3 — втулка верхней головки шатуна; 4 — вкладыш нижней головки шатуна; 3 — болт крепления крышки шатуна; 6 — гайка болта крепления крышки шатуна.

Упрочнение коленчатого вала производится азотированием на глубину 0,5…0,7 мм, твердость упрочненного слоя не менее 600 HV. Подвод масла к шатунным шейкам произво­дится через отверстия в коренных шейках 6 и отверстия 5 (рисунок 8).

Для уравновешивания сил инерции и уменьшения вибраций коленчатый вал имеет шесть противовесов, отштампованных заодно со щеками коленчатого вала. Кроме основных противовесов, имеется дополнительный съемный противовес 1, напрессованный на вал, его угловое расположение относительно коленчатого вала определяется шпонкой 4. Для обеспе­чения требуемого дисбаланса, на маховике выполняется выборка 6 (рисунок 12).

На хвостовике коленчатого вала выполнена шейка 9 (рисунок 10), по которой центри­руется шестерня коленчатого вала 8 и маховик 1 (рисунок 13). На заднем торце коленчатого вала выполнено десять резьбовых отверстий М16х1,5-6Н для крепления шестерни коленча­того вала и маховика, на переднем торце выполнено восемь резьбовых отверстий М12×1,25-6Н для крепления гасителя крутильных колебаний.

Рисунок 10. Установка упорных полуколец и вкладышей коленчатого вала:

1 — полукольцо упорного подшипника верхнее; 2 — полукольцо упорного подшипника 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; 8 — шестерня привода газораспределительного механизма; 9 — центрирующая шейка коленчатого вала.

В полость носка коленчатого вала установлена заглушка 3 (рисунок 8), через калибро­ванное отверстие которой осуществляется смазка шлицевого валика переднего привода от­бора мощности.

От осевых перемещений коленчатый вал зафиксирован двумя верхними полукольцами 1 и двумя нижними полукольцами 2 (рисунок 10), установленными в проточках задней ко­ренной опоры блока цилиндров, так, что сторона с канавками прилегает к упорным торцам вала.

На носке коленчатого вала (рисунок 8) установлены шестерни привода масляного на­соса 2 и привода газораспределительного механизма 8 (рисунок 10).

Уплотнение коленчатого вала осуществляется резиновой манжетой 8 (рисунок 13), 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.

Номинальные диаметры шеек коленчатого вала:

— коренных 95_-0,015 мм;

— шатунных 80_-0,013 мм.

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

Обозначение вкладышей нижней головки шатуна, диаметр шатунных шеек коленчатого вала, диаметр отверстия в кривошипной головке шатуна под эти вкладыши указаны в при­ложении В.

Вкладыши 7405.1005170 Р0, 7405.1005171 Р0, 7405.1005058 Р0 применяются при вос­становлении двигателя без шлифовки коленчатого вала. При необходимости шейки коленча­того вала заполировать.

При шлифовке коленчатого вала по коренным шейкам до 94 мм и менее или по ша­тунным шейкам до 79 мм и менее, необходимо коленчатый вал подвергнуть повторному азотированию.

Пределы допусков по диаметрам шеек коленчатого вала, диаметру отверстия в блоке цилиндров и диаметру отверстия в кривошипной головке шатуна при восстановлении двига­теля должны быть такими же, как у номинальных размеров.

Коленчатый вал для двигателей 740.50-360 и 740.51-320 имеет значительные отличия от коленчатых валов других моделей двигателей, эти отличия делают невозможным исполь­зование коленчатых валов двигателей КАМАЗ других моделей.

Маркировка коленчатого вала, выполненная в поковке на третьем противовесе, должна быть 740.50-1005020.

Коренные и шатунные подшипники (рисунки 9 и 10) 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 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 взаимозаменяемы. От проворачивания и боко­вого смещения вкладыши фиксируются выступами (усами), входящими в пазы, предусмот­ренные в постелях блока и шатуна, а также крышках подшипников.

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).

Не рекомендуется замена вкладышей при ремонте на серийные с маркировкой 740, так как при этом произойдет существенное сокращение ресурса двигателя.

Крышки коренных подшипников (рисунок 11) изготовлены из высокопрочного чу­гуна. Крепление крышек осуществляется с помощью вертикальных и горизонтальных стяж­ных болтов 3,4,5, которые затягиваются по определенной схеме с регламентированным мо­ментом (приложение А).

Рисунок 11. Установка крышек подшипников коленчатого вала:
1 — крышка подшипника; 2 — коленчатый вал; 3 — болт крепления крышки; 4 — болт стяжной крепления крышки подшипника левый; 5 — болт стяжной крепления крышки подшипника правый; 6 — шайба; 7 — блок; 8 — штифт.

Шатун (рисунок 9) 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 А. На крышке и стержне шатуна нанесены метки спаренности — трехзначные порядковые номера. Кроме того, на крышке шатуна выбит порядковый номер цилиндра.

Маховик (рисунок 12) закреплен десятью болтами 7 (рисунок 13), изготовленными из легированной стали, на заднем торце коленчатого вала и зафиксирован штифтом 10 (рисунок 13) на центрирующей шейке коленчатого вала 9 (рисунок 10). С целью исключения повреж­дения поверхности маховика, под головки болтов устанавливается шайба 6 (рисунок 13). Ве­личина момента затяжки болтов крепления маховика указана в приложении А. На обрабо­танную цилиндрическую поверхность маховика напрессован зубчатый обод 3 (рисунок 12), с которым входит в зацепление шестерня стартера при пуске двигателя. Под манжету уплот­нения коленчатого вала устанавливается кольцо 1 с наружной хромированной поверхностью.

Рисунок 12. Маховик:
1 — кольцо; 2 — втулка дистанционная; 3 — обод зубчатый маховика; 4 — штифт установочный; 5 — подшипник; 6 — выборка под дисбаланс.

Рисунок 13. Установка маховика:
1 — маховик; 2 — блок цилиндров; 3 — коленчатый вал; 4 — картер маховика; 5 — подшипник первичного вала коробки передач; 6 — шайба; 7 — болт; 8 — манжета уплотнения коленчатого вала; 9 — пыльник манжеты; 10 — штифт установочный маховика.

Маховик выполняется под одно или двух дисковое диафрагменные сцепления. Во внутреннюю расточку маховика установлен подшипник 5 первичного вала коробки передач.

При регулировках угла опережения впрыска топлива и тепловых зазоров в клапанах, маховик фиксируется фиксатором (рисунок 14).

Рисунок 14. Положение ручки фиксатора маховика:
а) — при эксплуатации; б) — при регулировке, в зацеплении с маховиком.

Конструкция маховика имеет следующие основные отличия от маховиков двигателей 740.10 и 7403.10:

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

— увеличен диаметр расточки для размещения шайбы под болты крепления маховика;

— введена серповидная выборка для обеспечения требуемого дисбаланса;

— крепление маховика к торцу коленчатого вала осуществляется десятью болтами М16х1,5;

Перечисленные изменения делают невозможной установку маховиков двигателей дру­гих моделей при проведении ремонтных работ.

Гаситель крутильных колебаний (рисунок 15) закреплен восемью болтами 2 (рисунок 16) на переднем носке коленчатого вала. Гаситель состоит из корпуса 1 (ри­сунок 15) в который установлен с зазором маховик гасителя 2. Снаружи корпус гасителя за­крыт крышкой 3. Герметичность обеспечивается сваркой по стыку корпуса гасителя и крыш­ки. Между корпусом гасителя и маховиком гасителя находится высоковязкая силиконовая жидкость, дозировано заправленная перед заваркой крышки. Центровка гасителя осуществ­ляется шайбой 6, приваренной к корпусу.

Рисунок 15. Гаситель крутильных колебаний коленчатого вала:
1 — корпус гасителя; 2 — маховик гасителя; 3 — крышка; 4 — пробка заправочного отверстия; 5 — силиконовая жидкость; 6 — центровочная шайба.

Рисунок 16. Установка гасителя крутильных колебаний:
1 — гаситель; 2 — болт крепления гасителя; 3 — полумуфта отбора мощности; 4 — шайба; 5 — коленчатый вал; 6 — блок цилиндров.

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.

КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ при проведении ремонтных работ деформи­ровать корпус и крышку гасителя. Гаситель с деформированным корпусом или крышкой к дальнейшей эксплуатации не пригоден.

После установки гасителя проверить наличие зазора между гасителем и противовесом.

Поршень 1 (рисунок 17) 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, которая смещена относительно оси поршня в сторону от выточек под клапаны на 5 мм.

Рисунок 17. Поршень с шатуном и кольцами в сборе:
1 — поршень; 2 — маслосъемное кольцо; 3 — поршневой палец; 4, 5 — компрессионные кольца; 6 — стопорное кольцо.

Боковая поверхность представляет собой сложную овально-бочкообразную форму с за­нижением в зоне отверстий под поршневой палец. На юбку нанесено графитовое покрытие. В нижней части юбки поршня выполнен паз, исключающий, при правильной сборке, контакт поршня с форсункой охлаждения при нахождении его в нижней мертвой точке.

Поршень комплектуется двумя компрессионными и одним маслосъемным кольцами. Отличительной его особенностью является уменьшенное расстояние от днища до нижнего торца верхней канавки, которое составляет 17 мм. На двигателе аналогично другим моде­лям двигателей КАМАЗ, 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 — для двигателей 740.50-360 и 740.51-320 размер от оси поршневого пальца до днища поршня 40 группы (наибольшей) составляет 71,04_-0,04 мм.

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.

Установка поршней с двигателей КАМАЗ других моделей недопустима. Маркировка поршня 740.51-1004015 выполняется в литье на внутренней полости поршня.

Компрессионные кольца (рисунок 17) изготавливаются из высокопрочного, а масло­съемное — из серого чугунов. Верхнее компрессионное кольцо имеет форму двухсторонней трапеции, с внутренней выборкой со стороны верхнего торца, а второе имеет форму одно­сторонней трапеции. При монтаже торец с отметкой «верх” должен располагаться со сторо­ны днища поршня.

Рабочая поверхность верхнего компрессионного кольца 4 покрыта молибденом и име­ет бочкообразную форму. На рабочей поверхности 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 недопустима.

Маслосъемное кольцо коробчатого типа, высотой 4 мм, 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.

Установка поршневых колец с других моделей двигателей КАМАЗ может привести к увеличению расхода масла на угар и, как следствие, ухудшению экологических показателей.

Форсунки охлаждения (рисунок 6) устанавливаются в картерной части блока цилинд­ров и обеспечивают подачу масла из главной масляной магистрали, при достижении в ней давления 80… 120 кПа (0,8…1,2 кг/см²), на внутреннюю полость поршней. На такое давление отрегулирован клапан, расположенный в каждой из форсунок.

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

Поршень с шатуном (рисунок 17) соединены пальцем 3 плавающего типа, его осевое перемещение ограничено стопорными кольцами 6. Палец изготовлен из хромоникелевой стали, диаметр отверстия 16 мм. Применение пальцев с диаметром отверстия 22 и 25 мм не­допустимо, так как это нарушает балансировку двигателя.

Привод отбора мощности передний (рисунок 18) осуществляется с носка коленчатого вала через полумуфту отбора мощности 2, прикрепленную к носку коленчатого вала 13 восьмью специальными болтами M12x1,25. Центрирование полумуфты относительно колен­чатого вала осуществляется по внутренней расточке выносного противовеса. Крутящий мо­мент от полумуфты передается посредством вала привода агрегатов 1 и вала отбора мощно­сти 3 на шкив 4. Вал отбора мощности 3 устанавливается на двух шариковых подшипниках 11 и 12. Уплотнение полости осуществляется манжетой 8 и заглушкой 10 с резиновым коль­цом 14. Для уменьшения износа шлицевых соединений, вал привода агрегатов удерживает­ся от осевых перемещений пружиной 9.

Рисунок 18 — Установка привода отбора мощности переднего и шкива:
1 — вал привода агрегатов, 2 — полумуфта отбора мощности; 3 — вал отбора мощности; 4 — шкив; 5 — болт; 6 — передняя крышка блока, 7 — корпус подшипника; 8 — манжета; 9 — пружина; 10 — заглушка; 11, 12 — подшипник 13 — коленчатый вал; 14 — резиновое кольцо уплотнения заглушки;
15 — стопорное кольцо.

Автоклуб ИЖ.2126.RU: Форсировка двигателей ВАЗ 2101 — 2106 и М-412: Кривошипно-шатунный механизм

Шатун является частью кривошипно-шатунного механизма двигателя и служит для передачи усилий от поршня к коленчатому валу и, наоборот, от коленчатого вала к поршню в зависимости от направлений действующих сил.

Обтекаемости стержня шатуна придается серьезное значение. Для этого шатун надо обработать на грубом наждачном камне, чтобы уменьшить массу, а полировку выполнить на войлочном круге мелкой наждачной пастой. Окончательно обработанные шатуны не должны отличаться по массе друг от друга больше чем на 1-2 грамма. Облегченный и полированный шатун легче стандартного на 100-120 г.

При подготовке к сборке двигателя увеличенного рабочего объема стандартный шатун требует переделки. Поршень диаметром 92 мм рассчитан на палец диаметром 25 мм (вместо 22 мм в стандартном двигателе М-412). Кроме того, различно у этих поршней и расстояние от оси бобышек до верхней части днища. Поэтому расточка верхней головки шатуна производится несоосно прежнему отверстию (рис. 22). После расточки головки шатуна под размер 26,27+0,02 мм в отверстие запрессовывается готовая разрезная втулка под поршневой палец от двигателя ГАЗ-24 или втулка, самостоятельно изготовленная из рекомендованных материалов. Окончательная расточка или развертка отверстия под поршневой палец производится индивидуально при наличии уже облегченных пальцев диаметром 25 мм.

Не все стандартные шатуны годятся для описанной переделки. Подбор шатунов нужно производить по следующему признаку. Для надежной работы шатуна после расточки под втулкой должно оставаться «металла головки», не считая стержня, не менее 2,5-З мм. Учитывая смещение нижней части расточенного отверстия на 3 мм вниз, исходная толщина материала под втулкой поршневого пальца должна быть не менее 5,5- 6,0 мм. По этому размеру и следует подбирать шатуны, годные под расточку.

По последнему признаку шатуны лучше всего подбирать из одной или соседних весовых групп, чтобы облегчить дальнейшую подгонку по массе.

Цветовой индекс весовой ГРУППЫ наносится на крышке шатуна согласно табл. 26.

При сборке стандартного двигателя или его ремонте важно знать разбивку на группы отверстий головки шатуна. Цветовая маркировка наносится по головке шатуна (табл. 27).

Поршневой палец двигателя ВАЗ в отличие от всех ранее выпускавшихся двигателей в нашей стране имеет неподвижную посадку в шатуне; соответственно нет в шатуне и запрессованной втулки.

Такая конструкция практически не дает возможности произвести разборку узла поршень-палец-шатун, так как при распрессовке ломается поршень. Это следует иметь в виду, планируя ремонт или переборку двигателя. Сборка этого узла производится с предварительным нагревом шатуна до 240° С в термопечи и требует определенной сноровки, ибо шатун быстро охлаждается, а в охлажденном шатуне изменить положение пальца нельзя. Если нет печи, то можно порекомендовать нагрев верхней головки шатуна газовой горелкой до появления первых цветов побежалости, но не сильнее, так как нагретый докрасна шатун будет деформироваться при сборке.

Коленчатый вал является одной из наиболее ответственных и наиболее сложных в конструктивном и производственном отношении деталей двигателя. Недостаточная надежность коленчатого вала, как правило, служит причиной повышенных износов и сокращения срока службы двигателя. От прочности коленчатого вала во многом зависит возможность форсировки двигателя.

Исходя из условий работы двигателя к конструкции коленчатого вала предъявляют следующие требования: статическая и динамическая уравновешенность; прочность, жесткость и износостойкость шеек вала; отсутствие опасных резонансных колебаний; обтекаемость форм; высокая точность изготовления и обработки; возможно малая масса.

Таблица 26

№	Полосы	Цвет маркировки	Масса головки шатуна
1	Одна белая полоса	210 ± 2	590 ± 2	800 ± 4
2	Две белые полосы	215 ± 2	595 ± 2	810 ± 4
3	Одна чёрная полоса	220 ± 2	600 ± 2	820 ± 4
4	Две чёрные полосы	225 ± 2	605 ± 2	830 ± 4
5	Одна зелёная полоса	230 ± 2	610 ± 2	840 ± 4
6	Две зелёные полосы	235 ± 2	615 ± 2	850 ± 4
7	Одна красная полоса	240 ± 2	620 ± 2	860 ± 4

 

 Таблица 27

Цвет маркировки	Ø, мм
Розовый	22,0045-22,0020
Коричневый	22,0020-21,9995
Зелёный	21,9995-21,9970
Голубой	21,9970-21,9945

 

Двигатель М-412 имеет некоторое предрасположение к возникновению крутильных колебаний, может быть, из-за того, что передний конец коленчатого вала несколько перегружен. Здесь приводы масляного насоса, распределителя и распределительного вала, всей системы газораспределения, водяного насоса с вентилятором, генератора. Конструкторы предполагают, что именно с этим связан и относительно небольшой срок службы распределителя при предельных нагрузках на двигатель. Действительно, в условиях автомобильных соревнований распределитель приходится менять через каждые 8-10 тыс. км пробега, но это не является «криминалом», так как опыт эксплуатации стандартных и форсированных двигателей с обычными нагрузками позволяет утверждать, что в этих условиях срок службы распределителя соответствует пробегу в 100 тыс. км и более. Других последствий резонансных крутильных колебаний не обнаружено. В таком случае имеет смысл эксперимент со снятием противовесов с коленчатого вала для уменьшения его массы в целях увеличения мощностных показателей при переходных режимах (рис. 23). В настоящее время можно считать, что коленчатые валы с обрезанными противовесами, облегченные на 2,5 кг для ВАЗа и 6,0 кг для М-412, по сравнению со стандартными вполне работоспособны и дают эффект в улучшении динамики автомобиля. Срезать противовесы можно на обычном фрезерном станке с обязательной динамической балансировкой перед установкой коленчатого вала в двигатель. Перед обработкой коленчатого вала или перед его монтажом обязательно проводится обмер диаметров шатунных и коренных шеек микрометром.

Кстати, в литературе имеются сведения, что при подготовке спортивного автомобиля BMW-1800 на некоторых образцах двигателей устанавливаются коленчатые валы без противовесов.

Не вдаваясь в подробный анализ причин, можно рекомендовать использовать коленчатые валы с диаметром коренных шеек 61,94+0,01 мм и шатунных шеек 56,00-0,01 мм для двигателя М-412.

Вкладыши двигателя М-412 (шатунные и коренные)-тонкостенные, триметаллические. Основу вкладышей составляет стальная лента толщиной 1,4 мм, покрытая слоем свинцовистой бронзы 0,25 мм. Верхний антифрикционный слой представляет собой сплав свинца с индием; глубина последнего слоя 0,02-0,03 мм.

Такие тонкостенные вкладыши обладают хорошей гибкостью и при монтаже точно принимают форму постели. Монтаж вкладышей должен производиться с особой точностью, тщательностью, так как даже небольшие шероховатости постели или попадание под вкладыш твердых частиц искажают его форму, что не только ухудшает отвод тепла от шейки коленчатого вала, но и меняет величину зазора между шейкой и вкладышем, отчего заметно увеличивается их износ.

Вкладыши двигателя М-412 и ВАЗ не требуют индивидуальной подгонки по месту благодаря высокой точности изготовления. Ручная шабровка может только нарушить тонкий верхний антифрикционный слой. Заменять вкладыши в двигателе лучше со снятием коленчатого вала.

Характерной неисправностью двигателя М-412 по общему мнению считается выход из строя вкладышей независимо от их типа, литража двигателя, степени сжатия, вида соревнований и даже марки автомобиля. Поэтому возникла мысль перейти на конструкцию коленчатого вала не с подшипниками скольжения, а с подшипниками качения.

Коленчатый вал на подшипниках качения в собранном виде показан на рис. 24. Основным его достоинством является заметное уменьшение потерь на трение, благодаря чему можно снизить требования к качеству масла и системе смазки в целом, так как подшипникам качения хватает смазки способом разбрызгивания. Наша промышленность, особенно в производстве двухтактных двигателей для автомобилей и мотоциклов, освоила массовое изготовление валов на роликовых и шариковых подшипниках. Эти двигатели в спортивном варианте надежно работают при 9000-10000 об/мин, что весьма важно для гонщиков.

Некоторые западноевропейские фирмы изготавливают спортивные двигатели не только с коленчатыми валами на подшипниках качения, но и с комбинированной системой — на подшипниках качения и подшипниках скольжения.

Э.Г. Сингуринди вместе с конструкторами Кировского завода и автомобилистами Ленинградского оптико-механического объединения также была предпринята попытка изготовления в 1969-1970 гг. сборного коленчатого вала, где использовались коренные шариковые подшипники и роликовые шатунные. Основные размеры коленчатого вала оставались без изменения. Что касается выбора подшипников, то наружные размеры их были ограничены: для коренных- расстоянием между шпильками крепления коренных крышек блока цилиндров, для шатунных- размером кривошипной части шатуна (рис. 25-29).

Исходя из компоновочных соображений и соответствия подшипников расчетным нагрузкам на коренную шейку устанавливались два шариковых подшипника № 110 (первая мелкая серия), на шатунную- два роликовых подшипника № 292206.

Роль внутренней обоймы роликовых подшипников выполняет сама шатунная шейка, поэтому твердость ее должна быть не менее HRC 60-65. Радиус кривошипа был оставлен 35 мм.
Изготовление коленчатого вала- дело далеко не простое. С изготовлением заготовок деталей вала особых трудностей не было.

Однако надо, сказать, что точные расчеты коленчатого вала на прочность вследствие сложности его формы и невыявленности точного характера действия расчетных нагрузок, зависящего от жесткости вала и его опор, а также других причин, практически невозможны. Данные показывают, что напряжения в элементах коленчатого вала, полученные при его лабораторных испытаниях, могут отличаться от расчетных в 2-3 раза.

Весьма сложной оказалась и технология сборки. Был испорчен тройной комплект деталей, прежде чем удалось собрать один вал. Поэтому тем, кто возьмется за изготовление сборного коленчатого вала, необходимо учесть некоторые практические рекомендации.

Во-первых, нужно помнить, что такой вал является сборным, но не разборным, т. е. он собирается один раз и навсегда. Значит, во избежание неисправимых ошибок при запрессовке лучше иметь по 1-2 штуки подшипников, щек и шеек сверх комплекта.

Во-вторых, начиная сборку (рис. 30) с запрессовки шариковых подшипников на соответствующие шейки, не забудьте поставить распорную шайбу между каждой парой подшипников. Свободная посадка подшипника на шейку не годится. В этом случае надо заменить либо шейку, либо подшипник. Затем собираются 4 секции, каждая из двух щек и одной шатунной шейки с роликовыми подшипниками, свободно, но без зазоров садящихся на свои шейки. В связи с тем что посадочные концы шеек запрессовываются в отверстия щек, сборка должна производиться после предварительного нагрева щек и охлаждения шеек по возможности быстро. Собранные секции проверяются на правильность геометрии на специальной плите. Опорными поверхностями для этой и всех дальнейших проверок являются точно обработанные (не ниже 7 класса) грани щек.

Проверенные секции собираются попарно с помощью второй и четвертой коренных шеек по такой же технологии. Полученные теперь уже две секции опять обязательно проверяются на плите с применением шлифованных брусков одинаковых размеров.

Последний, самый ответственный момент сборки вала — соединение двух последних секций между собой средней коренной шейкой. Запрессовка переднего и заднего концов коленчатого вала уже труда не представит.

Если после сборки вала при окончательной проверке на плите его кривизна во всех плоскостях оказалась не более 0,02-0,03 мм, считайте, что вам повезло. Такой вал можно устанавливать в двигатель. Для установки собранного вала в двигатель посадочные места коренных подшипников блока цилиндров растачиваются под размер 80-0,02 мм, а нижнее отверстие шатуна — под размер 72-0,02 мм. Расточку блока цилиндров лучше производить за одну установку на станке, чтобы сохранилась строгая соосность постелей под коренные подшипники. При этом возникает необходимость в снятии части металла со шпилек крепления крышек коренных подшипников и болтов крепления крышки шатуна. К этому вынуждают наружные размеры подшипников. Однако в процессе эксплуатации собранного нами вала нареканий на крепление не было.

Правильно собранный и закрепленный в блоке цилиндров вал вращается с легкостью, близкой к легкости вращения велосипедного колеса. Точно собранный коленчатый вал практически в балансировке не нуждается. Например, при проверке нашего вала его дисбаланс оказался в пределах 3-5 г/см.

Уже отмечалось, что подшипникам качения в двигателе достаточно смазки разбрызгиванием, но дополнительно можно использовать смазку под давлением, подаваемую в отверстия коренных подшипников блока цилиндров. Для этого в масляных отверстиях нарезается резьба М10 и вворачиваются пробки типа жиклеров карбюратора с отверстием 0,7 мм.

Маховик в автомобильном двигателе служит для выравнивания скорости вращения коленчатого вала, вывода из мертвых точек кривошипно-шатунного механизма и осуществления вспомогательных тактов рабочего процесса. Кроме этого, маховик выполняет несколько конструктивных функций. На его обод напрессован венчик для прокрутки двигателя стартером, а на торцевую шлифованную поверхность опирается фрикционный диск сцепления.

С точки зрения подготовки стандартного двигателя к соревнованиям нас больше интересует первая и главная часть функций маховика, так как их выполнение позволяет получить необходимую равномерность хода двигателя.

Нет ли здесь резерва полезной мощности для спортивного двигателя?

Есть. Нужно уменьшить массу маховика. Причем каждый грамм, «снятый» на максимальном удалении от центра маховика, полезнее нескольких-граммов, «снятых» ближе к центру и имеющих поэтому незначительный радиус вращения. Ведь нам важно не просто уменьшение массы маховика, а уменьшение величины его момента инерции.

Однако вопрос облегчения маховика не так прост. Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что с увеличением равномерности крутящего момента (равномерности хода двигателя), достигаемой за счет достаточной величины махового момента (кинетической энергии, накапливаемой маховиком), заметно улучшаются условия работы двигателя и механизмов трансмиссии. Автомобиль лучше трогается с места, износ его деталей вследствие ослабления ударности нагрузки и колебаний, сопутствующих неравномерному ходу двигателя, уменьшается, работа двигателя делается более спокойной.

Нами был произведен, ориентировочный расчет размеров маховика М-412 и ВАЗ, необходимых: для равномерной работы двигателя при наименьших устойчивых оборотах (холостой ход), для обеспечения нормального пуска двигателя и трогания автомобиля с места при наименьших оборотах и мгновенном включении сцепления.

Размеры расчетного маховика оказались меньше, причем настолько, что на такой маховик невозможно было бы поставить сцепление. Значит, маховик можно было значительно облегчить, оставив его прежние размеры. Наш новый маховик весил всего 4 кг, вместо 8кг, сохранив свою прочность (рис. 31, 32).

Предлагаемый вариант облегченного маховика испытан в большом числе различных соревнований и на разных двигателях, так что можно рекомендовать его широкое применение. Единственным и безусловным условием является динамическая балансировка облегченного маховика, произведенная отдельно от коленчатого вала.

Не следует забывать, что в двигателе М-412 маховик крепится на фланец коленчатого вала в любом положении, а в двигателе ВАЗ при установке маховика на коленчатый вал необходимо, чтобы метка (конусообразная лунка) около зубчатого обода маховика и ось шатунной шейки первого цилиндра находились в одной плоскости и по одну сторону от оси коленчатого вала.

 

 

---

Оригинал статьи находится здесь. Публикуется с электонно-письменного разрешения BFG9000

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 двигателей КАМАЗ 740.11-240

Кривошипно-шатунный механизм двигателей КАМАЗ 740.11-240, 740.13-260, 740.14-300, 740.11-3902007 РЭ

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.

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

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 и, напрессованных на вал, при этом их угловое расположение относительно коленчатого вала определяется шпонками.

В расточку хвостовика коленчатого вала запрессован шариковый подшипник.

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

От осевых перемещений коленчатый вал зафиксирован двумя верхними полукольцами и двумя нижними полукольцами, 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 установлены шестерня привода масляного насоса и ведущая шестерня 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. 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 пресс-форме.

Диаметры шеек коленчатого вала:

— коренных 95±0.011 мм;

— шатунных 80±0,0095 мм.

Для восстановления двигателя предусмотрены восемь ремонтных размеров вкладышей.

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 и нижние вкладыши коренных подшипников не взаимозаменяемы.

В верхнем вкладыше имеется отверстие для подвода масла и канавка для его распределения.

Оба вкладыша 4 нижней головки шатуна взаимозаменяемы.

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. 4) 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.

 

Шатун (рис. 5) стальной, кованый, стержень I 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 но схеме.

На крышке и стержне шатуна нанесены метки спаренности — трехзначные порядковые номера.

Кроме того на крышке шатуна выбит порядковый номер цилиндра.

 

Маховик 1 (рис. 6) закреплен восемью болтами 7 (рис. 3), изготовленными из легированной стали с двенадцатигранной головкой, на заднем торце коленчатого вала и точно зафиксирован двумя штифтами 10 и установочной втулкой 3 (рис. 6).

С целью исключения повреждения поверхности маховика под головки болтов устанавливается шайба 6 (рис. 3).

На обработанную цилиндрическую поверхность маховика напрессован зубчатый венец 2, с которым входит в зацепление шестерня стартера при пуске двигателя (рис. 6).

 

При выполнении регулировочных работ по установке угла опережения впрыска топлива и величин тепловых зазоров в клапанах маховик фиксируется при помощи фиксатора (рис. 7).

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. 6 маховик показан маховик для диафрагменного сцепления.

Гаситель крутильных колебаний закреплен восемью болтами 2 (рис. 8) на переднем носке коленчатого вала.

С целью исключения повреждения поверхности корпуса гасителя под болты устанавливается шайба 5. Гаситель состоит из корпуса (см. рисунок 7) 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. 8).

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. 9) 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.

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.

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 цилиндропоршневой 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. 9) 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.

Устройство кривошипно-шатунного механизма двигателя

Кривошипно-шатунный механизм двигателя состоит из поршней, поршневых колец, поршневых пальцев, шатунов, коленчатого вала и маховика. Поршень с кольцами и пальцем образует поршневую группу, шатун с подшипниками — шатунную группу.

Поршень. Поршень представляет собой металлический стакан, установленный в цилиндре с некоторым зазором. При рабочем ходе поршень днищем воспринимает давление газов, а при других ходах осуществляет вспомогательные такты. Верхняя усиленная часть поршня, на которую воздействует давление газов, называется головкой, а нижняя направляющая часть — юбкой. Приливы в стенках юбки, служащие для установки поршневого пальца, называются бобышками.

Поршни карбюраторных двигателей изготовляют из алюминиевых сплавов. Алюминиевые поршни обладают небольшой массой, вследствие чего уменьшаются силы инерции, а следовательно, и нагрузки на детали двигателя при его работе. Кроме того, алюминиевые поршни, так же как и алюминиевые головки цилиндров, обладают лучшей теплопроводностью, поэтому они меньше нагреваются при работе и способствуют снижению температуры рабочей смеси.

Поршневые кольца. На поршне устанавливают компрессионные и маслосъемные кольца. Компрессионные кольца уплотняют поршень в цилиндре и служат для предотвращения прорыва газов через зазор между юбкой поршня и стенкой цилиндра. Маслосъемные кольца снимают излишки масла со стенок цилиндров, препятствуя проникновению его в камеру сгорания. Компрессионные кольца устанавливают в верхние канавки на головке поршня (два-три кольца). Маслосъемные кольца (одно-два) располагают под компрессионными кольцами на головке или одно кольцо размещают внизу на юбке. Компрессионные кольца изготовляют из чугуна в виде индивидуальных отливок и обрабатывают резанием; торцовую поверхность колец шлифуют. На кольце делают прямой вырез, называемый замком, позволяющий кольцу пружинить. Маслосъемные кольца, также изготовляемые из чугуна, обычно имеют проточку на наружной поверхности и сквозные прорези. Маслосъемные кольца устанавливают в канавки с отверстиями в стенке поршня. При движении поршня маслосъемное кольцо снимает излишнее масло со стенок цилиндра, и через прорези и отверстия в поршне масло отводится в картер. Кроме чугунных маслосъемных колец с прорезями применяют также стальные составные маслосъемные кольца, представляющие собой два стальных плоских кольца (диска), между которыми установлен осевой расширитель, прижимающий их к стенкам канавки. Для прижатия колец к стенке цилиндра под ним в канавке установлен радиальный расширитель. Оба расширителя имеют вид стальных гофрированных пружинящих колец.

Поршневой палец. Для шарнирного соединения поршня с шатуном предназначен поршневой палец, представляющий собой короткую стальную трубку. Палец проходит через верхнюю головку шатуна и концами лежит в бобышках поршня. При работе двигателя на палец действуют силы, стремящиеся его изогнуть, а поверхность пальца подвергается износу в верхней головке шатуна и бобышках поршня. 

Чтобы палец обладал достаточной прочностью и износоустойчивостью, его изготовляют из мягкой углеродистой или специальной легированной стали и после обработки резанием подвергают термообработке — цементируют или закаливают токами высокой частоты (ТВЧ), в результате чего трущаяся поверхность пальца становится твердой и износоустойчивой. Наружную поверхность пальца шлифуют. Для того чтобы при работе двигателя палец не мог выйти из поршня и повредить стенки цилиндра, его закрепляют по бокам двумя пружинящими стопорными кольцами, установленными в канавках бобышек поршня.
На двигателях широко применяют пальцы плавающего типа. Такой палец может проворачиваться и в бобышках поршня, и в верхней головке шатуна, которая в этом случае снабжается бронзовой втулкой. У плавающего пальца вся поверхность рабочая, поэтому он меньше изнашивается и уменьшается возможность его заедания.

Шатун. Шатун передает усилие от поршня на коленчатый вал и вместе с валом преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение вала. Основными элементами шатуна являются стержень, верхняя  и нижняя  головки. Шатун изготовляют из углеродистой или специальной стали путем штамповки нагретых заготовок, после чего его подвергают обработке резанием и термообработке (закалке и отпуску).  Нижняя головка шатуна служит для соединения его с шатунной шейкой коленчатого вала. Для возможности сборки с валом нижнюю головку шатуна делают разъемной. Крышку 9 крепят к шатуну двумя шатунными болтами 4, изготовленными из специальной стали и термически обработанными. Болты имеют шлифованные пояса и точно подогнаны к отверстиям в шатуне и крышке, что обеспечивает высокую точность соединения крышки с шатуном и точность формы подшипника при закреплении крышки. Чтобы избежать ослабления крепления, гайки шатунных болтов надежно стопорят шплинтами, стопорными шайбами или контргайками. Применяют также самоконтрящиеся гайки с мелкой резьбой.

Чтобы правильно собрать шатун с поршнем и установить его в двигателе в нужном положении, на шатуне делают соответствующие метки. На нижней головке шатуна и на крышке обычно выбивают порядковый номер шатуна.

Коленчатый вал. С помощью шатунов коленчатый вал воспринимает силы, действующие на поршни от давления газов в цилиндрах. Развиваемый на коленчатом валу крутящий момент передается механизмам трансмиссии автомобиля.

Маховик. Выход поршня из мертвых точек облегчает маховик, который представляет собой чугунный, тщательно отбалансированный диск, имеющий определенную массу. Маховик не только обеспечивает равномерное вращение коленчатого вала во время работы двигателя, но и способствует также преодолению сопротивления сжатия в цилиндрах при пуске двигателя. Кроме того, маховик, обладая энергией, запасенной при вращении, позволяет двигателю преодолевать кратковременные перегрузки, например при трогании автомобиля с места и т.д.
Маховик крепится к фланцу или торцовой шейке коленчатого вала болтами 16, которые шплинтуются. Для точного центрирования маховика на фланце служат установочные штифты, запрессованные в него, либо бурт самого фланца или шейки. На ободе маховика закреплен стальной зубчатый венец 12 для запуска двигателя стартером и нанесены установочные метки для определения ВМТ поршня первого цилиндра и установки зажигания, а также сделаны балансировочные метки, необходимые для правильной сборки маховика с коленчатым валом и сохранения
их балансировки.

Кривошипно-шатунный механизм | Конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания

Основные подвижные детали ДВС входят в состав кривошипно-шатунного механизма, назначением которого является преобразование возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. В зависимости от конструкции кривошипно-шатунного механизма двигатели, как и их поршни, бывают тронковые и крейцкопфные, простого и двойного действия. В отличие от тронковых крейцкопфные двигатели имеют наряду с поршнем, шатуном и коленчатым валом поршневой шток и ползун (крейцкопф), перемещающийся вдоль поперечины.

Тронковый поршень одновременно является как бы ползуном, поэтому он имеет длинную направляющую часть, называемую юбкой или тронком. Примером такого поршня может служить поршень четырехтактного дизеля, изображенный на рис. 43. Поршень состоит из головки 1 и тронка 7, имеющего внутри камеру. Головка поршня включает в себя донышко и боковую поверхность, на которой расположены канавки для поршневых уплотнительных 2 и маслосъемных 3 колец. Такая же. канавка для маслосъемных колец расположена на нижней части тронка.

Направляющая часть поршня имеет устройство для соединения его с шатуном, состоящее из поршневого пальца 5, втулок 6 и заглушек 4. В практике распространены два способа установки поршневого пальца в бобышках направляющей части поршня: палец закрепляется в бобышках жестко, шатун посажен на него неподвижно; палец не закрепляется в бобышках, шатун также имеет возможность поворота вокруг него (так называемый плавающий палец). В последнем случае конструкция пальца (рис. 43, поз. 5) имеет несомненные преимущества, так как износ пальца уменьшается и происходит более равномерно, улучшаются условия работы пальца.

Рис. 43. Тронковый поршень четырехтактного двигателя.

При диаметре цилиндра более 400 мм поршни тронковых двигателей изготовляют разъемными.

Поршни крейцкопфных двигателей отличаются от тронковых тем, что имеют жесткое соединение поршня со штоком. Поршневой шток обычно заканчивается фланцем, который соединяется с поршнем посредством шпилек.

Во избежание перегрева донышка поршня у двигателей с ползунами, как и у тронковых двигателей с цилиндрами больших диаметров, применяют искусственное охлаждение донышек. Для этой цели используют пресную или забортную воду и масло.

На рис. 44 показан укороченный поршень современного двухтактного дизеля с наддувом. В таких дизелях нижняя полость цилиндра используется в качестве продувочного насоса, поэтому направляющая часть поршня значительно сокращается (короткий или укороченный поршень). Кованая стальная головка поршня 4 имеет снаружи канавки для уплотнительных колец 3, а внутри головки поршня расположен вытеснитель 5, предназначенный для ускорения движения охлаждающего масла. В направляющей части поршня 1, изготовленной из чугуна, предусмотрены канавки для направляющих колец 2. Внутри направляющей части находятся шпильки 7 для крепления штока поршня 8 с головкой поршня через отверстия в направляющей части. Донышко поршня охлаждается маслом, которое подводится по каналу 9 в штоке поршня, а отводится из верхней полости по трубе 6. Наиболее нагруженная часть поршней всех видов — головка поршня. На донышко головки в процессе работы двигателя давят горячие газы, которые нагревают его и, кроме того, стремятся прорваться внутрь двигателя. Вследствие этого донышко головки поршня имеет особую конфигурацию, обусловленную требуемой формой камеры сгорания, и охлаждаемую внутреннюю поверхность.

Рис. 44. Укороченный поршень двухтактного дизеля с наддувом.

Высота боковой поверхности головки поршня зависит от размеров и числа поршневых уплотнительных колец. Поршневые кольца обеспечивают не только уплотнения цилиндра от прорыва газов, но и передачу тепла от головки поршня к стенкам рабочей втулки цилиндра. Эти функции обычно выполняют два-три верхних кольца, а остальные являются как бы вспомогательными, повышая надежность их работы. В тихоходных двигателях обычно ставят пять — семь поршневых колец, а в быстроходных, благодаря уменьшению времени протекания газа через неплотности между поршнем и стенками цилиндра, достаточно трех— пяти.

Поршневые кольца изготовляют прямоугольного или реже трапециевидного сечения из более мягкого металла, чем втулка цилиндра. Для возможности установки колец в пазы поршня их делают разрезными, а место стыка, называемое замком, выполняют с косым, ступенчатым (внахлестку) или прямым срезом. Благодаря разрезной конструкции и пружинящим свойствам материала поршневые кольца плотно прижимаются к стенкам втулки цилиндра, предотвращая трение о них поршня. Тем самым улучшаются условия работы поршня и уменьшается износ втулки.

В отличие от уплотнительных маслосъемные кольца служат для предотвращения попадания масла в камеру сгорания и снятие его излишка со стенок цилиндровой втулки.

Шатун двигателя предназначен для передачи усилия от поршня коленчатому валу. Он состоит из трех основных частей (рис. 45): нижней головки I, стержня II и верхней головки III. Шатуны, как и поршни, бывают тронковые и крейцкопфные. Их различие определяется в основном конструкцией верхней головки и расположением шатуна по отношению к поршню.

Рис. 45. Шатун тронкового двигателя.

Верхняя головка шатуна тронковых двигателей (двигатели малой и средней мощности) выполняется неразъемной. В отверстие головки 1 (рис. 45) запрессовывают бронзовую втулку 2, которая выполняет роль головного подшипника и служит для соединения шатуна с поршнем при помощи поршневого пальца. Втулка 2 имеет по внутренней поверхности кольцевую канавку 3 и отверстия 4 для подвода смазки из центрального канала 5, просверленного в стержне.

Шатуны крейцкопфных двигателей, к которым относятся в основном двигатели большой мощности (как правило, двухтактные дизели с цилиндровой мощностью более 300 э.л.с.), изготовляют с разъемной верхней головкой. Такая головка крепится болтами к верхней части шатуна, имеющей форму развилки или прямоугольного фланца. Стержень 6 шатуна выполняют круглого сечения с центральным каналом 5, что характерно для тихоходных двигателей.

Стержни шатунов быстроходных двигателей имеют обычно кольцевую или двутавровую форму сечений, часто изготовляются заодно с верхней половиной нижней головки, что способствует уменьшению веса шатуна. Нижняя головка шатуна служит для расположения в ней мотылевого подшипника, посредством которого шатун соединяется с мотылевой шейкой коленчатого вала. Головка состоит из двух половин, снабженных бронзовыми или стальными взаимозаменяемыми вкладышами, внутренняя поверхность которых заливается слоем баббита.

В тихоходных двигателях шатун выполняют с отъемной нижней головкой 9, состоящей из двух стальных половин — отливок без вкладышей. В этом случае слоем баббита заливают рабочую поверхность каждой половины головки. Такая конструкция нижней головки позволяет быстро ее заменять в случае выхода из строя и дает возможность регулировать высоту камеры сжатия цилиндра двигателя путем изменения толщины компрессионной прокладки 7 между пяткой шатуна и верхней частью головки. Для центровки нижней головки со стержнем шатуна на верхней ее части предусмотрен выступ 11.

Обе половины мотылевого подшипника стягиваются двумя шатунными болтами 8, которые имеют по два посадочных пояска, крепятся с помощью корончатых гаек и шплинтуются. Набор прокладок 10 в разъеме подшипника необходим для регулирования масляного зазора между мотылевой шейкой коленчатого вала и антифрикционной заливкой. Прокладки фиксируются в разъеме шпильками и винтами.

Коленчатый вал — одна из наиболее ответственных, сложных в изготовлении и дорогостоящих деталей двигателя. Коленчатый вал при работе испытывает значительные нагрузки, поэтому для его изготовления применяют качественные углеродистые и легированные стали, а также модифицированный и легированный чугуны. Ввиду сложности конструкции изготовление коленчатого вала связано с выполнением трудоемких и сложных процессов, а его стоимость, включая материал, ковку и механическую обработку, составляет иногда более 10% стоимости всего двигателя.

Коленчатые валы быстроходных двигателей малой и средней мощности изготовляют цельноковаными или цельноштампованными, валы двигателей средней и большой мощности — составными из двух и более частей, соединенных фланцами. При большом диаметре шеек валы изготовляют с составными кривошипами.

В зависимости от конструкции и числа цилиндров двигателя коленчатый вал может иметь разное число колен (кривошипов): в однорядных двигателях — равное числу цилиндров, а в двухрядных (V-образных)— равное половине числа цилиндров. Колена вала развертывают по отношению друг к другу на определенный угол, величина которого зависит от числа цилиндров и порядка их работы (порядка вспышки у двигателей с числом цилиндров четыре, шесть и более).

Основными элементами коленчатого вала (рис. 46, а) являются: мотылевые (или шатунные) шейки 2, рамовые (или коренные) шейки I и щеки 3, соединяющие шейки между собой.

Иногда для уравновешивания центробежных сил колена к щекам 1 крепят противовес 2 (рис. 46,6). Мотылевые шейки охватываются подшипником нижней головки шатуна, а рамовые шейки лежат в рамовых подшипниках, размещенных в фундаментной раме или картере двигателя и являющихся опорами коленчатого вала. Смазка шеек осуществляется следующим образом. К рамовым шейкам масло подается под давлением через сверления в крышке и в верхнем вкладыше рамового подшипника, затем через сверления в щеке (рис. 46, в) подводится к мотылевой шейке. В пустотелых коленчатых валах быстроходных двигателей масло поступает в полость вала и попадает на рабочие поверхности шеек через полости и радиальные отверстия, выполненные в них.

Рис. 46. Коленчатый вал двигателя.

Рамовые подшипники воспринимают все нагрузки, передающиеся на коленчатый вал. Каждый рамовый подшипник состоит из двух половин: корпуса, отлитого заодно с рамой, и крышки, закрепленной на корпусе болтами. Внутри подшипника закрепляется стальной вкладыш, состоящий из двух взаимозаменяемых половин (верхней и нижней), залитых по рабочей поверхности антифрикционным сплавом — баббитом. Длина вкладыша выбирается обычно меньше длины рамовой шейки вала. Один из рамовых подшипников (первый от передачи вращения распределительному валу) выполняется как установочный (рис. 47).

Рис. 47. Установочный рамовый подшипник коленчатого вала.

Длина вкладыша 7 установочного подшипника равна длине шейки вала; он имеет антифрикционную заливку 1 не только внутри, но и с торцевой поверхности. В свою очередь рамовая шейка вала в месте посадки этого подшипника имеет выступающие кольцевые бурты. Таким образом, установочный подшипник обеспечивает вполне определенное положение коленчатого вала относительно фундаментной рамы. Вкладыш 7 подшипника стопорится от проворачивания и осевого перемещения вставкой 5, расположенной между крышкой 3 подшипника и верхней половиной вкладыша. Плоскость разъема вкладыша совпадает с плоскостью, проходящей через ось вала, которая находится ниже плоскости соединения рамы со станиной двигателя. В плоскости разъема устанавливают на двух контрольных штифтах прокладки 6, предназначенные для регулирования масляного зазора между вкладышем и шейкой вала.

Крышка 3 подшипника выполняется стальной литой. Она имеет в центре сквозное вертикальное отверстие для подвода смазки к шейке вала. В верхней половине вкладыша расположено такое же соосное отверстие, из которого масло попадает в кольцевую масляную канавку 4 на поверхность антифрикционной заливки, а затем — в масляный холодильник 2.

На кормовом конце коленчатого вала обычно крепится маховик, предназначенный для уменьшения и выравнивания угловой скорости вращения вала. Кроме того, инерция маховика облегчает переход шатуна с поршнем через мертвые точки. Размер и вес маховика находятся в обратной зависимости от числа цилиндров двигателя: чем больше число цилиндров, тем меньше должен быть вес Маховика. Нередко маховик, в частности его диск, используют для соединения с гребным валом, валом редуктора или валом электрогенератора при помощи эластичной муфты.

Конструкция кривошипно-шатунного механизма | Строительство автомобилей

Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращение коленчатого вала .

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

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

Стационарные компоненты кривошипно-шатунного механизма : блок цилиндров двигателя , блок головки двигателя, поддон, цилиндры .

Стационарные детали двигателя

Поршень — компонент двигателя внутреннего сгорания . Назначение поршня — передача усилия от расширяющегося газа в цилиндре на коленчатый вал через шатун.

Поршневые кольца — это разрезное кольцо, которое входит в канавку на внешнем диаметре поршня в двигателе внутреннего сгорания .

Шатун — это элемент, который соединяет поршень с коленчатым валом в поршневом двигателе.

Коленчатый вал — — это механическая часть, выполняющая преобразование возвратно-поступательного движения поршня и шатуна во вращательное движение. Когда дефект коленчатого вала невозможно избежать дорогостоящего ремонта, поэтому здесь вы можете увидеть стоимость ремонта коленчатого вала .

Маховик — это механическое устройство, предназначенное для эффективного хранения энергии вращения коленчатого вала .

Блок цилиндров двигателя — это конструкция, которая содержит цилиндров и другие части двигателя внутреннего сгорания.

Головка блока цилиндров двигателя — находится над цилиндрами в верхней части блока цилиндров в двигателе.

Цилиндр — центральная рабочая часть двигателя , пространство, в котором перемещается поршень .

Microsoft Word — final mmse (1)

% PDF-1.4 % 1 0 объект > эндобдж 7 0 объект /Заголовок /Тема / Автор /Режиссер / CreationDate (D: 202105322-00’00 ‘) / ModDate (D: 201501635 + 03’00 ‘) >> эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > эндобдж 5 0 obj > эндобдж 6 0 obj > транслировать PScript5.dll Версия 5.2.22015-09-09T16: 16: 35 + 03: 002015-09-09T16: 16: 35 + 03: 00application / pdf

Microsoft Word — final mmse (1)

больной

Acrobat Elements 9.0.0 (Windows) uuid: c84b8937-b0ec-47fe-a877-920638bb04b5uuid: 14c25d1d-c4f5-4661-89e6-6b54c8624424 конечный поток эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > эндобдж 13 0 объект > эндобдж 14 0 объект > эндобдж 15 0 объект > эндобдж 16 0 объект > эндобдж 17 0 объект > эндобдж 18 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageB / ImageI] >> эндобдж 19 0 объект > транслировать x ڝ XɎ # 7 + H -%! ȂoA.] u9%] Zga> Kn, Cp7 + z | g: ˯ˏ / XX] h./67 [V} i $ _hk ‘») NPO / nbK] 5h4NEHl $ u: aA`A # 4 / G6 و (! ny8 .WHH nze «(a4 ~ HY> \ 2kHx9z qXJgfEbO, CqP | V

(PDF) Кинематика и расчет нагрузки на кривошипно-шатунный механизм двигателя

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

MMSE Journal. Открытый доступ www.mmse.xyz

Кинематика и расчет нагрузки на кривошипно-шатунный механизм двигателя

Хайлемариам Нигус1a

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

a — hailuqua @ gmail.com

Ключевые слова: кинематика, кривошипно-шатунный механизм

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

кривошипно-шатунного механизма выполняется с использованием метода векторной петли, и применяется правило косинуса для определения положения поршня

. Отслеживание скорости поршня и шатуна выполняется путем дифференцирования положения

с точки зрения угла поворота кривошипа и угла 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, затем 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, решаемого с помощью программного обеспечения MATLAB.Силы, действующие на кривошипный механизм

, и прилагаемый крутящий момент также рассчитываются на основе углов кривошипа и шатуна.

Введение. Двигатель внутреннего сгорания — это двигатель, который сжигает свое топливо, которое представляет собой смесь воздуха

и бензина из карбюратора внутри цилиндра, или сжимает воздух только в цилиндре и впрыскивает дизельное топливо

из форсунки. Эти двигатели внутреннего сгорания преобразуют химическую энергию, хранящуюся в их топливе, в тепловую энергию во время рабочего хода поршня.Энергия, вырабатываемая при сжигании 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. Кинематическая формула

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

и методики, для которых он подходит для манипуляций. Кривошипный механизм состоит из таких компонентов, как коленчатый вал, шатун и т. Д. поршень, который изменяет положение внезапного смещения

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

и компрессоры.

Подробная процедура получения напряжений в области галтеля кривошипно-шатунного механизма, в частности вала кривошипа

, была представлена ​​Генри и др. [1], в котором использовались МКЭ и БЭМ (метод граничных элементов)

. Полученные напряжения подтверждены результатами экспериментов на турбированном компрессионном двигателе ИГ-

с конфигурацией камеры сгорания типа Рикардо. Инструмент для оценки долговечности кривошипно-шатунного механизма, используемый в этом исследовании, был разработан RENAULT Guagliano et al.[2] провели

исследования коленчатого вала и шатуна судового дизельного двигателя. Payer et al. [3] разработали методику с двумя шагами

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

и модель твердого элемента, а Prakash et al. [4] выполнили анализ напряжений и усталости на

трех примерах деталей, принадлежащих к трем различным классам двигателей, коленчатый вал легких автомобилей был

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

из-за ограничений компьютерных ресурсов, доступных авторам. Шеной и Фатеми [6] провели динамический анализ нагрузок в канале

на компоненты шатуна и поршня, которые контактируют

с коленчатым валом. Динамический анализ шатуна аналогичен динамике вала кривошипа

, так как эти компоненты образуют кривошипно-шатунный механизм, а движение шатуна прикладывает динамическую нагрузку

к подшипнику шатунной шейки.. Шеной и Фатеми [7] оптимизировали кривошипно-шатунный механизм

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

является надлежащей основой для расчета усталостных характеристик и оптимизации динамически нагруженных компонентов. Обзор литературы, проведенный Зоруфи и Фатеми [8], сосредоточен на оценке долговечности

и сравнении коленчатых валов из кованой стали и чугуна.

Узел поршень-шатун-коленчатый вал в поршневых двигателях с возвратно-поступательным движением

преобразует силы газа, возникающие во время сгорания в рабочем цилиндре, в ход поршня

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

приводит к неравным силам газа, а также к ускорению и замедлению возвратно-поступательного движения.

Кинематика и расчет нагрузки на кривошипно-шатунный механизм двигателя

Abstract : В данной статье представлена ​​кинематическая формулировка кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания. Формулировка кинематики кривошипно-шатунного механизма выполняется с использованием метода векторной петли, а для описания положения поршня применяется правило косинуса.Отслеживание скорости поршня и шатуна осуществляется путем дифференцирования положения с точки зрения угла поворота кривошипа и угла шатуна соответственно. Уравнение ускорения в краткой форме выводится из скорости по тому же принципу. На основе кинематики уравнения движения компонентов кривошипно-шатунного механизма формулируются для каждого движущегося звена и платформы, затем легко выводятся все параметры движения каждого компонента относительно 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 прилагаемый крутящий момент также рассчитываются на основе углов кривошипа и шатуна. Вступление. Двигатель внутреннего сгорания — это двигатель, который сжигает свое топливо, которое представляет собой смесь воздуха и бензина из карбюратора внутри цилиндра, или сжимает воздух только в цилиндре и впрыскивает дизельное топливо из форсунки. Эти двигатели внутреннего сгорания преобразуют химическую энергию, хранящуюся 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. В формулировке кинематики кривошипного механизма, такой как движение поршня и движение шатуна, используется различное программное обеспечение и методики, для которых он подходит для манипуляций. Кривошипный механизм, состоящий из таких компонентов, как коленчатый вал, шатун и поршень, изменяет внезапное смещение на плавное вращение. выход, который является входом для многих устройств, таких как насосы, генераторы и компрессоры. Подробная процедура получения напряжений в области галтели кривошипно-шатунного механизма, в частности, коленчатого вала, была представлена ​​Генри и др.[1], в котором использовались МКЭ и БЭМ (метод граничных элементов). Полученные напряжения подтверждены экспериментальными результатами на ДВС с турбонаддувом и конфигурацией камеры сгорания типа Рикардо. Инструмент для оценки долговечности кривошипно-шатунного механизма, используемый в этом исследовании, был разработан RENAULT Guagliano et al. [2] провели исследования коленчатого вала и шатуна судового дизельного двигателя. Payer et al. [3] разработали двухэтапный метод для выполнения нелинейного анализа переходных процессов кривошипно-шатунного механизма, объединяющий модель массы балки и модель твердого элемента, а Prakash et al.[4] выполнили анализ напряжений и усталости на трех примерах деталей, принадлежащих к трем различным классам двигателей, коленчатый вал легких автомобилей был исследован Borges et al. [5]. Геометрия кривошипно-шатунного механизма была геометрически ограничена из-за ограничений компьютерных ресурсов, доступных авторам. Шеной и Фатеми [6] провели динамический анализ нагрузок в компонентах шатуна и поршня, которые контактируют с коленчатым валом. Динамический анализ шатуна аналогичен динамике коленчатого вала, поскольку эти компоненты образуют кривошипно-скользящий механизм, а движение шатуна создает динамическую нагрузку на подшипник кривошипа.. Шеной и Фатеми [7] оптимизировали кривошипно-шатунный механизм с учетом динамической рабочей нагрузки на компонент. Было показано, что динамический анализ является надлежащей основой для расчета усталостных характеристик и оптимизации динамически нагружаемых компонентов. Обзор литературы, проведенный Зоруфи и Фатеми [8], был посвящен оценке долговечности и сравнению коленчатых валов из кованой стали и чугуна. Узел поршень-шатун-коленчатый вал в поршневых двигателях с возвратно-поступательным движением используется для преобразования сил газа, возникающих во время сгорания в рабочем цилиндре, в ход поршня, который коленчатые валы преобразуют в полезный крутящий момент, доступный на маховике.Циклический режим работы приводит к неравным газовым силам, а также к ускорению и замедлению возвратно-поступательного движения

.

Ссылка на: Поршневой цилиндр Апплет тома

Ссылка на: Поршневой цилиндр Аплет площади поверхности

Получение модели с кривошипно-шатунным механизмом

Объем поршневого цилиндра можно определить как функцию угол поворота коленчатого вала от степени сжатия, хода, диаметра и соединения длина стержня.Геометрические параметры поршневого цилиндра представлены. на рисунке 1.

Рисунок 1. Поршневой цилиндр.

Где:
b = отверстие
s = ход
l = длина шатуна
a = радиус кривошипа (= ½ с)
theta = угол поворота коленвала
ВМТ = верхняя мертвая точка
BDC = нижняя мертвая точка

Верхняя мертвая точка относится к положению коленчатого вала на кривошипе. угол 0 ^o .Это положение также известно как зазор. объем, В _c . В нижней мертвой точке угол поворота коленчатого вала 180 ^o . В этом положении объем цилиндра максимальный, V ₁ . Разница между максимальной и минимальной громкостью, V ₁ — V _o , определяется как рабочий объем V _d . Смещение объем также может быть представлен как функция диаметра ствола и хода:

(1)

При заданном угле поворота коленвала заданный объем по:

V = V _c + p / 4 b ² (2) Фигура 2.Геометрия поршневого цилиндра

Опять же, используя геометрию, можно построить соотношение для x:

Рис. 3. Геометрическое решение для x (3)

Степень сжатия определяется как отношение между максимальной и минимальный объем, r = V ₁ / V _o . Для зажигания Отто r = 10, а для дизельного двигателя степень сжатия от 12 до 24. Замена максимального объема объемом вытеснения дает:

r = 1 + V _d / V _c (4)

Решение для V _c дает:

V _o = V _d / r-1 (5)

Подставляя уравнения (3) и (5) в уравнение (2), получаем следующее соотношение для объема цилиндра.

(6)

Где:

Окончательная форма модели Slider-Crank дана как безразмерная отношения, разделив обе части уравнения (6) на V _d .

(7)

Щелкните здесь, чтобы увидеть, как объем изменяется в зависимости от угла поворота коленчатого вала: Объем Апплет

Расчет площади поверхности поршневого цилиндра

Чтобы изучить влияние теплопередачи в поршневом цилиндре, необходимо оценить площадь поверхности цилиндра.Камера сгорания площадь поверхности определяется по формуле:

(8) (9)

Патент США на многорычажный поршневой кривошипно-шатунный механизм для двигателя внутреннего сгорания Патент (Патент № 11,131,241, выданный 28 сентября 2021 г.)

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к кривошипно-шатунному механизму с многорычажным поршнем для двигателя внутреннего сгорания.

Уровень техники

Широко известен обычный многорычажный поршневой кривошипный механизм для двигателя внутреннего сгорания, который включает верхнее звено, один конец которого соединен с поршнем через поршневой палец, а нижнее звено соединено с другим концом. верхней тяги через верхний штифт и соединенной с кривошипным штифтом коленчатого вала, и управляющая тяга, один конец которой с возможностью поворота поддерживается со стороны корпуса двигателя, а другой конец соединен с нижним звеном через управляющий штифт.

В таком многорычажном поршневом кривошипно-шатунном механизме для двигателя внутреннего сгорания нижнее звено разделено на пару нижних звеньев на сопрягаемой поверхности (разделяющей поверхности), образованной вдоль диаметрального направления опорной части цилиндрической шейки коленчатого вала, чтобы который установлен шатунный штифт. Пара нижних звеньев соединяется друг с другом с помощью множества болтов, и нижнее звено формируется.

В таком нижнем звене во время работы двигателя действует сила так, чтобы сдвинуть (отделить) пару элементов нижних звеньев друг от друга вдоль сопрягаемой поверхности нижнего звена под действием нагрузки, прикладываемой к нижнему звену. ссылка.

Следовательно, существует вероятность того, что в нижнем звене смещение происходит по сопрягаемой поверхности нижнего звена. Кроме того, существует вероятность того, что из-за смещения пары нижних звеньев тяги вдоль сопрягаемой поверхности нижнего звена возникает напряжение сдвига, и болты для крепления пары нижних звеньев тяги друг к другу смещаются. сломанный.

Например, в патентном документе 1 раскрыт способ подавления, путем увеличения коэффициента трения путем выполнения механической обработки сопрягаемой поверхности нижнего звена, смещения пары элементов нижнего звена вдоль сопрягаемой поверхности. нижнего звена, даже если к нижнему звену приложена нагрузка.

В нижнем звене патентного документа 1 обработка выполняется равномерно по всей сопрягаемой поверхности нижнего звена, и коэффициент трения не изменяется в зависимости от места.

Однако корреляция между смещением пары нижних звеньев тяги вдоль сопрягаемой поверхности нижнего звена при приложении нагрузки к нижнему звену и коэффициентом трения сопрягаемой поверхности нижнего звена не проанализирована в достаточной степени. .

Нижняя тяга изготовлена ​​из чрезвычайно твердого материала, поэтому для выполнения механической обработки сопрягаемой поверхности нижней тяги необходим дорогостоящий инструмент.

Следовательно, стоимость изготовления нижней тяги может быть уменьшена, поскольку диапазон обработки, выполняемой на сопрягаемой поверхности нижней тяги, становится меньше.

То есть в нижнем звене патентного документа 1 диапазон механической обработки, выполняемой для сопрягаемой поверхности нижнего звена, не учитывается в достаточной степени, и, следовательно, есть возможности для дальнейшего улучшения снижения стоимости производства нижняя ссылка.

ССЫЛКА НА УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ Патентный документ Патентный документ

1: Публикация японской патентной заявки 2005-147376

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Многорычажный поршневой кривошипно-шатунный механизм для двигателя внутреннего сгорания по настоящему изобретению включает в себя: первый звено соединено с поршнем; второе звено, соединенное с другим концом первого звена через первый соединительный штифт и соединенное с пальцем кривошипа; и третье звено, включающее один конец, соединенный со вторым звеном через второй соединительный штифт, а другой конец поддерживается на стороне корпуса двигателя.

Второе звено образовано из верхнего звена второго звена и нижнего звена второго звена путем разделения на сопрягаемой поверхности, образованной плоской поверхностью, включающей центральную ось опорной части шатунного пальца. На сопрягаемой поверхности второго звена шероховатость поверхности первой сопрягаемой поверхности, расположенной больше на стороне первого рычага, чем на опорной части шатунного пальца, больше, чем шероховатость второй сопрягаемой поверхности, расположенной больше на стороне третьего рычага, чем шатун кривошипа. несущая часть.

В настоящем изобретении смещение сопрягаемой поверхности в то время, когда нагрузка F сгорания прикладывается ко второму звену, практически не происходит, даже если шероховатость поверхности второй сопрягаемой поверхности установлена ​​небольшой (мелкой), и, исходя из Исходя из этого, шероховатость первой сопрягаемой поверхности устанавливается так, чтобы она была больше шероховатости поверхности второй сопрягаемой поверхности.

Следовательно, по сравнению с механической обработкой, выполняемой на первой сопрягаемой поверхности, механическая обработка, выполняемая на второй сопряженной поверхности, может быть упрощена, и, таким образом, стоимость изготовления нижнего звена может быть полностью снижена.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

РИС. 1 представляет собой пояснительный вид, схематически показывающий схематическую конфигурацию многорычажного поршневого кривошипно-шатунного механизма для двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления согласно настоящему изобретению.

РИС. 2 — вид спереди нижней тяги, которая является основной частью многорычажного поршневого кривошипно-шатунного механизма для двигателя внутреннего сгорания в соответствии с настоящим изобретением.

РИС. 3 — пояснительный вид, схематически показывающий процесс выполнения механической обработки разделяющей поверхности нижнего звена.

РИС. 4 — пояснительный вид, схематично показывающий нижнее звено, которое является основной частью многорычажного поршневого кривошипно-шатунного механизма для двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению.

РИС. 5 — пояснительный вид, схематически показывающий схематическую конфигурацию многорычажного поршневого кривошипно-шатунного механизма для двигателя внутреннего сгорания второго варианта осуществления согласно настоящему изобретению.

РЕЖИМ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже один вариант осуществления настоящего изобретения будет подробно объяснен на основе чертежей.

РИС. 1 представляет собой пояснительный вид, схематически показывающий схематическую конфигурацию многорычажного поршневого кривошипно-шатунного механизма 1 для двигателя внутреннего сгорания первого варианта осуществления, в котором применяется настоящее изобретение.

Например, двигатель внутреннего сгорания, включающий в себя многорычажный поршневой кривошипный механизм 1 , установлен на транспортном средстве, таком как автомобиль.

Многорычажный поршневой кривошипно-шатунный механизм 1 в основном состоит из поршня 2 , верхнего звена 4 в качестве первого звена, нижнего звена 7 в качестве второго звена и рычага управления 9 как третье звено.

Поршень 2 соединен с возможностью вращения с одним концом верхней тяги 4 через поршневой палец 3 .

Другой конец верхней тяги 4 соединен с возможностью вращения с одной торцевой стороной нижней тяги 7 через верхний штифт 5 в качестве первого соединительного штифта.

Нижняя тяга 7 соединена с возможностью вращения с шатунной шейкой 6 a коленчатого вала 6 .

Один конец звена управления 9 с возможностью вращения соединен с другим концом нижнего звена 7 через управляющий штифт 8 в качестве второго соединительного штифта.

Другой конец звена управления 9 соединен с возможностью вращения с частью эксцентрикового вала 10 a вала управления 10 , поддерживаемого со стороны корпуса двигателя.

Управляющий вал 10 расположен параллельно коленчатому валу 6 и, например, предполагается, что он может вращаться на блоке цилиндров (на чертежах не показан).

То есть другой конец звена управления 9 , который с возможностью вращения соединен с частью эксцентрикового вала 10 a вала управления 10 , поддерживается с возможностью поворота на стороне корпуса двигателя.Центральная ось части 10 a эксцентрикового вала эксцентрична относительно центра вращения вала управления 10 на заданную величину.

Многорычажный поршневой кривошипный механизм 1 — это механизм, в котором поршень 2 соединен с коленчатым валом 6 a коленчатого вала 6 посредством множества звеньев.

В многорычажном поршневом кривошипно-шатунном механизме 1 , изменяя положение части эксцентрикового вала 10 a , вращая управляющий вал 10 , положение поршня 2 в верхней мертвой точке становится изменяемым, и, таким образом, степень механического сжатия двигателя внутреннего сгорания может быть изменена.

Управляющий вал 10 предназначен для регулирования степени свободы нижнего звена 7 и управляется с возможностью вращения приводом, состоящим, например, из электродвигателя.

Кроме того, многорычажный поршневой кривошипно-шатунный механизм 1 может иметь конфигурацию, в которой путем фиксации положения эксцентриковой части вала 10 a степень сжатия не изменяется. То есть, многорычажный поршневой кривошипно-шатунный механизм 1 может быть сконфигурирован как механизм, в котором степень сжатия фиксирована, посредством соединения с возможностью вращения другого конца тяги 9 управления с опорным штифтом, поддерживаемым на стороне корпуса двигателя, вместо вала управления 10 .

РИС. 2 — вид спереди нижней тяги 7 . Нижняя тяга 7 включает в себя в середине цилиндрическую опорную часть 11 пальца кривошипа, которая установлена ​​на шатун 6 a . Кроме того, нижняя тяга 7 включает пару опорных частей верхнего пальца 12 и пару опорных частей 13 управляющего пальца в положениях, противоположных друг другу примерно на 180 ° с опорной частью 11 шатунной шейки, зажатой между ними.Верхняя опорная часть 12 пальца соответствует первой опорной части соединительного пальца. Опорный участок 13 управляющего пальца соответствует второму опорному участку соединительного пальца.

Тяга нижняя 7 в целом имеет форму параллелограмма, похожего на ромб. Нижнее звено 7 состоит из двух компонентов, разделенных на разделяющей поверхности 14 , проходящей через центр опорной части 11 шатунной шейки, причем эти два компонента включают верхнюю нижнюю тягу 15 в качестве второй верхней тяги, которая имеет верхнюю опорную часть 12 пальца и нижнюю часть 16 нижней тяги в качестве второй нижней тяги, которая имеет опорную часть 13 управляющего пальца.

Верхняя нижняя тяга 15 и нижняя тяга 16 образованы путем ковки или литья из углеродистой стали.

Разделительная поверхность 14 образована одной плоской поверхностью, включающей центральную ось подшипниковой части 11 шатунной шейки, и является сопрягаемой поверхностью верхней тяги 15 и нижней тяги 16 . Разделительная поверхность 14 включает в себя первую разделительную поверхность 14 a в качестве первой сопрягающейся поверхности, которая расположена больше на стороне верхнего рычага 4 , чем часть подшипника шатунной шейки 11 , и вторую разделительную поверхность 14 b в качестве второй сопрягаемой поверхности, которая расположена больше на стороне тяги 9 управления, чем часть подшипника шатунной шейки 11 .

Первая разделяющая поверхность 14 a образована первой торцевой поверхностью верхней стороны 15 a на верхней стороне нижней тяги 15 и первой торцевой поверхностью нижней стороны 16 a на нижних тягах нижних 16 сбоку . Вторая разделительная поверхность 14 b образована второй торцевой поверхностью верхней стороны 15 b на верхней стороне нижней тяги 15 и второй торцевой поверхностью нижней стороны 16 b на тяга нижняя нижняя 16 бортовая .То есть верхняя нижняя тяга 15 включает первую торцевую поверхность верхней стороны 15 a , образующую первую разделяющую поверхность 14 a и вторую торцевую поверхность верхней стороны 15 b , образующую вторую разделяющую поверхность 14 б . Кроме того, нижняя тяга нижняя 16 включает первую торцевую поверхность нижней стороны 16 a , образующую первую разделяющую поверхность 14 a и вторую торцевую поверхность нижней стороны 16 b , образующую вторую разделяющую поверхность 14 б.

Как показано на ФИГ. 2, разделяющая поверхность 14 нижнего звена 7 ортогональна направлению подачи нагрузки сгорания F. Кроме того, первая разделяющая поверхность 14 a представляет собой поверхность, на которую в качестве сжимающей нагрузки действует нагрузка сгорания. F. применяется.

Разделительная поверхность 14 наклонена по отношению к направлению ширины нижней тяги вдоль прямой линии, соединяющей центр опорной части верхнего пальца 12 и центр опорной части 13 управляющего пальца, если смотреть в осевом направлении коленчатого вала направление.Другими словами, разделяющая поверхность , 14, наклонена относительно плоской поверхности, включая центральную ось опорной части , 12, верхнего пальца и центральную ось опорной части 13 управляющего пальца.

В настоящем варианте осуществления сторона верхней опорной части 12 пальца в направлении ширины нижней тяги определяется как одна концевая сторона нижней тяги 7 , а сторона опорной части управляющего пальца 13 в ширине нижней тяги направление определяется как противоположная сторона нижнего звена 7 .

Эти нижняя тяга 15 и нижняя тяга 16 скреплены друг с другом парой болтов (не показаны на чертежах), которые вставляются напротив друг друга после опорной части шатунной шейки. 11 устанавливается на шатун 6 a . То есть верхняя нижняя тяга 15 и нижняя тяга 16 прикреплены друг к другу двумя болтами, расположенными на соответствующих обеих сторонах опорной части 11 шатунной шейки.Кроме того, верхняя нижняя тяга 15 и нижняя тяга 16 могут быть прикреплены друг к другу двумя или более болтами.

Изобретатели настоящей заявки проанализировали поведение разделяющей поверхности 14 нижнего звена 7 при приложении нагрузки сгорания F. В результате на первой разделительной поверхности , 14, , и на стороне верхней тяги 4 было обнаружено, что смещение происходило, когда коэффициент трения был установлен малым.Кроме того, на второй разделительной поверхности 14 b на стороне звена управления 9 было обнаружено, что переключение практически не происходит, даже если коэффициент трения был установлен небольшим. То есть на второй разделяющей поверхности 14 b на стороне звена управления 9 было обнаружено, что даже если механическая обработка была пропущена, чтобы сделать шероховатость поверхности небольшой (мелкой), смещение в то время, когда нагрузка сгорания F была приложена к нижнему звену 7 почти не возникло.

Следовательно, в нижнем звене 7 шероховатость поверхности первой разделяющей поверхности 14 a устанавливается так, чтобы она была больше (шероховатее), чем шероховатость второй разделяющей поверхности 14 b.

В частности, как показано на фиг. 3, механическая обработка (например, шлифование дисковым инструментом 21 ) выполняется до первой разделяющей поверхности 14 a.

То есть обработка выполняется на первой торцевой поверхности верхней стороны 15 a верхней части нижней тяги 15 и первой торцевой поверхности нижней стороны 16 a нижней части нижней тяги 16 .

Как показано на ФИГ. 3 и фиг. 4, метка инструмента T 1 , проходящая в осевом направлении опорной части 11 шатунной шейки, образована на верхней торцевой поверхности 15 a и первой торцевой поверхности нижней стороны 16 a.

Метка инструмента T 1 — это метка, в которой вершина и впадина попеременно и многократно продолжаются в радиальном направлении опорной части 11 пальца кривошипа. То есть на первой разделяющей поверхности , 14, , , , вершина и впадина попеременно и многократно продолжаются в радиальном направлении опорной части 11 пальца кривошипа, и, таким образом, шероховатость поверхности сопрягаемых поверхностей обоих нижних верхнее звено 15 и нижнее звено 16 становится большим.Другими словами, первая разделяющая поверхность , 14, , , формируется так, чтобы иметь заданную шероховатость поверхности путем формирования сопрягаемых поверхностей как верхнего 15 нижнего звена, так и нижнего звена 16 нижнего звена таким образом, чтобы вершина и впадина были попеременно и многократно продолжались в радиальном направлении опорной части 11 шатунной шейки.

На первой разделяющей поверхности 14 a , метка инструмента T 1 первой торцевой поверхности верхней стороны 15 a сетка с меткой инструмента T 1 первой торцевой поверхности нижней стороны 16 a , и, таким образом, переключение, которое происходит в то время, когда нагрузка F сгорания прилагается к нижнему звену 7 , может быть эффективно подавлено.

Как показано на фиг. 3, метка инструмента Т 1 образована вращающимся дискообразным инструментом 21 для шлифования.

Так как по сравнению с длиной верхнего нижнего звена 15 и нижнего нижнего звена 16 в осевом направлении опорной части шатунной шейки 11 , диаметр инструмента 21 достаточно большой, метка инструмента T 1 сформирован так, чтобы быть по существу параллельным осевому направлению опорной части 11 шатунной шейки.

Первая торцевая поверхность верхней стороны 15 a и первая торцевая поверхность нижней стороны 16 a шлифуются горизонтально перемещающимся инструментом 21 таким образом, что центр Cr инструмента 21 проходит через центр положение в осевом направлении опорной части 11 шатунной шейки на виде сверху (как показано на фиг. 3). Прямая линия L на фиг. 3 представляет собой прямую линию, проходящую через центральное положение в осевом направлении опорной части 11 шатунной шейки.

Вторая разделяющая поверхность 14 b сформирована так, что шероховатость поверхности Ra меньше, чем шероховатость поверхности первой разделяющей поверхности 14 a . То есть вторая разделяющая поверхность 14 b имеет шероховатость поверхности, образованную шлифовкой только с помощью обычного точильного камня, и в некоторых случаях постобработка может быть исключена.

То есть нет необходимости выполнять механическую обработку, которая выполняется на первой разделяющей поверхности 14 a , на верхней второй торцевой поверхности 15 b верхней тяги нижнего звена 15 и ниже -бок второй торцевой поверхности 16 b нижних тяг нижних 16 .Кроме того, достаточно выполнить шлифование второй торцевой поверхности верхней стороны 15 b и второй торцевой поверхности нижней стороны 16 b с помощью обычного точильного камня, даже в случае, когда выполняется механическая обработка, и , в некоторых случаях обработку можно не проводить.

В первом варианте шлифование с использованием обычного точильного камня осуществляется до второй разделяющей поверхности 14 b .

То есть шлифование с помощью обычного точильного камня выполняется на верхней второй торцевой поверхности 15 b верхней части нижней тяги 15 и второй торцевой поверхности нижней тяги 16 b нижней тяги нижний 16 .

Как показано на фиг. 3 и фиг. 4, метка инструмента T 2 , проходящая в осевом направлении опорной части 11 шатунной шейки, образована на верхней стороне второй торцевой поверхности 15 b и второй торцевой поверхности нижней стороны 16 b первого варианта. Такая метка инструмента T 2 образуется путем вращения точильного камня (не показан на чертежах) для шлифования второй торцевой поверхности верхней стороны 15 b и второй торцевой поверхности нижней стороны 16 b.

Метка инструмента T 2 — это метка, в которой вершина и впадина попеременно и многократно продолжаются в радиальном направлении опорной части 11 пальца кривошипа. То есть на второй разделительной поверхности 14 b сопрягаемые поверхности верхней тяги 15 и нижней тяги 16 сформированы таким образом, что вершина и впадина попеременно и многократно продолжаются в радиальном направлении Опорная часть шатуна 11 .Однако метка инструмента T 2 меньше, чем метка инструмента T 1 . Шероховатость поверхности второй разделяющей поверхности 14 b , следовательно, меньше, чем шероховатость первой разделяющей поверхности 14 a . Другими словами, в сопрягаемых поверхностях обоих верхних звеньев нижнего звена 15 и нижнего звена 16 на второй разделительной поверхности 14 b вершина и впадина попеременно и многократно продолжаются в радиальном направлении Опорная часть 11 пальца кривошипа и вторая разделяющая поверхность 14 b имеет заданную шероховатость поверхности, которая меньше, чем шероховатость поверхности первой разделяющей поверхности 14 a.

В нижнем звене 7 первого варианта осуществления, упомянутого выше, в нижнем звене 7 , обработка инструментом 21 выполняется до первой разделяющей поверхности 14 a , а обработка инструментом 21 не переносится на вторую разделяющую поверхность 14 b . Нижнее звено 7 сформировано так, что шероховатость поверхности первой разделяющей поверхности 14 a больше, чем шероховатость второй разделяющей поверхности 14 b.

Следовательно, обработка инструментом 21 выполняется только в диапазоне, необходимом для подавления смещения между нижним звеном 15 и нижним звеном 16 на разделяющей поверхности 14 нижнего звена 7 в то время, когда нагрузка сгорания F приложена к нижнему звену 7 .

Следовательно, диапазон обработки инструментом 21 может быть уменьшен, а стоимость изготовления нижнего звена 7 может быть уменьшена.Другими словами, по сравнению с первой разделяющей поверхностью 14 a , на второй разделяющей поверхности 14 b можно упростить обработку, и, таким образом, стоимость изготовления нижнего звена 7 может быть полностью снижена. Кроме того, частота использования инструмента 21 становится низкой, а срок службы инструмента 21 может быть увеличен.

Кроме того, на первой разделяющей поверхности 14 a , обработка инструментом 21 может выполняться на одной из верхней первой торцевой поверхности 15 a нижней тяги верхней 15 и первая торцевая поверхность нижней стороны 16 a нижней тяги 16 , если смещение, которое происходит в то время, когда нагрузка сгорания F прилагается к нижней тяге 7 , может быть подавлено.

Далее будет объяснен другой вариант осуществления настоящего изобретения. Кроме того, одинаковые символы варианта осуществления, упомянутого выше, применяются к одним и тем же компонентам, и избыточное объяснение опускается.

РИС. 5 представляет собой пояснительный вид, схематически показывающий схематическую конфигурацию многорычажного поршневого кривошипно-шатунного механизма 30 для двигателя внутреннего сгорания второго варианта осуществления, в котором применяется настоящее изобретение.

Хотя многорычажный поршневой кривошипно-шатунный механизм 30 имеет по существу ту же конфигурацию, что и многорычажный поршневой кривошипно-шатунный механизм 1 первого варианта осуществления, упомянутого выше, нижнее звено 32 разделено на два компонента, так что нижнее звено верхний 33 включает в себя опорную часть 12 верхнего пальца и опорную часть 13 управляющего пальца.

То есть нижнее звено 32 образовано из двух компонентов верхнего звена нижнего звена 33 в качестве второго верхнего звена, которое включает в себя опорную часть верхнего пальца 12 и опорную часть 13 управляющего пальца и нижнее звено. нижний 34 в качестве второго нижнего звена, образованного частью, отличной от верхнего нижнего звена 33 , путем разделения на разделяющей поверхности 31 , образованной единственной плоской поверхностью, включающей центральную ось опорной части шатунной шейки 11 .Разделительная поверхность 31 нижнего звена 32 ортогональна направлению подачи нагрузки сгорания F.

Разделительная поверхность 31 включает в себя первую разделительную поверхность 31 a в качестве первой поверхности сопряжения, которая расположена дальше со стороны верхней тяги 4 , чем часть подшипника шатунной шейки 11 , и вторая разделяющая поверхность 31 b в качестве второй сопрягаемой поверхности, которая расположена больше на стороне рычага управления 9 , чем часть подшипника шатунной шейки 11 .Первая разделяющая поверхность 31 a — это поверхность, к которой в качестве сжимающей нагрузки приложена нагрузка F сгорания.

Если смотреть в осевом направлении коленчатого вала, разделяющая поверхность 31 второго варианта осуществления по существу параллельна прямой линии, соединяющей центр верхней опорной части 12 пальца и центр опорной части 13 управляющего пальца. Другими словами, разделяющая поверхность , 31, по существу параллельна плоской поверхности, включая центральную ось опорной части , 12, верхнего пальца и центральную ось опорной части , 13, управляющего пальца.

Верхняя нижняя тяга 33 включает в себя первую торцевую поверхность верхней стороны 33 a , образующую первую разделяющую поверхность 31 a , и вторую торцевую поверхность верхней стороны 33 b , образующую второе разделение поверхность 31 б . Кроме того, нижняя нижняя тяга 34 включает в себя первую торцевую поверхность нижней стороны 34 a , образующую первую разделяющую поверхность 31 a , и вторую торцевую поверхность нижней стороны 34 b , образующую вторую разделяющая поверхность 31 b.

Тогда в нижнем звене 32 шероховатость поверхности первой разделяющей поверхности 31 a на верхнем звене 4 Сторона больше (грубее), чем у второй разделяющей поверхности 31 b на звене управления 9 сторона.

В нижнем звене 32 обработка с помощью вышеупомянутого инструмента 21 выполняется до первой разделяющей поверхности 31 a , а обработка инструментом 21 не выполняется до второй разделяющей поверхности 31 б.

Метка инструмента, проходящая в осевом направлении опорной части 11 шатунной шейки, образована на верхней торцевой поверхности 33 a и первой торцевой поверхности нижней стороны 34 a . Эта метка инструмента представляет собой метку, в которой вершина и впадина попеременно и многократно продолжаются в радиальном направлении опорной части 11 пальца кривошипа.

На первой разделяющей поверхности 31 a метка инструмента на первой торцевой поверхности верхней стороны 33 a совпадает с меткой инструмента первой торцевой поверхности нижней стороны 34 a , и тем самым переключение, которое происходит в то время, когда нагрузка сгорания F приложена к нижнему звену 32 , может быть эффективно подавлено.

Даже в случае, когда обработка выполняется на второй торцевой поверхности верхней стороны 33 b и второй торцевой поверхности нижней стороны 34 b , достаточно выполнить шлифование обычным точильным камнем, и , в некоторых случаях обработку можно не проводить.

В случае, когда обработка выполняется на второй торцевой поверхности верхней стороны 33 b и второй торцевой поверхности нижней стороны 34 b , обработка выполняется таким образом, что след инструмента проходит вдоль Осевое направление опорной части 11 шатунной шейки сформировано относительно второй торцевой поверхности верхней стороны 33 b и второй торцевой поверхности нижней стороны 34 b .Эта метка инструмента представляет собой метку, в которой вершина и впадина попеременно и многократно продолжаются в радиальном направлении опорной части 11 пальца кривошипа.

В многорычажном поршневом кривошипно-шатунном механизме 30 второго варианта осуществления также может быть получен почти такой же рабочий эффект, как и у вышеупомянутого многорычажного поршневого кривошипно-шатунного механизма 1 .

Кроме того, на первой разделяющей поверхности 31 a , если смещение, которое происходит в то время, когда нагрузка сгорания F приложена к нижнему звену 32 , может быть подавлено, может выполняться обработка инструментом 21 только к одной из первой торцевой поверхности верхней части 33 a верхней части нижней тяги 33 и первой торцевой поверхности нижней стороны 34 a нижней тяги нижней тяги 34 .

Что такое инверсия кривошипно-шатунного механизма Single Slider?

В предыдущей статье мы обсудили, что такое кинематическая цепь и важные типы кинематических цепей. Кривошипно-шатунный механизм Single Slider — одна из важных кинематических цепей. Давайте обсудим различные инверсии кривошипа Single Slider.

Механизм кривошипно-шатунной цепи с одинарным ползунком

Механизм шатунной цепи с одним ползунком представляет собой не что иное, как модифицированный четырехзвенный механизм. В отличие от всех четырех вращающихся пар в механизме с четырьмя стержнями, кривошипно-шатунная цепь с одинарным ползуном будет состоять из трех вращающихся пар и одной скользящей пары.

Механизм кривошипно-шатунного механизма с одним ползунком

Как вы можете видеть, 1. кривошип, 2. соединительное звено 3. фиксированное основание в качестве неподвижного звена 4. положение, перемещающееся в траверсе, — это четыре звена. а поршень и крейцкопф образуют скользящую пару, а остальные образуют вращающиеся пары.

Все поршневые двигатели будут работать только на этом механизме. Этот механизм преобразует возвратно-поступательное движение во вращательное, а также наоборот.

Что подразумевается под инверсией механизма?

Когда мы фиксируем кинематическое звено в кинематической цепи, получается механизм. Инверсия механизма — это не что иное, как получение большего количества механизмов путем фиксации различных кинематических звеньев в кинематической цепи.

Инверсия механизма кривошипно-шатунного механизма с одним ползунком

Существуют различные возможности инверсии механизма кривошипно-шатунного механизма с одним ползунком. Но пока мы обсудим наиболее важные инверсии цепи шатуна с одним ползунком. Ниже приведены различные инверсии.

• Двигатель Bull (маятниковый насос)
• Двигатель с качающимся цилиндром
• Роторный двигатель внутреннего сгорания
• Механизм быстрого возврата с кривошипно-пазовым рычагом
• Механизм быстрого возврата Whitworth

Двигатель Bull (маятниковый насос)

В этом механизме, инверсию можно получить, закрепив скользящую пару.

Двигатель быка (маятниковый насос)

Как вы можете видеть схематическое изображение двигателя быка или маятникового насоса выше. Когда кривошип вращается, шатун колеблется вокруг точки поворота A. Поршень, прикрепленный к штоку поршня, совершает возвратно-поступательное движение.

Двигатель с качающимся цилиндром

Другая инверсия кривошипно-цепного механизма с одним ползуном может быть получена путем фиксации поворотной пары.

Двигатель с качающимся цилиндром

Как вы можете видеть схематическое изображение качающегося цилиндра, который является одной из инверсий для одинарного кривошипно-шатунного механизма.В этом двигателе с качающимся цилиндром фиксируется шатун, образующий вращающуюся пару, вместо этого колебания шатуна цилиндр будет колебаться, когда кривошипно вращается и соединяется штоком поршня.

Роторный двигатель внутреннего сгорания

Роторный двигатель состоит из 7 цилиндров, расположенных в одной плоскости, и все они вращаются вокруг фиксированного центра, как вы можете видеть на схематическом изображении ниже.

Роторный двигатель внутреннего сгорания

Эти паровые двигатели тогда использовались в авиационных двигателях.В настоящее время большинство авиационных двигателей — это газовые турбины. Как вы можете видеть, при этом типе инверсии кривошипа с одним ползуном также одна поворотная пара является фиксированной, но поворотная пара связана с кривошипом. Но в вышеупомянутом качающемся двигателе вместо этого мы зафиксировали шатун. В этом разница между двигателем с качающимся цилиндром и роторным двигателем внутреннего сгорания.

Этот механизм переводит возвратно-поступательное движение во вращательное движение.

Кривошипно-рычажный механизм быстрого возврата

В этом типе инверсии одинарного ползункового кривошипного механизма также фиксируется одна поворотная пара, как показано на рисунке ниже.

Механизм быстрого возврата с кривошипно-пазовым рычагом

Этот механизм в основном используется в формовочных и долбежных станках, а также в роторных двигателях внутреннего сгорания. Как вы можете видеть на приведенном выше схематическом изображении кривошипно-рычажного механизма с прорезями, будет иметься планка с прорезями, которая закреплена в одной точке и в точке A. А также соединена с кривошипом ползунком в точке B. Как вы можете видеть другой конец. (P) стержня с прорезями соединяется с цилиндром станка, в котором резцедержатель удерживает инструмент.По мере вращения кривошипа паз с пазами начинает колебаться вперед и назад. Название быстрого возврата означает, что когда полоса с прорезью движется в обратном направлении, это будет быстрее, чем движение вперед. Поскольку он должен перемещаться на угол α при движении назад вместо движения вперед β. В механизмах быстрого возврата всегда α <β.

Этот механизм преобразует вращательное движение в поступательное.

Whitworth Механизм быстрого возврата

Он также используется в формовочных и долбежных станках в качестве механизма быстрого возврата.Ниже приведено схематическое изображение механизма возврата Whitworth Quick.