Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм

Для чего служит кривошипно-шатунный механизм?

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, и наоборот.

Из скольких звеньев состоит кривошипно-шатунный механизм?

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Кривошипно-шатунный механизм состоит из четырех звеньев: стойки, кривошипа, шатуна и поршня. Если ведущим звеном является поршень, то в криво-шипно-шатунном механизме происходит преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное. Если же ведущим звеном является кривошип, то механизм преобразует вращательное движение кривошипа в возвратно-поступательное движение поршня (например, механизм поршневого насоса и т. п.).

—

На изучаемых автомобилях устанавливают V-образные, четырехтактные двигатели с жидкостным охлаждением. Двигатели 3M3-53-11 и ЗИЛ-130 (карбюраторные и газовые) с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением от электрической искры. Двигатель ЗИЛ-645 — дизельный, с внутренним смесеобразованием И’воспламенением от соприкосновения с нагретым в результате сильного сжатия воздухом.

Двигатели состоят из кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов и систем охлаждения, смазочной, питания, пуска и зажигания (у карбюраторных двигателей).

Кривошипно-шатунный механизм состоит из неподвижных (блока цилиндров, головки цилиндров, картера, поддона картера) и подвижных (поршней с пальцами и кольцами, шатунов, коленчатого вала с подшипниками, маховика) деталей.

Неподвижные детали. Блок цилиндров (рис. 1) является базовой деталью двигателя и представляет собой общую отливку с картером. В верхней части блока имеются отверстия для установки гильз цилиндров, расположенных в блоке в 2 ряда с углом развала 90°, что позволяет на одной шейке коленчатого вала устанавливать по 2 шатуна. Блок цилиндров двигателя 3M3-53-11 отливают из алюминиевого сплава, а двигателей ЗИЛ-130 и -645 — из серого чугуна. Нижняя часть отливки блока цилиндров является картером, в котором имеются постели для установки коленчатого вала и отверстия для распределительного вала.

Гильзы цилиндров, устанавливаемые на изучаемых двигателях,— мокрого типа (омываемые водой), изготавливают из серого легированного чугуна. Уплотнение гильз в нижней части осуществляется медным кольцом (у двигателя 3M3-53-11) или кольцами из маслобензостойкой резины (у двигателя ЭИЛ-130 кольца, у двигателя ЗИЛ-645 — 3: верхнее кольцо с конической наружной поверхность), нижние — круглого сечения). Для герметизации полостей цилиндров и жидкостной рубашки охлаждения кромки гильз выступают над верхней плоскостью блока на 0,02… 0,09 мм, что обеспечивает необходимое обжатие прокладки головки цилиндров по контурам гильз.

Рис. 1. Блок цилиндров V-образного двигателя: а — вид сверху; б — разрез; 1 —блок цилиндров; 2 — гильза цилиндра; 3 — рубашка охлаждения; 4— головка цилиндров; 5 — клапан; 6 — свеча зажигания; 7 — штанга толкателя; 8 — поршень; 9 — шатун; 10 — коленчатый вал

Головки цилиндров выполнены из алюминиевого сплава (у двигателей 3M3-53-11 и ЗИЛ-130) или чугуна (у двигателей ЗИЛ-645) по одной на каждый ряд цилиндров с вставными седлами и направляющими клапанор.

Охлаждение головки цилиндров осуществляется жидкостью, циркулирующей во внутренней полости головки, которая вместе с внутренними полостями блока цилиндров составляет рубашку охлаждения 3 двигателя. Крепление каждой головки цилиндров к блоку у двигателя 3M3-53-11 осуществляется на шпильках 18-ю гайками (по 6 на каждый цилиндр), у двигателя ЗИЛ-130 — 17-ю болтами (по 5 на каждый цилиндр), у ЗИЛ-645 — 22-я болтами (по 7 на каждый цилиндр). Сверху головка цилиндров закрывается через прокладку крышкой. На правой крышКе двигателя ЗИЛ-645 имеется маслозаливная горловина.

Подвижные детали. Поршни имеют головку, бобышки для установки поршневого пальца и направляющую часть (юбку). На поршне делают кольцевые канавки для установки поршневых колец (рис. 2).

Рис. 2. Детали шатунио-поршневой группы двигателя ЗИЛ-130: 1 — маслосъемные кольца; 2 и 3 — осевой и радиальный расширители; 4 — чугунная вставка; 5 — компрессионные кольца; 6 — стопорное кольцо; 7— поршневой палец; 8 — поршень; 9 — шатун; 10— втулка; 11 — метка; 12 — шатунные вкладыши; 13 — крышка нижней головки шатуна

Поршни отливают из алюминиевого сплава. Направляющая часть поршней — разрезная. При сборке двигателей 3M3-53-11 и ЗИЛ-130 поршень устанавливают разрезом юбки в левую (по ходу автомобиля) сторону. На днище поршней двигателя ЗИЛ-645 имеется стрелка, которая при сборке с шатуном должна быть направлена в сторону, противоположную бобышке на поршневой головке шатуна, а при установке на двигатель должна быть направлена к развалу блока цилиндров.

Поршневые кольца изготовляют из серого чугуна (компрессионные) или стали (маслосъемные). Компрессионные кольца имеют разрезы (замки). На поршнях устанавливаются (у двигателей 3M3-53-11 и ЗИЛ-645) или (у двигателя ЗИЛ-130) компрессионных кольца и одно маслосъемное. Маслосъемные кольца изготовляют составными с пружинными расширителями: у двигателя ЗИЛ-130 маслосъемное кольцо состоит из двух стальных колец и имеет 2 расширителя — радиальный и осевой, у двигателя ЗИЛ-645 один расширитель — радиальный. Рабочая поверхность колец имеет хромовое покрытие.

Поршневые пальцы выполняют пустотелыми из стали и закрепляют в бобышках поршней при помощи стопорных колец. Этот способ крепления позволяет поршневому пальцу поворачиваться в головке шатуна и в бобышках поршня (плавающий палец).

Шатуны изготовляют из стали. Состоит шатун из стержня двутаврового сечения, верхней неразъемной и нижней разъемной головок. В верхнюю головку запрессовывают втулку. Крышка нижней головки шатуна крепится к нему двумя болтами. Переставлять крышки с одного шатуна на другой нельзя, так как шатуны с крышками обрабатывают совместно.

Коленчатый вал (рис. 3) имеет коренных и шатунных шейки, противовесы, фланец для крепления маховика. Осевая фиксация коленчатых валов обеспечивается упорными подшипниками. Противовесы служат для разгрузки коренных подшипников от действия центробежных сил. Для подвода смазки от коренных шеек к шатунным просверлены каналы. На носке вала крепится шестерня привода распределительного вала.

На каждой из четырех шатунных шеек, расположенных под углом 90°, устанавливают по 2 шатуна: один — левого, а другой — правого ряда цилиндров, номера которых указаны на схеме. Вкладыши подшипников коренных шеек изготавливают из стальной ленты, внутреннюю (рабочую) поверхность которой покрывают тонким слоем антифрикционного сплава. У двигателей 3M3-53-11 и ЗИЛ-130 внутренняя поверхность вкладышей изготовлена из высокооловянистого алюминия. Вкладыши двигателя ЗИЛ-645 — трехслойные, с внутренней поверхностью из свинцовистой бронзы.

Рис. 3. Кривошипно-шатунный механизм: а — детали: б — схема расположения шатунов; 1 — болт; 2— шайба; 3 — шкив; 4 — пылеотражатель; 5 — кольцо манжеты; 6 — маслоотражатель; 7 — распределительная шестерня; 8— шестерня привода масляного насоса; 9 — коленчатый вал; 10 и 29 — вкладыши подшипников нижней головки шатуна; 11— шатунный болт; 12 — шатун; 13 — поршневой палец; 14 — стопорное кольцо; 15 — поршень; 16 — маслосъемное кольцо; 17 — компрессионные кольца; 18 и 26 — подшипники коленчатого вала; 19 и 24 — упорные подшипники коленчатого вала; 20 — болт крепления маховика; 21 — штифт; 22 — маховик; 23 — фланец крепления маховика; 25 — коренные шейки; 27—шатунная шейка; 28—противовесы; 30 — крышка шатуна; 31 — шайба; 32 — гайка

Маховик отливают из чугуна и напрессовывают на него стальной зубчатый венец для пуска двигателя стартером.

Маховик одновременно служит ведущим диском сцепления.

Крепление двигателя к раме. Двигатель 3M3-53-11 крепится к раме автомобиля в четырех точках на упругих опорах. Две передние опоры состоят из кронштейнов, привернутых к картеру двигателя, двух резиновых подушек и двух кронштейнов, укрепленных на раме. Задние опоры расположены под приливами картера сцепления на поперечине рамы и состоят из двух резиновых подушек, заключенных в металлические чашки и стянутых болтом.

Двигатели ЗИЛ-130 и -645 крепятся к раме автомобиля в трех точках. Передней опорой является кронштейн, установленный под крышкой распределительных шестерен и крепящийся через резиновые подушки к передней поперечине рамы. Задними опорами являются приливы на картере сцепления (у двигателя ЗИЛ-130) или кронштейны (у двигателя ЗИЛ-645), которые также через резиновые подушки крепятся к кронштейнам рамы.

Рис. 4. Крепление двигателей 3M3-53-1

—

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала и передачи крутящего момента на трансмиссию. Он состоит из неподвижных (блока цилиндров, головки цилиндров, картера, поддона картера) и подвижных (поршней с пальцами и кольцами, шатунов, коленчатого вала с подшипниками, маховика) деталей.

Неподвижные детали. Блок цилиндров является базовой деталью двигателя и представляет собой общую отливку с картером. В верхней части блока имеются отверстия для установки гильз цилиндров. Цилиндры могут располагаться в блоке в один ряд вертикально (двигатель ГАЗ-24) или в два ряда V-образно под углом 90° (двигатели 3M3-53, ЗИЛ-130, КамАЗ). V-образное расположение цилиндров позволяет на одной шатунной шейке коленчатого вала укреплять по два шатуна. Блоки цилиндров двигателей отливают из серого чугуна (ЗИЛ-130, КамАЗ) или алюминиевого сплава (3M3-53, ГАЗ-24).

Рис. 5. Блок цилиндров и схематический разрез V-образного двигателя

Гильзы цилиндров, устанавливаемые в изучаемых двигателях,— мокрого типа (обмываемые водой), изготовляются из чугуна с кислотоупорными чугунными вставками в верхней части для снижения износа. Уплотнение гильз в нижней части осуществляется двумя резиновыми (ЗИЛ-130) или медными (ГАЗ-53, ГАЗ-24) кольцами, а в верхней части — прокладкой головки цилиндров.

Нижняя часть отливки блока цилиндров является картером, в котором имеются постели для установки коленчатого вала и отверстия — для распределительного.

Головки цилиндров отливают из алюминиевого сплава. Они крепятся с помощью болтов и шпилек к блоку цилиндров. Для уплотнения между головкой и блоком цилиндров ставят сталеасбестовую прокладку. Как блок цилиндров, так и его головки имеют двойные стенки, образующие рубашку, в которой циркулирует охлаждающая жидкость.

В рядных двигателях (ГАЗ-24) головка цилиндров одна, а у V-образных (ЗИЛ-130 и 3M3-53) —две, по одной взаимозаменяемой головке на каждый ряд цилиндров. В двигателе КамАЗ-740 каждый цилиндр имеет свою головку.

Подвижные детали. Поршни служат для восприятия при рабочем ходе силы давления газов и ее передачи через поршневой палец и шатун на коленчатый вал. Поршень имеет головку, две бобышки и направляющую часть (юбку). Верхняя часть головки поршня называется днищем. Вследствие неодинакового нагрева головки и юбки поршня (головка больше нагревается, а поэтому и больше расширяется) диаметр головки выполняют меньше диаметра юбки. С внешней стороны головки поршня делают кольцевые канавки для установки поршневых колец.

Поршни отливают из алюминиевого сплава. Направляющая часть поршней (юбка) разрезная. Она имеет овальную форму с увеличенным диаметром в плоскости, перпендикулярной оси поршневого пальца. При сборке двигателя поршень разрезом юбки устанавливают в левую (по ходу автомобиля) сторону.

В головки поршней двигателей ЗИЛ-130 и КамАЗ залита чугунная вставка, в которой проточена канавка для установки верхнего компрессионного кольца.

Поршневые кольца служат для уменьшения утечки газов из цилиндра в картер (компрессионные), а также для удаления излишнего масла со стенок цилиндра (маслосъемные). Кольца изготовляются из серого чугуна (для маслосъемных колец иногда применяется сталь) и имеют разрезы (замки). На поршнях устанавливается по два (двигатели ГАЗ-24, 3M3-53, КамАЗ-740) или три (ЗИЛ-130) компрессионых кольца и одно маслосъемное. Маслосъемное кольцо двигателей ЗИЛ-130 и ГАЗ-24 состоит из двух стальных колец и двух расширителей — осевого ( и радиального. На двигателе КамАЗ-740 маслосъемное кольцо с одним расширителем — радиальным.

Рис. 6. Детали шатунно-поршневой группы:
1 и 5— маслосъемное и компрессионные кольца, 2 и 3 — осевой и радиальный расширители, 4 — чугунная вставка, 6 — стопорное кольцо, 7 — поршневый палец, 8 — поршень, 9 — шатун, 10 — втулка, 11 — метка, 12— шатунные вкладыши, 13— крышка нижней головки шатуна

Поршневой палец служит для подвижного соединения поршня с шатуном. Его изготовляют пустотелым из стали с поверхностной закалкой токами высокой частоты и закрепляют в бобышках поршня с помощью двух стопорных колец. Этот способ крепления позволяет поршневому пальцу поворачиваться в головке шатуна и в бобышках поршня (такой палец называется плавающим).

Шатун служит для передачи силы давления газов от поршня на коленчатый вал при рабочем ходе, а при вспомогательных тактах — от коленчатого вала к поршню. Изготовляется шатун из стали и состоит из стержня двутаврового сечения, верхней неразъемной и нижней разъемной головок. В верхнюю головку запрессовывают бронзовую втулку, а в нижнюю устанавливают шатунные вкладыши.

У V-образных двигателей на одной шатунной шейке устанавливают два шатуна так, чтобы у правого ряда цилиндров номер на шатуне был обращен назад, а у левого — вперед, т. е. должен совпадать с надписью на поршне «вперед».

Коленчатый вал воспринимает силу давления газов от поршней через шатуны и передает крутящий момент на трасмис-сию автомобиля. Он имеет коренные и шатунные шейки, щеки, противовесы, фланец для крепления маховика и носок с внутренней резьбой для ввертывания храповика. Изготовляется коленчатый вал из стали (ЗИЛ-130, КамАЗ-740) или высокопрочного чугуна (3M3-53, ГАЗ-24).

Рис. 7. Коленчатые валы:
а — восьмицилиндрового V-образного двигателя, б — четырехцилиндрового рядного двигателя; 1 и 3— коренные и шатунные шейки, 2 — противовесы, 4 — пробка, 5 — грязеуловитель, 6 — маховик с зубчатым венцом

Противовесы служат для разгрузки коренных подшипников от вредного действия центробежных сил. Для подвода смазки от коренных шеек к шатунным просверлены каналы. Коренными шейками коленчатый вал устанавливается в постели картера и крепится крышками.

У коленчатых валов 8-цилиндровых V-образных двигателей на каждой из четырех шатунных шеек, расположенных под углом 90 устанавливают по два шатуна: один — левого, а другой — правого ряда цилиндров, номера которых указаны на схеме. У двигателей ГАЗ-24 на шатунных шейках, расположенных попарно под углом 180 устанавливают по одному шатуну.

Вкладыши шатунных и коренных шеек коленчатого вала изготовляют из стальной ленты, внутреннюю (рабочую) поверхность которой покрывают тонким слоем антифрикционного сплава. У двигателей 3M3-53, ЗИЛ-130 и ГАЗ-24 рабочая поверхность вкладышей — из высокооловянистого алюминия. Вкладыши шатунов двигателя КамАЗ-740 — трехслойные, с рабочим слоем из свинцовистой бронзы.

Маховик отливают из чугуна. Он служит для вывода поршней из мертвых точек, осуществления вспомогательных тактов, равномерного вращения коленчатого вала, а также пуска двигателя стартером, для чего на обод маховика напрессован стальной зубчатый венец. Кроме того, маховик служит ведущим диском сцепления.

Кривошипно шатунный механизм своими руками

С детства нам знакома технология выпиливания лобзиком. Принцип простой – неподвижная деталь размещается на подставке с технологическим вырезом, распил производится за счет перемещения пилки. Качество работ зависит от твердости рук и умения работника.

В этой статье мы расскажем как сделать лобзиковый станок самостоятельно. Для тех же, кто не хочет заморачиваться и готов купить заводской инструмент, будет полезна статья-обзор Виктора Тагаева — 11 популярных лобзиковых станков

Таким способом можно буквально вырезать кружева из тонких деревянных или пластиковых заготовок. Однако процесс трудоемкий и медленный. Поэтому многие мастера задумывались о малой механизации.

Простая конструкция из прошлого века

Еще в журнале «Юный техник» предлагались чертежи, как сделать лобзиковый станок своими руками. Причем конструкция не предполагает электропривода, привод работает от мускульной силы, как у точильщиков ножей.

Станок состоит из основных частей:

• станина (А)
• рабочий стол (Б) с прорезью для полотна
• система рычагов (В) для удержания пильного полотна
• маховик (Г), который является первичным шкивом привода
• кривошипно-шатунный механизм (Д), совмещенный с вторичным шкивом привода, и приводящий в движение рычаги (В)
• педальный узел (Е) с кривошипно-шатунным механизмом, приводящий в движение маховик (Г)
• натяжитель пильного полотна (Ж)

Ступней ноги мастер приводит в движение маховик (Г). С помощью ременной передачи вращается кривошипно-шатунный механизм (Д), соединенный с нижним рычагом (В). Между рычагами натянута пилка, степень натяжения регулируется талрепом (Ж).

При хорошо сбалансированном маховике, обеспечивается достаточная плавность хода пильного полотна, и подобный самодельный лобзиковый станок позволяет массово выпиливать однотипные заготовки, экономя время и усилия. В те времена пилки для лобзикового станка выпускались в виде плоской ленты однонаправленного действия.

Поэтому для получения узоров сложной формы приходилось вращать заготовку вокруг полотна. Размеры заготовки ограничены длиной рычагов (В).

От механического лобзика до электрического один шаг

Ножной привод не может дать настоящей свободы действий и равномерности хода пилки. Разумнее приспособить для кривошипно-шатунного механизма электродвигатель. Однако, если вы используете настольный лобзиковый станок время от времени, нет смысла изготавливать стационарную конструкцию с собственным мотором.

Можно воспользоваться домашним электроинструментом. Например – шуруповертом с регулятором скорости вращения.
Используются материалы, буквально из деревянных обрезков и старого хлама. Единственная ответственная деталь – станина. Ее лучше изготовить из прочной фанеры толщиной не менее 18 мм.

Все соединения делаем на шурупах по дереву, места стыков можно промазать клеем ПВА. Из того же материала собираем опорный постамент для штанги рычагов. Конструкция опоры не должна иметь люфтов, от ее прочности зависит последующая точность работы всего станка.

Рычажная конструкция собирается из деревянных заготовок. Разумеется, обычные сосновые бруски тут не подойдут. Надо использовать дуб или бук. Пусть вас не пугает стоимость такого материала – для рычагов прекрасно используются ножки от старого стула. Вырезаем наиболее прямые участки – и прочный рычажный механизм готов.

На концах рычагов делаем продольные пропилы, в которые устанавливаем крепления пилки для лобзиковых станков. Само крепление представляет собой металлическую пластину толщиной 2-3 мм с отверстиями. Верхнее отверстие для закрепления в рычаге, нижнее служит для зажима пильного полотна. Для удобства используем барашковые гайки.

В нижнем рычаге аналогичная конструкция в зеркальном исполнении.

Устанавливаем рычажную систему в станину. Задние части рычагов соединяем винтовой стяжкой (талрепом). С ее помощью регулируется натяжение пильного полотна.

Для удобства можно установить поддерживающую пружину. Кроме основной функции, она послужит буфером, смягчающим рывки при возвратно-поступательном движении механизма.

Кривошипно-шатунный механизм изготавливается из фанеры толщиной 10-12 мм. Для закрепления оси вращения используем закладные подшипники, которые усаживаются в подготовленные отверстия в стойках.

Стойки соединяются между собой, образуя прочную опору для маховика. В качестве оси используется обычный болт или шпилька. Класс прочности не меньше 8.

Соединяем маховик с нижним рычагом с помощью шатуна. Он изготавливается из такой же фанеры. Для увеличения длины посадочного места под ось, склеиваем две половинки. Тяги для соединения с рычагом – металлические.

Проверяем ход трапеции – рычаги должны двигаться свободно, натяжение полотна не меняется. Оси вращения можно смазать консистентной смазкой. После совмещения всех осевых соединений, производим окончательное закрепление конструкции.

Следующий этап – изготовление рабочего стола с поворотным механизмом. Поворотная дуга с прорезью выпиливается из фанеры.

Устанавливаем стол на станину, для затяжки поворотного механизма используем барашковую гайку или же изготавливаем удобный маховик из дерева. Поворот столешницы позволит производить распилы пол различными углами.

В качестве привода используется электрический шуруповерт. Патрон соединяется с осью маховика, и мы получаем съемный электромотор. Вы пользуетесь электроприбором как обычно, а когда нужно запустить самодельный лобзиковый станок – подсоединяете шуруповерт к оси маховика.

В качестве регулятора оборотов используем хомут с изменяемым усилием.

Это простое приспособление изготавливается из винтовой затяжки (от настольной лампы или струбцины) и прочного ремешка.

Чертежи для изготовления не требуются, все элементы конструкции делаются «по месту». Работать со станком удобно, несмотря на простоту конструкции.

Можно сделать станок и по этому чертежу, сути это не меняет. Все проверено – работать будет.

Очень поучительное видео английского мастера самоделкина. Подробный рассказ с показом чертежей и демонстрацией изготовления лобзикового станка из фанеры, а в качестве двигателя был применен шуруповерт, так же можно приспособить дрель.

Если вы профессионально занимаетесь выпиливанием – можно изготовить более сложную и надежную конструкцию. Для заготовок подбираем прочные и твердые материалы, чтобы уменьшить паразитные вибрации при работе.

1. Станина вырезается из тяжелой ДСП плиты (можно использовать старую мебель), стойка под рычажную конструкцию из текстолита или оргалита. Сами рычаги изготавливаются из квадратной стальной трубы. Заготовки не обязательно покупать, их можно найти у себя в гараже (сарае) или на пунктах приема вторсырья

1. Крепежные элементы для полотна можно изготовить самостоятельно или подобрать от старого лобзика (ножовки по металлу). Применяются обычные пилки для лобзикового станка по дереву. Закрепить зажимы можно винтами, или при помощи олова и паяльника

1. Не имеет значения, от какого устройства вы возьмете привод. Главное – исправный электродвигатель и работоспособный редуктор. Мощность вам не потребуется, крутящий момент обеспечат передаточные отношения шестерен

Конструкция собирается из штатных элементов редуктора. При необходимости крепление шатуна можно усилить дополнительной вставкой из металла. Все стойки и крепежные элементы выполняются из металла. Так и вибраций меньше, и износа не будет.

1. Материал столешницы не имеет значения, главное жесткость и гладкость. Необходимо предусмотреть поворот вокруг продольной оси. Поэтому рабочая прорезь должна быть длинной

1. Чтобы во время работы ваши руки были свободны, электропривод лучше запускать с помощью ножной кнопки или педали. Вы можете воспользоваться старым приспособлением от швейной машинки или изготовить кнопку самостоятельно

1. Для того чтобы сделать лобзиковый станок более точным, необходимо устранить люфт полотна в точке распила. Для этого устанавливается роликовая направляющая

Ее можно изготовить своими руками опять же из подручных материалов.

Рычаг, поддерживающий направляющую, делается подвижным, чтобы можно было использовать приспособление только при необходимости.

1. Натяжение полотна в данной конструкции осуществляется пружиной. Нижний рычаг обеспечивает возвратно-поступательное движение, а верхний нужен лишь для поддержания пильного полотна

Итог: изготовить электролобзик самостоятельно можно без больших финансовых затрат. Главное определиться с задачами, и выбрать оптимальную конструкцию.

Очень интересный самодельный лобзиковый станок получился у Александра. Пошаговое описание с объяснением размеров деталей смотрите в этом видео.

Практически в любом поршневом двигателе, установленном в автомобиле, тракторе, мотоблоке, используется кривошипно- шатунный механизм. Стоят они и компрессорах для производства сжатого воздуха. Энергию расширяющихся газов, продуктов сгорания очередной порции рабочей смеси, кривошипный механизм преобразует во вращение рабочего вала, передаваемое на колеса, гусеницы или привод мотокосы. В компрессоре происходит обратное явление: энергия вращения приводного вала преобразуется в потенциальную энергию сжимаемого в рабочей камере воздуха или другого газа.

Устройство механизма

Первые кривошипные устройства были изобретены в античном мире. На древнеримских лесопилках вращательное движение водяного колеса, вращаемого речным течением, преобразовывалось в возвратно-поступательной движение полотна пилы. В античности большого распространения такие устройства не получили по следующим причинам:

• деревянные части быстро изнашивались и требовали частого ремонта или замены;
• рабский труд обходился дешевле высоких для того времени технологий.

В упрощенном виде кривошипно-шатунный механизм использовался с XVI века в деревенских прялках. Движение педали преобразовывалось во вращение прядильного колеса и других частей приспособления.

Разработанные в XVIII веке паровые машины тоже использовали кривошипный механизм. Он располагался на ведущем колесе паровоза. Давление пара на поршневое дно преобразовывалось в возвратно- поступательное движение штока, соединенного с шатуном, шарнирно закрепленном на ведущем колесе. Шатун придавал колесу вращение. Такое устройство кривошипно-шатунного механизма было основой механического транспорта до первой трети XX века.

Паровозная схема была улучшена в крейцкопфных моторах. Поршень в них жестко прикреплен к крейцкопфу- штоку, скользящему в направляющих взад и вперед. На конце штока закреплен шарнир, к нему присоединен шатун. Такая схема увеличивает размах рабочих движений, позволяет даже сделать вторую камеру с другой стороны от поршня. Таким образом каждое движение штока сопровождается рабочим тактом. Такая кинематика и динамика кривошипно-шатунного механизма позволяет при тех же габаритах удвоить мощность. Крейцкопфы применяются в крупных стационарных и корабельных дизельных установках.

Элементы, составляющие кривошипно-шатунный механизм, разбивают на следующие типы:

К первым относятся:

• поршень;
• кольца;
• пальцы;
• шатун;
• маховик;
• коленвал;
• подшипники скольжения коленчатого вала.

К неподвижным деталям кривошипно-шатунного механизма относят:

• блок цилиндров;
• гильза;
• головка блока;
• кронштейны;
• картер;
• другие второстепенные элементы.

Поршни, пальцы и кольца объединяют в поршневую группу.

Каждый элемент, равно как и подробная кинематическая схема и принцип работы заслуживают более подробного рассмотрения

Блок цилиндров

Это одна из самых сложных по конфигурации деталь двигателя. На схематическом объемном чертеже видно, что внутри он пронизан двумя непересекающимися системами каналов для подачи масла к точкам смазки и циркуляции охлаждающей жидкости. Он отливается из чугуна или сплавов легких металлов, содержит в себе места для запрессовки гильз цилиндра, кронштейны для подшипников коленвала, пространство для маховика, систем смазки и охлаждения. К блоку подходят патрубки системы подачи топливной смеси и удаления отработанных газов.

Снизу к блоку через герметичную прокладку крепится масляный картер- резервуар для смазки. В этом картере и происходит основная работа кривошипно- шатунного механизма, сокращенно КШМ.

Гильза должна выдерживать высокое давление в цилиндре. Его создают газы, образовавшиеся после сгорания топливной смеси. Поэтому и то место блока, куда гильзы запрессованы, должно выдерживать большие механические и термические нагрузки.

Гильзы обычно изготавливают из прочных сортов стали, реже — из чугуна. В ходе работы двигателя они изнашиваются при капитальном ремонте двигателя могут быть заменены. Различают две основных схемы их размещения:

• сухая, внешняя сторона гильзы отдает тепло материалу блока цилиндров;
• влажная, гильза омывается снаружи охлаждающей жидкостью.

Второй вариант позволяет развивать большую мощность и переносить пиковые нагрузки.

Поршни

Деталь представляет из себя стальную или алюминиевую отливку в виде перевернутого стакана. Скользя по стенкам цилиндра, он принимает на себя давление сгоревшей топливной смеси и превращает его в линейное движение. Далее через кривошипный узел она превращается во вращение коленчатого вала, а затем передается на сцепление и коробку передач и через кардан к колесам. Силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме, приводят транспортное средство или стационарный механизм в движение.

Деталь выполняет следующие функции:

• на такте впуска, двигаясь вниз (или в направлении от коленчатого вала, если цилиндр расположен не вертикально) на, он увеличивает объем рабочей камеры и создает в ней разрежение, затягивающее и равномерно распределяющее по объему очередную порцию рабочей смеси;
• на такте сжатия поршневая группа движется вверх, сжимая рабочую смесь до необходимой степени;
• далее идет рабочий такт, деталь под давлением идет вниз, передавая импульс вращения коленчатому валу;
• на такте выпуска он снова идет вверх, вытесняя отработанные газы в выхлопную систему.

На всех тактах, кроме рабочего, поршневая группа движется за счет коленчатого вала, забирая часть энергии его вращения. На одноцилиндровых двигателях для аккумуляции такой энергии служим массивный маховик, на многоцилиндровые такты цилиндров сдвинуты во времени.

Конструктивно изделие подразделяется на такие части, как:

• днище, воспринимающее давление газов;
• уплотнение с канавками для поршневых колец;
• юбка, в которой закреплен палец.

Палец служит осью, на которой закреплено верхнее плечо шатуна.

Поршневые кольца

Назначение и устройство поршневых колец обуславливается их ролью в работе кривошипных- устройств. Кольца выполняются плоскими, они имеют разрез шириной в несколько десятых частей миллиметра. Их вставляют в проточенные для них кольцевые углубления на уплотнении.

Кольца выполняют следующие функции:

• Уплотняют зазор между гильзой и стенками поршня.
• Обеспечивают направление движения поршня.
• Охлаждают. Касаясь гильзы, компрессионные кольца отводят избыточное тепло от поршня, оберегая его от перегрева.
• Изолируют рабочую камеру от смазочных материалов в картере. С одной стороны, кольца задерживают капельки масла, разбрызгиваемые в картере ударами противовесов щек коленвала, с другой, пропускают небольшое его количество для смазки стенок цилиндра. За это отвечает нижнее, маслосъемное кольцо.

Смазывать необходимо и соединение поршня с шатуном.

Отсутствие смазки в течение нескольких минут приводит детали цилиндра в негодность. Трущиеся части перегреваются и начинают разрушаться либо заклиниваются. Ремонт в этом случае предстоит сложный и дорогостоящий.

Поршневые пальцы

Осуществляют кинематическую связь поршня и шатуна. Изделие закреплено в поршневой юбке и служит осью подшипника скольжения. Детали выдерживают высокие динамические нагрузки во время рабочего хода, а также смены такта и обращения направления движения. Вытачивают их из высоколегированных термостойких сплавов.

Различают следующие типы конструкции пальцев:

• Фиксированные. Неподвижно крепятся в юбке, вращается только обойма верхней части шатуна.
• Плавающие. Могут проворачиваться в своих креплениях.

Плавающая конструкция применяется в современных моторах, она снижает удельные нагрузки на компоненты кривошипно- шатунной группы и увеличивает их ресурс.

Шатун

Эта ответственный элемент кривошипно-шатунного механизма двигателя выполнен разборным, для того, чтобы можно было менять вкладыши подшипников в его обоймах. Подшипники скольжения используются на низкооборотных двигателях, на высокооборотных устанавливают более дорогие подшипники качения.

Внешним видом шатун напоминает накидной ключ. Для повышения прочности и снижения массы поперечное сечение сделано в виде двутавровой балки.

При работе деталь испытывает попеременно нагрузки продольного сжатия и растяжения. Для изготовления используют отливки из легированной или высокоуглеродистой стали.

Коленчатый вал

Преобразование осуществляет с помощь.

Из деталей кривошипно-шатунной группы коленчатый вал имеет наиболее сложную пространственную форму. Несколько коленчатых сочленений выносят оси вращения его сегментов в сторону от основной продольной оси. К этим вынесенным осям крепятся нижние обоймы шатунов. Физический смысл конструкции точно такой же, как и при закреплении оси шатуна на краю маховика. В коленвала «лишняя», неиспользуемая часть маховика изымается и заменяется противовесом. Это позволяет существенно сократить массу и габариты изделия, повысить максимально доступные обороты.

Основные части, из которых состоит коленвал, следующие:

• Шейки. Служат для крепления вала в кронштейнах картера и шатунов на валу. Первые называют коренными, вторые — шатунными.
• Щеки. Образуют колена, давшие узлу свое название. Вращаясь вокруг продольной оси и толкаемые шатунами, преобразуют энергию продольного движения поршневой группы во вращательную энергию коленвала.
• Фронтальная выходная часть. На ней размещен шкив, от которого цепным или ременным приводом крутятся валы вспомогательных систем мотора- охлаждения, смазки, распределительного механизма, генератора.
• Основная выходная часть. Передает энергию трансмиссии и далее — колесам.

Тыльная часть щек, выступающая за ось вращения коленвала, служит противовесом для основной их части и шатунных шеек. Это позволяет динамически уравновесит вращающуюся с большой скоростью конструкцию, избежав разрушительных вибраций во время работы.

Для изготовления коленвалов используются отливки из легких высокопрочных чугунов либо горячие штамповки (поковки) из упрочненных сортов стали.

Картер двигателя

Служит конструктивной основой всего двигателя, к нему крепятся все остальные детали. От него отходят внешние кронштейны, на них весь агрегат прикреплен к кузову. К картеру крепится трансмиссия, передающая от двигателя к колесам крутящий момент. В современных конструкциях картер исполняется единой деталью с блоком цилиндров. В его пространственных рамках и происходит основная работа узлов, механизмов и деталей мотора. Снизу к картеру крепится поддон для хранения масла для смазки подвижных частей.

Принцип работы кривошипно-шатунного механизма

Принцип работы кривошипно — шатунного механизма не изменился за последние три столетия.

Во время рабочего такта воспламенившаяся в конце такта сжатия рабочая смесь быстро сгорает, продукты сгорания расширяются и толкают поршень вниз. Он толкает шатун, тот упирается в нижнюю ось, разнесенную в пространстве с основной продольной осью. В результате под действием приложенных по касательной сил коленвал проворачивается на четверть оборота в четырехтактных двигателях и на пол-оборота в двухтактных. таким образом продольное движение поршня преобразуется во вращение вала.

Расчет кривошипно-шатунного механизма требует отличных знаний прикладной механики, кинематики, сопротивления материалов. Его поручают самым опытным инженерам.

Неисправности, возникающие при работе КШМ и их причины

Сбои в работе могут случиться в разных элементах кривошипно-шатунной группы. Сложность конструкции и сочетания параметров шатунных механизмов двигателей заставляет особенно внимательно относить к их расчету, изготовлению и эксплуатации.

Наиболее часто к неполадкам приводит несоблюдение режимов работы и технического обслуживания мотора. Некачественная смазка, засорение каналов подачи масла, несвоевременная замена или пополнение запаса масла в картере до установленного уровня- все эти причины приводят к повышенному трению, перегреву деталей, появлению на их рабочих поверхностях задиров, потертостей и царапин. При каждой замене масла обязательно следует менять масляный фильтр. В соответствии с регламентом обслуживания также нужно менять топливные и воздушные фильтры.

Нарушение работы системы охлаждения также вызывает термические деформации деталей вплоть до их заклинивания или разрушения. Особенно чувствительны к качеству смазки дизельные моторы.

Неполадки в системе зажигания также могут привести к появлению нагара на поршне и пего кольцах Закоксовывание колец вызывает снижение компрессии и повреждение стенок цилиндра.

Бывает также, что причиной поломки становятся некачественные либо поддельные детали или материалы, примененные при техническом обслуживании. Лучше приобретать их у официальных дилеров или в проверенных магазинах, заботящихся о своей репутации.

Перечень неисправностей КШМ

Наиболее распространенными поломками механизма являются:

• износ и разрушение шатунных и коренных шеек коленвала;
• стачивание, выкрашивание или плавление вкладышей подшипников скольжения;
• загрязнение нагаром сгорания поршневых колец;
• перегрев и поломка колец;
• скопление нагара на поршневом днище приводит к его перегреву и возможному разрушению;
• длительная эксплуатация двигателя с детонационными эффектами вызывает прогорание днища поршня.

Сочетание этих неисправностей со сбоем в системе смазки может вызвать перекос поршней в цилиндрах и заклинивание двигателя. Устранение всех этих поломок связано демонтажом двигателя и его частичной или полной разборкой.

Ремонт занимает много времени и обходится недешево, поэтому лучше выявлять сбои в работе на ранних стадиях и своевременно устранять неполадки.

Признаки наличия неисправностей в работе КШМ

Для своевременного выявления сбоев и начинающих развиваться негативных процессов в кривошипно- шатунной группе полезно знать из внешних признаков:

• Стуки в двигателе, непривычные звуки при разгоне. Звенящие звуки часто бывают вызваны детонационными явлениями. Неполное сгорание топлива во время рабочего такта и взрывообразное его сгорание на такте выпуска приводят к скоплению нагара на кольцах и днище поршня, к ухудшению условий их охлаждения и разрушению. Необходимо залить качественное топливо и проверит параметры работы системы зажигания на стенде.
• Глухие стуки говорят об износе шеек коленвала. В этом случае следует прекратить эксплуатацию, отшлифовать шейки и заменить вкладыши на более толстые из ремонтного комплекта.
• «Поющий» на высокой звонко ноте звук указывает на возможное начало плавления вкладышей или на нехватку масла при повышении оборотов. Также нужно срочно ехать в сервис.
• Сизые клубы дыма из выхлопного патрубка свидетельствуют о избытке масла в рабочей камере. Следует проверить состояние колец и при необходимости заменить их.
• Падение мощности также может вызываться закоксовыванием колец и снижением компрессии.

При обнаружении этих тревожных симптомов не стоит откладывать визит в сервисный центр. Заклиненный двигатель обойдется намного дороже, и по деньгам, и по затратам времени.

Обслуживание КШМ

Чтобы не повредить детали КШМ, нужно соблюдать все требования изготовителя по периодическому обслуживанию и регулярному осмотру автомобиля.

Уровень масла, особенно на не новом автомобиле, следует проверять ежедневно перед выездом. Занимает это меньше минуты, а может сэкономить месяцы ожидания при серьезной поломке.

Топливо нужно заливать только с проверенных АЗС известных брендов, не прельщаясь двухрублевой разницей в цене.

При обнаружении перечисленных выше тревожных симптомов нужно незамедлительно ехать на СТО.

Не стоит самостоятельно, по роликам из Сети, пытаться растачивать цилиндры, снимать нагар с колец и выполнять другие сложные ремонтные работы. Если у вас нет многолетнего опыта такой работы- лучше обратиться к профессионалам. Самостоятельная установка шатунного механизма после ремонта- весьма сложная операция.

Применять различные патентованные средства «для преобразования нагара на стенках цилиндров», «для раскоксовывания» разумно лишь тогда, когда вы точно уверены и в диагнозе, и в лекарстве.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение (например, во вращательное движение коленчатого вала в двигателях внутреннего сгорания), и наоборот.

Состав: 3D-модели деталей, сборка

Софт: КОМПАС-3D 12

Сайт: www

Дата: 2014-11-04

Просмотры: 3 881

205

Добавить в избранное

Еще чертежи и проекты по этой теме:

Софт: КОМПАС-3D 12

Состав: 3D-модели деталей, сборка, файл анимации

Софт: КОМПАС-3D 16

Состав: Модель (кинематический и силовой анализ в пакете MSC.ADAMS), Лист 1 — Структурный и кинематический анализ механизма(КОМПАС-3D V16), Лист 2 — Силовой анализ механизма(КОМПАС-3D V16), Лист 3 — Динамический анализ механизма(КОМПАС-3D V16), Расчеты (кинематики, силового анализа и динамики в Mathcad 14), 3D модель маховика(КОМПАС-3D V16), ПЗ

Софт: КОМПАС-3D 16

Состав: Лист 1 — Структурный и кинематический анализ механизма(КОМПАС-3D V16), Лист 2 — Силовой анализ механизма(КОМПАС-3D V16), Лист 3 — Динамический анализ механизма(КОМПАС-3D V16), Расчеты (кинематики, силового анализа и динамики в Mathcad 14), Модель (кинематический и силовой анализ в пакете MSC. ADAMS), 3D модель маховика(КОМПАС-3D V16), ПЗ

Софт: КОМПАС-3D 14

Состав: 3D Сборка

Софт: КОМПАС-3D 17

Состав: 3D сборка

Дата: 2014-11-04

Просмотры: 3 881

205

Добавить в избранное

НЕТ КОММЕНТАРИЕВ

Оставьте комментарий, отзыв о работе, жалобу (только конкретная критика) или просто поблагодарите автора.

Не открывается архив или чертеж? Прочитайте, перед тем как писать комментарий.

Пожалуйста, войдите, чтобы добавить комментарии.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) двигателей тракторов

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) предназначен для преобразования поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала (КВ). Основными движущимися деталями КШМ являются: поршни с кольцами, поршневые пальцы, шатуны, шатунные и коренные подшипники, маховик.
Поршневая группа деталей дизелей Д-65 и Д-240 сконструирована одинаково.

Рис. 1. Поршень с шатуном (Д-65):

1 — шатунный болт; 2 — крышка головки шатуна; 3 — шатун; 4 — стопорное кольцо; 5 — поршневой палец; 6 — поршень; 7 — маслосъемные кольца; 8 — компрессионные кольца; 9 — верхнее компрессионное кольцо; 10 — втулка верхней головки шатуна; 11 — верхний вкладыш шатуна; 12-нижний вкладыш шатуна; 13 — контровочная пластина

Поршни 6 (рис. 1) изготовлены из алюминиевого сплава с тремя канавками под компрессионные 8, 9 и двумя под маслосъемные 7 кольца. В днище поршня выполнена камера сгорания. В канавках под маслосъемные кольца и ниже этих канавок просверлены отверстия для отвода масла внутрь поршня. По наружному диаметру юбки (в плоскости, перпендикулярной к плоскости поршневого пальца) поршни подразделяются на три размерные группы (табл. 1). Клеймо группы наносится на днище.

Комплектовочные размеры поршней и гильз. Таблица 1.

В комплект на двигатель поршни, шатуны и поршневые пальцы подбирают одинаковой размерной группы. Отклонение в массе поршней и шатунов в комплекте не должно превышать 15 г. По диаметру отверстия под поршневой палец поршни делят на две размерные группы (табл. 2), их маркируют краской на бабышках. Поршневые пальцы 5 полые, стальные. От осевого перемещения они удерживаются разжимными стопорными кольцами 4. установленными в канавки поршня. По наружному диаметру пальцы разделены на две группы (см. табл. 2). Маркировочная краска нанесена на внутренней поверхности пальца.

Комплектовочные размеры поршней и пальцев. Таблица 2.

Поршневые кольца изготовлены из специального чугуна. Верхнее компрессионное кольцо 9 прямоугольного сечения для уменьшения износа хромировано (по наружной поверхности). Второе и третье 8 кольца для улучшения компрессионных качеств имеют на внутренней поверхности торсионные выточки, которые при установке колец должны быть обращены вверх — к днищу поршня. В две нижней канавки поршня установлены маслосъемные 7 кольца скребкового типа (по два в каждую канавку). Верхним в канавке устанавливается кольцо с дренажными окнами на торце, а нижний — без окон; выточки наружной поверхности маслосъемных колец должны быть обращены вниз (к юбке поршня).

Замки поршневых колец располагают на ровном расстоянии по окружности. Нормальный зазор в замке новою кольца, установленного в новую гильзу 0,3…0,7 мм. Поршневые кольца заменяют, если зазор превышает 4 мм, а поршни меняют, если зазор между новым кольцом и канавкой в поршне по высоте превышает 0.4 мм. У дизеля Д-245 несколько иное расположение колец (рис. 2): под верхнее компрессионное кольцо трапецеидальной формы залито чугунную вставку 2, маслосъемное кольцо одно — как и у Д-240 — коробчатого типа.

Рис. 2. Схемы расположения колец на поршнях дизелей Д-245 (а) и Д240 (б):

а) 1 — поршень; 2 — чугунная вставка типа «нирезист»; 3 — верхнее компрессионное кольцо; 4, 5 — компрессионные кольца; 6 — маслосъемное кольцо;
б) 1 — поршень; 2 — верхнее компрессионное кольцо; 3, 4 — компрессионные кольца; 5 — маслосъемное кольцо

Шатуны 3 (см. рис. 1) стальные, штампованные. В верхнюю головку запрессована биметаллическая втулка 10 (стальная со слоем бронзы). Для смазки поршневого пальца в верхней головке шатуна и втулки есть отверстие. По внутреннему диаметру втулки сортируются на две размерные группы: с большим диаметром маркируются черной краской, с меньшими — желтой.

Нижняя головка шатуна разъемная. Разъем выполнен косым для обеспечения прохода нижней части через гильзу при монтаже. Крышка 2 прикреплена к шатуну двумя болтами из высококачественной стали, застопоренными контровочной пластиной 3.

Рис. 3. Детали кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов (Д-65):

1 — заглушка; 2 — шестерня распределительного вала; 3 — упорное кольцо; 4 — упорный фланец распределительного вала; 5 — толкатели; 6 — впускной клапан; 7 — направляющая втулка клапана; 8 — рукоятка декомпрессионного механизма; 9 — валики декомпрессионного механизма; 10-регулировочный винт: 11 — выпускной клапан; 12 — штанги толкателя; 13-поршень; 14-распределительный вал; 15 — втулка; 16 — палец маховика, 17 — шарикоподшипники; 18 — болт; 19 — маховик; 20 — венец; 21 — шатун; 22, 23 — вкладыши коренных подшипников; 24 — шестерня; 25 — маслоотражатель; 26 — коленчатый вал; 27 — шкив; 28 — головка цилиндров; 29 — пружина клапана; 30 — сухарик; 31 — регулировочный винт декомпрессионного механизма; 32 — коромысло клапана.

Коленчатый вал 26 (рис. 3) полноопорный, стальной (имеет пять коренных и четыре шатунных шейки, рабочие поверхности которых закалены токами высокой частоты. В шатунных шейках имеются полости для центробежной очистки масла при вращении вала. Полости закрыты резьбовыми заглушками 1, которые у двигателя должны быть одной группы (номер группы выбит на торце заглушки), чтобы не нарушилась балансировка вала. На первой, четвертой, пятой и восьмой щеках вала дизелей Д-240 и Д-245 закреплены съемные противовесы. Их наличие обусловлено большой частотой вращения коленчатого вала этих дизелей (2200 мин1), вследствие чего центробежные силы сильно возрастают. Установка противовесов значительно уменьшает нагрузки на подшипники. В коренных и шатунных шейках выполнены сверления, по которым подается масло к подшипникам (вкладышам).

На переднем конце вала смонтированы шестерня 24 привода распределения и насоса системы смазки, шкив 27 привода насоса системы охлаждения и генератора, маслоотражатель 25; на заднем — маслоотражатель и маховик 19 с напрессованным на нем зубчатым стальным венцом 20.

Коленчатые валы изготовлены с шейками двух номинальных размеров: для дизелей Д-65 диаметры коренных и шатунных шеек в первом номинале соответственно равны 85,25 мм и 75,25 мм, во втором — 85,0 мм и 75,0 мм; для дизелей Д-240 в первом — 75,25 мм и 68,25 мм, во втором — 75,0 мм и 68,0 мм. Валы с шейками второго стандартного размера имеют на первой щеке обозначение: 2КШ — все шейки вала второго номинала; 2К — коренные второго, а шатунные первого; 2Ш — шатунные второго, а коренные первого.

Вкладыши коренных 23 и шатунных 22 подшипников изготовлены из сталеалюмнневой ленты. От перемещений и проворачивания вкладыши стопорятся выштампованными на них усиками, входящими во фрезеровки в постелях вкладышей в блоке и шатуне. На наружной поверхности вкладыша проставляется товарный знак завода и размер, а на внутренней поверхности усика (выступа) — клеймо (« + » или « — ») группы вкладыша по высоте (вкладыши комплектуют так, чтобы один из них имел на усике знак « + » а другой « — » или оба без маркировки). Отверстия в верхних половинках коренных вкладышей совпадают с маслоподводящими каналами в блоке.

Зазор в подшипниках нового или отремонтированного двигателя в пределах 0,065…0,123 мм для шатунных и 0,070…0,134 мм для коренных. При увеличении зазора в шатунных подшипниках до 0,25 мм и овальности шейки более 0,06 мм или в коренных — соответственно до 0,3 и более 0,1 мм шейки вала шлифуют на соответствующий ремонтный размер.

Осевое перемещение вала ограничивается упорами пятой коренной шейки (допустимое в эксплуатации — 0,5 мм), осевое перемещение нижней головки шатуна допускаемое 0,7 мм. Коленчатый вал и маховик дизеля Д-240 изображены на рис. 4.

Рис. 4. Коленчатый вал с маховиком (Д-240):

1 — коренная шейка; 2 и 12 — щеки; 3 — упорные кольца; 4 — нижний вкладыш коренного подшипника; 5 — маховик; 6 — маслоотражательная шайба; 7 — установочный штифт; 8 — болт; 9 — зубчатый венец; 10 — верхний вкладыш коренного подшипника; 11 — шатунная шейка; 13 — галтель; 14 — противовесы; 15 — болт крепления противовеса; 16 — замковая шайба; 17 — шестерня коленчатого вала; 18 — шестерня привода масляного насоса; 19 — упорная шайба; 20 — болт; 21 — шкив; 22 — канал подвода масла в полость шатунной шейки; 23 — пробка; 24 — полость в шатунной шейке; 25 — трубка для масла.
[Тракторы «Беларус» семейств МТЗ и ЮМЗ. Устройство, работа, техническое обслуживание. Я.Е. Белоконь, А.И. Окоча, Г.В. Шкаровский; Под ред. Я.Е. Белоконя. 2003 г.]

Статьи о КШМ двигателей тракторов: Кривошипно-шатунный механизм; Кривошипно-шатунный механизм двигателя СМД-60; Особенности эксплуатации КШМ; ТО КШМ и ГРМ двигателя трактора; Уход за кривошипно-шатунным механизмом

Кривошипно-ползунковый механизм: Новое в системе Mathematica 9

X

\!\(\* GraphicsBox[{GraphicsGroupBox[GeometricTransformationBox[ {Оттенок[0,05, 0,3, 0,9], EdgeForm[{GrayLevel[0], AbsoluteThickness[ 0,5]}], RectangleBox[{0,7140365793403993, -0,06}, \ {0,9940365793403994, 0,06}], {Уровень серого[0,7], EdgeForm[Нет], RectangleBox[{0.20999999999999996`, -0.11000000000000001`}, \ {1,19, -0,06}], {Уровень серого[0], Абсолютная толщина[0,5], LineBox[{{0.20999999999999996`, -0.06}, {1.19, -0,06}}], {Уровень серого[0,7], EdgeForm[Нет], RectangleBox[{0.20999999999999996`, 0. 11000000000000001`}, \ {1,19, 0,06}], {Уровень серого[0], Абсолютная толщина[0,5], LineBox[{{0.20999999999999996`, 0.06}, {1.19, 0.06}}]}}}}}, {{{1, 0}, {0, 1}}, {0., 0.}}]], GraphicsGroupBox[GeometricTransformationBox[ {Оттенок[0,6, 0,2, 0,7], EdgeForm[{GrayLevel[0], AbsoluteThickness[0,5]}], PolygonBox[СжатыеДанные[» 1:eJxTTMoPSmViYGBQAmIQDQPVIuvch2Yt2c/88lzium/1+z1SfHYoiy3ZP29п L0dJZP9+n6smcqdeL9pvbMJRO/ngtP3abanzvdkX7r/D8t+/99scOA0Th6mD 6YOZAzMXZg/MXpg70OTt0fTbo5lvj2a/PZr77NHcb4/mP3s0/9sbg8Flexj/ et6uN7ybL9vD1CcsKL/8T/cKzF32ZduYs33mX4G5y75R2ZhjDtNVmLvsfzyW Xy4TctUe7t6zP8vWTLgKc5f9nv02q75vvQpzl/2hrxox/Yeuwt2FJr8fTf9+ NPP3o9m/H819+9Hcvx/Nf/vR/L8fAN4bAVc= «]], {Уровень серого[0], AbsolutePointSize[5], PointBox[{0, 0}], PointBox[{0.3, 0}]}}, {{{ 0,6427876096865393, -0,766044443118978}, {0,766044443118978, 0,6427876096865393}}, {0, 0}}]], GraphicsGroupBox[GeometricTransformationBox[ {Уровень серого[0,85], EdgeForm[{Уровень серого[0], Абсолютная толщина[0,5]}], PolygonBox[СжатыеДанные[» 1:eJxTTMoPSmViYGAQBmIQPWsmCKzcD6F37o9ImOJWHz5v/+SUvK0MlsX2ukxV FxzZ5u6fZNEZqavYYr/10OfKaWdn7X/PMvFPBGufffqR/zON90/fz9P8L0Go drJ9CF/s/PLPk/e3PK3IEo6Zbt/0cXqzr2D//j1H9++52DDLvu30scjPzq37 S/nmL7G5NMc+bYnwYqFZpftTjl0pvWE7z361wP/InI8Je3bItb4O3DHPPhQi b58Kla+H6LevgOrvgJhvvwtqfhjEfvsmqP0pEPfZ80PdtwXifvvvUPdrQfxn vwLqP6j/7Vuh/oeGjz0sfABj1Jnp «]], {Уровень серого[0,7], EdgeForm[Нет], RectangleBox[{-0. 1, -0.150000000000000002`}, {0.1, -0.1}], {Уровень серого[0], Абсолютная толщина[0,5], LineBox[{{-0.1, -0.1}, {0.1, -0.1}}], {GrayLevel[0], AbsolutePointSize[5], PointBox[{0, 0}]}}}}, {{{1, 0}, { 0, 1}}, {0, 0}}]], GraphicsGroupBox[GeometricTransformationBox[ {Оттенок[0,6, 0,2, 0,9], EdgeForm[{GrayLevel[0], AbsoluteThickness[0.5]}], PolygonBox[{{0.192836282

178`, 0.14981333293569338`}, { 0,192836282

178`, 0,3098133329356934}, { 0,892836282

17, 0,2778133329356934}, {0,892836282

17, 0,1818133329356934}}], {RGBColor[0,8600000000000001, 0,8960000000000001, 0,95], DiskBox[{0.192836282

178`, 0.2298133329356934}, 0.08], DiskBox[{0,892836282

17, 0,2298133329356934}, 0,048]}, {Уровень серого[0,5], Дискбокс[{0,192836282

178`, 0,2298133329356934}, 0,032], DiskBox[{0.892836282

17, 0.2298133329356934}, 0,0192]}}, {{{0,9445718520491966, 0,32830476133670483`}, {-0,32830476133670483`, 0,9445718520491966}}, {-0,06476025340225089, 0,07604719725552594}}]], {Уровень серого[0], Абсолютная толщина[0,5], Наконечники стрелок[Средний], Стрелка[{{-0,25, 0}, {0,5, 0}}], Стрелка[{{0, -0,05}, {0, 0,6}}], { GraphicsGroupBox[GeometricTransformationBox[ {Уровень серого[0], Абсолютная толщина[0,5], LineBox[{{0, 0,07}, {0, 0,17}}], {Наконечники стрел[{-Маленькие, Маленькие}], ArrowBox[{{0, 0. 12000000000000001`}, {0.3, 0,12000000000000001`}}], LineBox[{{0.3, 0.07}, {0.3, 0.17}}], InsetBox[ StyleBox[«\<\"\\!\\(\\*SubscriptBox[\\(l\\), \\(1\\)]\\)\"\>«, StripOnInput-> Ложь, Размер шрифта->12], {0,15, 0,12000000000000001`}, Фон->Уровень серого[1]]}}, {{{ 0,6427876096865393, -0,766044443118978}, {0,766044443118978, 0,6427876096865393}}, {0, 0}}]], GraphicsGroupBox[GeometricTransformationBox[ {Уровень серого[0], Абсолютная толщина[0,5], LineBox[{{0.192836282

178`, 0.4298133329356934}, { 0,192836282

178`, 0,5298133329356934}}], {Наконечники стрел[{-Маленькие, Маленькие}], ArrowBox[{{0.192836282

178`, 0.4798133329356934}, { 0,892836282

17, 0,4798133329356934}}], LineBox[{{0,892836282

17, 0,4298133329356934}, { 0.892836282

17, 0.5298133329356934}}], InsetBox[ StyleBox[«\<\"\\!\\(\\*SubscriptBox[\\(l\\), \\(2\\)]\\)\"\>«, StripOnInput-> Ложь, Размер шрифта->12], {0,542836282

18, 0,4798133329356934}, Background->GrayLevel[1]]}}, {{{0. 9445718520491966, 0,32830476133670483`}, {-0,32830476133670483`, 0,9445718520491966}}, {-0,06476025340225089, 0,07604719725552594}}]], GraphicsGroupBox[GeometricTransformationBox[ {Уровень серого[0], Абсолютная толщина[0,5], LineBox[{{0, -0,35}, {0, -0,24999999999999997`}}], {Наконечники стрел[{-Маленькие, Маленькие}], Стрелка[{{0, -0,3}, {0,8540365793403993, -0,3}}], LineBox[{{0.8540365793403993, -0.35}, { 0.8540365793403993, -0.24999999999999997`}}], InsetBox[ StyleBox[«\<\"\\!\\(\\*SubscriptBox[\\(z\\), \\(3\\)]\\)\"\>«, StripOnInput-> Ложь, Размер шрифта->12], {0,42701828967019967`, -0,3}, Background->GrayLevel[1]]}}, {{{1, 0}, {0, 1}}, {0., 0.}}]], {Уровень серого[0], Абсолютная толщина[0,5], ГеометрическаяПреобразование[ LineBox[{{0, 0}, {-0.25, 0}}], {{{ 0,6427876096865393, -0,766044443118978}, {0,766044443118978, 0,6427876096865393}}, {0, 0}}], CircleBox[{0, 0}, 0,2, NCache[{Pi, Rational[23, 18] Pi}, {3. 141592653589793, 4.014257279586958}]], ГеометрическаяПреобразование[ LineBox[{ Смещение[{-3, 6}, {-0,2, 0}], Смещение[{0, 0}, {-0,2, 0}], Смещение[{3, 6}, {-0,2, 0}]}], {{{ 0,6427876096865393, -0,766044443118978}, {0,766044443118978, 0,6427876096865393}}, {0, 0}}], {Уровень серого[0], InsetBox[ StyleBox[«\<\"\\!\\(\\*SubscriptBox[\\(\[Alpha]\\), \\(1\\)]\\)\"\>«, StripOnInput-> Ложь, Размер шрифта->12], {-0,2, -0,08}, {-1, 0}, Фон->Уровень серого[1]], LineBox[{{0,192836282

178`, 0,2298133329356934}, { 0,392836282

18, 0,2298133329356934}}], ГеометрическаяПреобразование[ LineBox[{{0.192836282

178`, 0.2298133329356934}, { 0,392836282

18, 0,2298133329356934}}], {{{ 0,9445718520491966, 0,32830476133670483`}, {-0,32830476133670483`, 0,9445718520491966}}, {-0,06476025340225089, 0,07604719725552594}}], CircleBox[{0.192836282

178`, 0.2298133329356934}, 0. 15, { 0, 5,948677009576}], ГеометрическаяПреобразование[ LineBox[{ Смещение[{-3, -6}, {0,342836282

18, 0,2298133329356934}], Смещение [{0, 0}, {0,342836282

18, 0,2298133329356934}], Смещение [{3, -6}, {0,342836282

18, 0,2298133329356934}]}], {{{0,9445718520491964, 0,3283047613367053}, {-0,3283047613367053, 0,9445718520491964}}, {-0,06476025340225089, 0,07604719725552606}}]}, {Уровень серого[0], InsetBox[ StyleBox[«\<\"\\!\\(\\*SubscriptBox[\\(\[Alpha]\\), \\(2\\)]\\)\"\>«, StripOnInput-> Ложь, Размер шрифта->12], {0,192836282

178`, 0,3798133329356934}, {-1, 0}, Фон->Уровень серого[1]]}}}}, {Оттенок[0, 1, 0,8], Абсолютная толщина[2], Непрозрачность[1], Наконечники стрелок[Средний], ArrowBox[{{1.2040365793403993`, 0}, {1.0040365793403994`, 0}}], {Уровень серого[0], InsetBox[ StyleBox[«\<\"F(t)\"\>«, StripOnInput-> Ложь, Размер шрифта->12, FontSlant-> Курсив], {1.2240365793403993`, 0}, {-1, 0}]}}}, Размер изображения-> {470. 6796875, автоматически}, PlotRange->{{-0.5, 1.5}, {-0.47, 0.6}}]\)

Кривошип (механизм) | История Вики

в: Страницы, использующие магические ссылки ISBN, Машиностроение, Ссылки

Файл:Кривошипно-шатунный механизм геометрии sk.png

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

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

Содержание

• 1 История
• 2 примера
  • 2.1 Руками
  • 2.2 Использование ножек
  • 2.3 Двигатели
• 3 Механика
• 4 См. также
• 5 Каталожные номера
  • 5.1 Библиография
• 6 Внешние ссылки

История[]

Файл: Bundesarchiv Bild 135-BB-152-11, Tibetexpedition, Tibeter mit Handmühle.jpg

Тибетец, работающий на печи (1938). Перпендикулярная рукоятка таких вращающихся ручных мельниц работает как рукоятка. ^{[1] [2]}

Эксцентриковый кривошипный механизм появился в Китае с 4 века до н.э. ^[3] Рукоятки с ручным приводом использовались во времена династии Хань (202 г. до н.э. — 220 г. н.э.), в качестве моделей гробниц из глазурованной глины эпохи Хань, изображенных в I веке до н.э., а затем использовались в Китае для наматывания шелка и конопляного прядения, для сельскохозяйственного веялки, для водяного мукопросеивателя, для гидравлического металлургического меха и для колодезной лебедки. ^{[4] [5]} Самое раннее использование кривошипа в машине происходит в веялке с кривошипным приводом в ханьском Китае. ^[6]

Римская железная рукоятка была найдена при раскопках в Августе Раурике, Швейцария. Кусок длиной 82,5 см с ручкой длиной 15 см имеет пока неизвестное назначение и датируется не позднее ок. 250 г. н.э. ^[7] На лесопилке позднего Иераполиса (Малая Азия) 3-го века обнаружены рукоятки, а две каменные лесопилки 6-го века были также найдены в Эфесе, Малая Азия, и Герасе, Иордания. ^[8] В Китае машина с кривошипно-шатунным механизмом появилась в 5 веке, а в 6 веке — кривошипно-шатунная машина с поршневым штоком. ^[3]

Устройство, показанное в каролингской рукописи начала 9 века Утрехтская псалтирь , представляет собой кривошипную рукоятку, используемую с вращающимся точильным камнем. ^[9] Ученые указывают на использование кривошипных рукояток в трепанационных сверлах в работе X века испанского хирурга-мусульманина Абу аль-Касима аль-Захрави (936–1013). ^[9] Бенедиктинский монах Феофил Пресвитер (ок. 1070–ок. 1125) описал кривошипные рукоятки, «используемые при точении литейных стержней», согласно Нидхэму. ^[10]

В мусульманском мире неручной кривошип появляется в середине 9-го века в нескольких гидравлических устройствах, описанных братьями Бану Муса в их Книге гениальных устройств . ^[11] Эти кривошипы с автоматическим управлением появляются в нескольких устройствах, описанных в книге, два из которых имеют действие, близкое к действию коленчатого вала. Автоматическая рукоятка братьев Бану Муса не позволяла бы полностью вращаться, но потребовалась лишь небольшая модификация, чтобы преобразовать ее в коленчатый вал. ^[12] Арабский изобретатель Аль-Джазари (1136–1206) описал кривошипно-шатунную систему во вращающейся машине двух своих водоподъемных машин. ^[13] Его двухцилиндровый насос включал в себя самый ранний известный коленчатый вал, ^[14] , в то время как его другая машина включала первый известный кривошипно-ползунковый механизм. ^[15] Итальянский врач и изобретатель Гвидо да Виджевано (ок. 1280–1349) сделал иллюстрации для байдарки и военной повозки, которые приводились в движение коленчатыми валами и зубчатыми колесами, вращаемыми вручную. ^[16] Кривошип стал обычным явлением в Европе к началу 15 века, его можно увидеть в работах таких людей, как военный инженер Конрад Кьезер (1366–после 1405). ^[16]

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

Примеры[]

Файл:Преобразование вращательного движения в линейное crank.jpg

Кривошипная рукоятка

Файл:CrankPencilShapener.jpg

Ручная рукоятка на точилке для карандашей

Знакомые примеры включают:

Рукой[]

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

С помощью ножек[]

• кривошип, приводящий велосипед в движение с помощью педалей.
• швейная машина с педалью

Двигатели[]

Почти все поршневые двигатели используют кривошипы для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение. Шатуны встроены в коленчатый вал.

Механика[]

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

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

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

где крутящий момент и F сила на шатуне. Для данной силы на кривошипе крутящий момент максимален при углах кривошипа α = 90° или 270° от ВМТ. Когда кривошип приводится в движение шатуном, возникает проблема, когда кривошип находится в верхней мертвой точке (0°) или нижней мертвой точке (180°). В эти моменты цикла кривошипа сила, действующая на шатун, не вызывает крутящего момента на кривошипе. Следовательно, если кривошип неподвижен и находится в одной из этих двух точек, он не может быть приведен в движение шатуном. По этой причине в паровозах, колеса которых приводятся в движение кривошипами, два шатуна крепятся к колесам в точках 9.0 ° друг от друга, так что независимо от положения колес при запуске двигателя по крайней мере один шатун сможет создать крутящий момент для запуска поезда.

См. также[]

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

Ссылки[]

1. ↑ Ritti, Grewe & Kessener 2007, p. 159
2. ↑ Лукас 2005, с. 5, фн. 9
3. ↑ ^{3,0 3,1} Джозеф Нидхэм (1975), «История и человеческие ценности: китайский взгляд на мировую науку и технику», Philosophy and Social Action II (1-2): 1-33 [4], http://citeseerx . ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.122.293&rep=rep1&type=pdf#page=12, получено 13 марта 2010 г. .
4. ↑ Needham 1986, стр. 118–119.
5. ↑ Темпл, Роберт. (1986). Гений Китая: 3000 лет науки, открытий и изобретений , с. 46. ​​С нападающим Джозефом Нидхэмом. Нью-Йорк: Саймон и Шустер, Inc. ISBN 0671620282.
6. ↑ Н. Сивин (август 1968 г.), «Обзор: Наука и цивилизация в Китае Джозефа Нидхэма», Журнал азиатских исследований (Ассоциация азиатских исследований) 27 (4): 859-864 [862 ], http://www.jstor.org/stable/2051584
7. ↑ Лаур-Беларт 1988, с. 51–52, 56, рис. 42
8. ↑ Ритти, Греве и Кессенер 2007, с. 161
9. ↑ ^{9,0 9,1} Needham 1986, p. 112.
10. ↑ Needham 1986, стр. 112–113.
11. ↑ А. Ф. Л. Бистон, М. Дж. Л. Янг, Дж. Д. Латам, Роберт Бертрам Сержант (1990), Кембриджская история арабской литературы , Cambridge University Press, с. 266, ISBN 0521327636
12. ↑ Бану Муса, Дональд Рутледж Хилл (1979), Книга гениальных устройств (Китаб аль-Хиял) , Springer, стр. 23-4, ISBN 08339
13. ↑ Ахмад И Хассан. Кривошипно-шатунная система в машине с непрерывным вращением.
14. ↑ Салли Ганчи, Сара Ганчер (2009), Ислам и наука, медицина и технологии , The Rosen Publishing Group, p. 41, ISBN 1435850661
15. ↑ Лотфи Ромдхан и Саид Зеглул (2010), «Аль-Джазари (1136–1206)», History of Mechanism and Machine Science (Springer) 7 : 1-21, doi: 10.1007/978-90- 481-2346-9, ISBN 978-90-481-2346-9, ISSN 1875-3442
16. ↑ ^{16,0 16,1} Needham 1986, p. 113.

Библиография. 1–30

 

Лаур-Беларт, Рудольф (1988), Führer durch Augusta Raurica (5-е изд.), августа

Нидхэм, Джозеф (1991), Наука и цивилизация в Китае: Том 4, Физика и физические технологии: Часть 2, Машиностроение , издательство Кембриджского университета, ISBN 0521058031 .

Ритти, Тулия; Греве, Клаус; Кессенер, Пол (2007), «Рельеф каменной лесопилки с водным приводом на саркофаге в Иераполисе и ее последствия», Journal of Roman Archaeology 20 : 138–163  

Внешние ссылки []

• Crank: гипервидео конструкции и работы четырехцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, любезно предоставленное Ford Motor Company
• Цифровая библиотека кинематических моделей для проектирования (KMODDL) — фильмы и фотографии сотен работающих моделей механических систем в Корнельском университете. Также включает электронную библиотеку классических текстов по механическому дизайну и инженерии.

Контент сообщества доступен по лицензии CC-BY-SA, если не указано иное.

Кривошип (механизм) — 3D-анимация

См. также: Ползун и кривошипный механизм

Кривошип представляет собой рычаг, прикрепленный под прямым углом к ​​вращающемуся валу, посредством которого возвратно-поступательное движение передается валу или принимается от него. Он используется для преобразования кругового движения в возвратно-поступательное или наоборот. Рычаг может быть изогнутой частью вала или прикрепленным к нему отдельным рычагом или диском. К концу кривошипа шарниром прикреплен стержень, обычно называемый шатуном (шатуном). Конец стержня, прикрепленный к кривошипу, движется круговым движением, в то время как другой конец обычно вынужден двигаться линейным скользящим движением.

Этот термин часто относится к рукоятке с приводом от человека, которая используется для ручного поворота оси, например, в шатуне велосипеда или в скобе и дрели. В этом случае рука или нога человека служит шатуном, прикладывающим возвратно-поступательную силу к кривошипу. Обычно есть штанга, перпендикулярная другому концу руки, часто со свободно вращающейся ручкой или прикрепленной педалью.

Содержимое

• 1 Примеры
  • 1.1 Рукоятки с ручным приводом
  • 1.2 Кривошипные рукоятки с ножным приводом
  • 1. 3 Двигатели
• 2 Механика
• 3 История
  • 3.1 Хан Китай
  • 3.2 Римская империя
  • 3.3 Средневековый Ближний Восток
  • 3.4 Средневековая Европа
  • 3.5 Ренессанс Европа
  • 3,6 20 век
• 4 Коленчатая ось
• 5 См. также
• • 6.1 Библиография

Примеры

Известные примеры включают:

Ручные рукоятки

• Механическая точилка для карандашей
• Рыболовная катушка и другие катушки для кабелей, проводов, канатов и т. д.
• Окно автомобиля с ручным управлением
• Столярная скоба представляет собой составной кривошип .
• Набор кривошипов, который приводит в движение ручной велосипед через рукоятки.

Шатуны с ножным приводом

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

Двигатели

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

Механика

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

x=rcos⁡α+l{\displaystyle x=r\cos\alpha +l}

где x — расстояние конца шатуна от оси кривошипа, l — длина шатуна, r — длина кривошипа, а α — угол кривошипа, измеренный от верхней мертвой точки (ВМТ). Технически возвратно-поступательное движение шатуна отличается от синусоидального движения из-за изменения угла шатуна во время цикла и выражается (см. Уравнения движения поршня) как: 9{2}\alpha }}}

Эта разница становится существенной в высокоскоростных двигателях, которым могут потребоваться уравновешивающие валы для уменьшения вибрации из-за этого «вторичного дисбаланса».

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

τ = Frsin⁡ (α + β) {\ displaystyle \ tau = Fr \ sin (\ alpha + \ beta) \,}

, где τ {\ displaystyle \ tau \,} — крутящий момент, а 9{2}\alpha }}}}

Например, для длины штока 6 дюймов и радиуса кривошипа 2 дюйма численное решение приведенного выше уравнения находит минимум скорости (максимальная скорость движения вниз) при угле кривошипа 73,17615° после ВМТ. . Затем, используя закон синусов треугольника, обнаруживается, что угол между кривошипом и шатуном составляет 88,21738 °, а угол шатуна составляет 18,60647 ° от вертикали (см. Уравнения движения поршня # Пример).

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

История

Эксцентрично установленная рукоятка вращающейся ручной мельницы, которая появилась в 5 веке до н.э. в кельтиберской Испании и в конечном итоге распространилась по всей Римской империи, представляет собой рукоятку. ^{[3] [1] [2]}

Хань Китай

Первые рукоятки с ручным приводом появились в Китае во времена династии Хань (202 г. изображение, и впоследствии использовался в Китае для наматывания шелка и конопли, для сельскохозяйственного веялки, в водяном сите для муки, для металлургических мехов с гидравлическим приводом и в брашпиле колодца. ^[4] Однако потенциал кривошипа по преобразованию кругового движения в возвратно-поступательное, похоже, так и не был полностью реализован в Китае, и кривошип, как правило, отсутствовал в таких машинах до начала 20-го века. ^[5]

Римская империя

См. также: Римские технологии и Список римских водяных мельниц

Римская кривошипная рукоятка из Августы Раурики, датируемая II веком. ^[6]

Римская железная рукоятка неизвестного назначения, датируемая II веком нашей эры, была раскопана в Августе Раурике, Швейцария. На одном конце куска длиной 82,5 см установлена ​​бронзовая ручка длиной 15 см, другая ручка утеряна. ^{[6] [7]}

A ок. Настоящая железная рукоятка длиной 40 см вместе с парой разбитых жерновов диаметром 50–65 см и различными железными изделиями была раскопана в Ашхайме, недалеко от Мюнхена. Римская мельница с кривошипным приводом датируется концом 2 века. ^[8] Часто цитируемая современная реконструкция ковшового цепного насоса, приводимого в движение ручными маховиками кораблей Неми, была отвергнута как «археологическая фантазия». ^[9]

Доказательства наличия кривошипа в сочетании с шатуном появляются на лесопилке Иераполиса в Малой Азии с 3-го века и двух каменных лесопилках в Герасе, Римская Сирия, и Эфесе, Малая Азия (оба 6 век). ^[10] На фронтоне мельницы Иераполиса показано водяное колесо, приводимое в движение мельничной дорожкой, приводящее в действие через зубчатую передачу две рамные пилы, которые разрезают прямоугольные блоки с помощью каких-то шатунов и, по механической необходимости, кривошипов. . Сопроводительная надпись на греческом языке. ^[11]

Кривошипно-шатунные механизмы двух других археологически засвидетельствованных лесопилок работали без зубчатой ​​передачи. ^{[12] [13]} В древней литературе есть упоминание о работах поэта Авзония конца 4-го века с водяными мраморными пилами недалеко от Трира, ныне Германия; ^[10] Примерно в то же время эти типы мельниц, по-видимому, также указаны христианским святым Григорием Нисским из Анатолии, демонстрируя разнообразное использование гидроэнергии во многих частях Римской империи ^[14] Три находит сдвиг даты изобретения кривошипно-шатунного механизма на целое тысячелетие. ^[10] По словам Туллии Ритти, Клауса Греве и Пола Кессенера:

С кривошипно-шатунной системой, все элементы для построения паровой машины (изобретена в 1712 г.) — эолипил Героя (производящий силу пара), цилиндр и поршень (в металлических силовых насосах), обратные клапаны (в водяных насосах ), зубчатые передачи (в водяных мельницах и часах) — были известны еще во времена Римской империи. ^[15]

Средневековый Ближний Восток

Кривошип появляется в середине 9-го века в нескольких гидравлических устройствах, описанных братьями Бану Муса в их Книге гениальных устройств . ^[16] Эти устройства, однако, совершали только частичные вращения и не могли передавать большую мощность, ^[17] , хотя для преобразования его в коленчатый вал потребовалась бы лишь небольшая модификация. ^[18]

Аль-Джазари (1136–1206) описал кривошипно-шатунную систему во вращающейся машине двух своих водоподъемных машин. ^[19] Его двухцилиндровый насос включает коленчатый вал, ^[20] включает как кривошипный механизм, так и механизм вала. ^[21]

Средневековая Европа

См. также: Средневековые технологии

Кривошип стал обычным явлением в Европе к началу 15 века, что можно увидеть в работах таких людей, как военный инженер Конрад Кайзер (1366–после 1405). ^[22] Вращающийся точильный камень — самое раннее его изображение — ^[23] , который приводится в действие кривошипной рукояткой, показан в каролингской рукописи Утрехтская псалтирь ; рисунок пером около 830 года восходит к позднему античному оригиналу. ^[24] В музыкальном трактате, приписываемом аббату Одо из Клюни (ок. 878−942 гг.), описывается ладовый струнный инструмент, звук которого звучал с помощью колеса из смолы, вращаемого рукояткой; позже это устройство появляется в двух иллюминированных рукописях XII века. ^[23] Есть также два изображения Фортуны, крутящей колесо судьбы из этого и следующего веков. ^[23]

Использование кривошипных рукояток в трепанационных сверлах было описано в 9-м издании 1887 г.0075 Dictionnaire des Antiquités Grecques et Romaines за заслуги испанского хирурга-мусульманина Абу аль-Касима аль-Захрави; однако существование такого устройства не может быть подтверждено оригинальным освещением, и поэтому его следует не принимать во внимание. ^[25] Монах-бенедиктинец Феофил Пресвитер (ок. 1070–1125) описал кривошипные рукоятки, «используемые при токарной обработке литейных стержней». ^[26]

Итальянский врач Гвидо да Виджевано (ок. 1280–1349 гг.), планируя новый крестовый поход, нарисовал гребную лодку и военные повозки, которые приводились в движение составными кривошипами и зубчатыми колесами, вращаемыми вручную (в центре изображение). ^[27] В Псалтири Латтрелла , датируемой примерно 1340 годом, описывается точильный камень, который вращался с помощью двух кривошипов, по одному на каждом конце его оси; зубчатая ручная мельница с одним или двумя кривошипами появилась позже, в 15 веке; ^[28]

Средневековые подъемные краны иногда приводились в движение рукоятками, хотя чаще лебедками. ^[29]

Ренессанс Европа

См. также: Технологии эпохи Возрождения

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

Кривошип стал обычным явлением в Европе к началу 15 века, его часто можно увидеть в работах таких специалистов, как немецкий военный инженер Конрад Кайзер. ^[28] Устройства, изображенные в книге Kyeser Bellifortis , включают кривошипные лебедки (вместо спицованных колес) для натягивания осадных арбалетов, кривошипную цепь ковшей для подъема воды и кривошипы, прикрепленные к колесу колоколов. ^[28] Kieser также оснастил винты Архимеда для подъема воды кривошипной рукояткой, новшество, которое впоследствии заменило древнюю практику работы с трубой путем наступания. ^[30] Самое раннее свидетельство оснащения колодезного подъемника кривошипами находится на миниатюре ок. 1425 в немецком Hausbuch Фонда Менделя . ^[31]

Первые изображения сложной рукоятки плотницкой скобы появляются между 1420 и 1430 годами в различных северноевропейских произведениях искусства. ^[32] Быстрое внедрение составного кривошипа можно проследить в работах Анонима гуситских войн, неизвестного немецкого инженера, пишущего о состоянии военной техники того времени: во-первых, шатун, прикладной к кривошипам, снова появились, во-вторых, кривошипы с двойным составом также стали оснащаться шатунами и, в-третьих, для этих кривошипов использовался маховик, чтобы вывести их из «мертвой точки».

На одном из рисунков Анонимуса гуситских войн изображена лодка с парой гребных колес на каждом конце, вращаемых людьми, управляющими сложными рукоятками (см. выше). Эта концепция была значительно улучшена итальянцем Роберто Вальтурио в 1463 году, который изобрел лодку с пятью комплектами, в которой все параллельные кривошипы соединены с единым источником энергии одним шатуном. Эту идею также подхватил его соотечественник Франческо ди Джорджио. . ^[33]

Водоподъемный насос с кривошипно-шатунным механизмом (Георг Андреас Бёклер, 1661 г.)

В Италии эпохи Возрождения самые ранние свидетельства существования сложной кривошипной рукоятки и шатуна можно найти в альбомах Такколы, но это устройство до сих пор не понимается с точки зрения механики. ^[34] Четкое представление о движении кривошипа демонстрирует чуть позже Пизанелло, нарисовавший привод с поршневым насосом. водяным колесом и приводился в действие двумя простыми кривошипами и двумя шатунами. ^[34]

В 15 веке также были введены кривошипно-реечные устройства, называемые кранкинами, которые устанавливались на приклад арбалета как средство приложения еще большей силы при натягивании стрелкового оружия (см. справа). . ^[35] В текстильной промышленности внедрены кривошипные катушки для намотки мотков пряжи. ^[28]

Около 1480 г. раннесредневековый вращающийся точильный камень был усовершенствован педалью и кривошипно-шатунным механизмом. Кривошипы, установленные на тележках, впервые появляются на немецкой гравюре 1589 года. 9Только 0075 Разнообразные и искусственные машины 1588 года изображает восемнадцать экземпляров, число которых увеличивается в Theatrum Machinarum Novum Георга Андреаса Бёклера до 45 различных машин, что составляет одну треть от общего числа. ^[37]

20 век

В начале 20 века на некоторых машинах использовались шатуны; например, почти все фонографы до 1930-х годов приводились в действие заводными двигателями с заводными рукоятками. В поршневых двигателях используются кривошипы для преобразования линейного движения поршня во вращательное движение. Двигатели внутреннего сгорания автомобилей начала 20-го века обычно запускались с помощью рукоятки (известной как пусковые рукоятки в Великобритании), прежде чем электрические стартеры стали широко использоваться.

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

• Первое: Убедитесь, что рычаг переключения передач находится в нейтральном положении.
• Секунда: Педаль сцепления разблокирована, а сцепление включено. Педаль тормоза максимально выдвинута вперед, тормозя заднее колесо.
• В-третьих: обратите внимание на то, чтобы рычаг управления искрой, который является коротким рычагом, расположенным в верхней части рулевого колеса с правой стороны, был максимально отведен назад к водителю, а длинный рычаг в верхней части рулевой колонки управляет карбюратором. толкается вперед примерно на один дюйм от своего запаздывающего положения.
• Четвертое: Поверните ключ зажигания в точку с маркировкой «В» или «М»
• Пятое: Установите регулятор карбюратора на рулевой колонке в положение с пометкой «СТАРТ». Убедитесь, что в карбюраторе есть бензин. Проверьте это, нажимая на маленький штифт, выступающий из передней части чаши, пока карбюратор не заполнится. Если он не заливает, это показывает, что топливо не подается в карбюратор должным образом, и нельзя ожидать, что двигатель запустится. См. инструкции на стр.