15Дек

Угол между шатунными шейками коленчатого вала: Угол между шатунными шейками коленчатого вала

Содержание

Коленчатый вал и шатунно-поршневая группа дизеля Камаз-740

_______________________________________________________________________________________

Коленвал дизельных двигателей Камаз-740

Коленвал Камаз 740 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 коленвала Камаз-740 присоединяются два шатуна: один для правого и один для левого рядов цилиндров.


Коленвал Камаз-740 (рис.1)

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 Камаз-740 имеет шесть противовесов, отштампованных заодно со щеками коленвала.

Кроме основных противовесов, имеются два дополнительных съемных противовеса 1 и 2, напрессованных на вал, при этом их угловое расположение относительно коленчатого вала определяется шпонками 5 и 6. В расточку хвостовика коленвала Камаз-740 запрессован шариковый подшипник.


Рис.2. Установка упорных полуколец и вкладышей подшипников коленвала Камаз-740

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 Камаз-740 ввернут жиклер 8,через калиброванное отверстие которого осуществляется смазка шлицевого валика отбора мощности на привод гидромуфты.

От осевых перемещений коленчатый вал Камаз-740 зафиксирован двумя верхними полукольцами 1 и двумя нижними полукольцами 2 (рис. 2), установленными в проточках задней коренной опоры блока цилиндров,так,что сторона с канавками прилегает к упорным торцам вала.

На переднем и заднем носках коленвала Камаз 740 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 Камаз-740 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 прессформе.

Установка маховика и манжеты уплотнения коленчатого вала Камаз-740 (рис.3)

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 коленвала Камаз-740 : коренных 95+0.011 мм, шатунных 80±0,0095 мм. Для восстановления двигателя Камаз-740 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 Камаз-740, 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 Камаз-740 изготовлены из стальной ленты, покрытой слоем свинцовистой бронзы толщиной 0.3 мм, слоем свинцово-оловянистого сплава толщиной 0.022 мм и слоем олова толщиной 0.003 мм.

Верхние 3 (рис. 2) 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 Камаз-740 фиксируются выступами (усами), входящими в пазы, предусмотренные в постелях блока, крышках подшипников и в постелях шатуна.

Вкладыши Камаз-740 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 Камаз-740 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.

Маховик Камаз-740 закреплен восемью болтами 7 (рис. 3), изготовленными из легированной стали с двенадцатигранной головкой, на заднем торце коленчатого вала и точно зафиксирован двумя штифтами и установочной втулкой.

С целью исключения повреждения поверхности маховика Камаз-740 под головки болтов устанавливается шайба 6 (рис. 3). На обработанную цилиндрическую поверхность маховика напрессован зубчатый венец, с которым входит в зацепление шестерня стартера при пуске двигателя.

При выполнении регулировочных работ по установке угла опережения впрыска топлива и величин тепловых зазоров в клапанах маховик Камаз-740 фиксируется при помощи фиксатора.

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.

Двигатели Камаз-740 могут комплектоваться различными типами сцеплений.

Установка гасителя крутильных колебаний коленчатого вала (рис.4)

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 Камаз-740 закреплен восемью болтами 2 (рис. 4) на переднем носке коленчатого вала. С целью исключения повреждения поверхности корпуса гасителя под болты устанавливается шайба 5.

Гаситель Камаз-740 состоит из корпуса 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 Камаз-740 находится высоковязкостная силиконовая жидкость, дозировано заправленная перед заваркой крышки. Центровка гасителя осуществляется шайбой, приваренной к корпусу.

Гашение крутильных колебаний коленчатого вала Камаз-740 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.

Поршневая группа и шатуны дизеля Камаз-740

Шатун Камаз-740 стальной, кованый, стержень имеет двутавровое сечение. Верхняя головка шатуна неразъемная, нижняя выполнена с прямым и плоским разъемом.

Шатун окончательно обрабатывают в сборе с крышкой, поэтому крышки шатунов не взаимозаменяемы. В верхнюю головку шатуна Камаз-740 запрессована сталебронзовая втулка, а в нижнюю установлены сменные вкладыши.

Крышка нижней головки шатуна Камаз-740 крепится с помощью гаек, навернутых на болты, предварительно запрессованные в стержень шатуна. На крышке и стержне шатуна нанесены метки спаренности — трехзначные порядковые номера. Кроме того на крышке шатуна выбит порядковый номер цилиндра.

Поршень Камаз-740 отлит из алюминиевого сплава со вставкой из износостойкого чугуна под верхнее компрессионное кольцо.

В головке поршня Камаз-740 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 Камаз-740 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.

Поршни Камаз-740 комплектуются 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 Камаз-740, 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 Камаз-740 разбиты на четыре группы 10, 20, 30 и 40.

Каждая последующая группа от предыдущей отличается на 0,11 мм. В запчасти Камаз-740 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 Камаз-740 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 Камаз740.10 и 7403.10 недопустима. Допускается установка поршней с поршневыми кольцами двигателей 740.13 и 740.14 на двигатель 740.11.

Компрессионные кольца Камаз-740 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.

Компрессионные кольца Камаз-740 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 Камаз-740 покрыта молибденом и имеет бочкообразную форму. На рабочую поверхность второго компрессионного и маслосъемного колец нанесен хром.

Ее форма на втором кольце Камаз-740 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 Камаз-740 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 поршневой группы Камаз-740 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 Камаз-740 входят:

— поршень;

— поршневые кольца;

— поршневой палец;

— стопорные кольца поршневого пальца;

— гильза цилиндра;

— уплотнительные кольца гильзы цилиндра.

Форсунки охлаждения Камаз-740 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 Камаз-740 необходимо контролировать правильность положения трубки форсунки относительно гильзы цилиндра и поршня. Контакт с поршнем недопустим.

Поршень с шатуном Камаз-740 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.

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

ВАЗ 2108 | Номинальные и ремонтные размеры деталей и пределы допустимых износов

впускной клапан

выпускной клапан

Наружный диаметр седла клапана, мм

37,2

32,4
(32,8 для DS выпуска до сентября 1985 г.)

Ширина рабочей фаски, мм

2,0

2,4

Заглубление плоскости седла относительно плоскости головки блока, мм

9,2

9,7

Угол фаски, град

45

45

Угол верхнего конуса, град

30

30

Диаметр отверстия в направляющих втулках клапанов, мм

8,013 – 8,035

8,013 – 8,035

Предельно допустимый зазор между стержнем клапана и направляющей втулкой, мм

1,0

1,3

Диаметр тарелки клапана, мм

28,0

33,0

Диаметр стержня клапана, мм

7,97

7,95

Максимальная допустимая при шлифовке ширина рабочей фаски, мм

3,5

шлифовке не подлежит

Минимальная высота тарелки клапана до фаски, мм

0,5

шлифовке не подлежит

Длина клапана, мм:
  – номинальная

98,7 (91,0 для двигателя NP)

98,5 (90,8 для двигателя NP)

  – минимальная

98,2 (90,5 для двигателя NP)

98,0 (90,3 для двигателя NP)

Угол рабочей фаски клапана, град

45

45

Зазор между кулачками распределительного вала и регулировочными шайбами толкателей клапанов, мм:
  – при температуре охлаждающей жидкости 35° С

0,25 ± 0,05

0,45 ± 0,05

  – при температуре охлаждающей жидкости 20° С

0,20 ± 0,05

0,40 ± 0,05

Зазор между поршнем и цилиндром двигателя, мм

0,03

Максимально допустимый зазор между поршнем и цилиндром, мм

0,08

Диаметр цилиндров, мм:
  – номинальный

81,01

  – 1-й ремонтный

81,26

  – 2-й ремонтный

81,51

  – 3-й ремонтный

82,01

Диаметр шеек коленчатого вала, мм:

коренных

шатунных

  – номинальный

54,0-0,022 -0,042

47,8-0,022 -0,042

  – 1-й ремонтный

53,75-0,022 -0,042

47,55-0,022 -0,042

  – 2-й ремонтный

53,5-0,022 -0,042

47,3-0,022 -0,042

  – 3-й ремонтный

53,2-0,022 -0,042

47,05-0,022 -0,042

Диаметр вкладышей подшипников, мм:
  – номинальный

53,96 – 53,98

47,76 – 47,79

  – 1-й ремонтный

53,71 – 53,73

47,51 – 47,53

  – 2-й ремонтный

53,46 – 53,48

47,26 – 47,29

  – 3-й ремонтный

53,21 – 53,23

47,01 – 47,03

Максимальная допустимая овальность, мм

0,03

Осевой зазор коленчатого вала, мм:
  – номинальный

0,07 – 0,17

  – максимальный допустимый

0,25

Зазор между коренными вкладышами и шейками коленчатого вала, мм:
  – номинальный

0,03 – 0,08

  – предельно допустимый

0,17

Диаметр поршня, мм:
  – номинальный

80,98

  – 1-й ремонтный

81,23

  – 2-й ремонтный

81,48

  – 3-й ремонтный

81,98

Глубина выемки в головке поршня, мм

DR 8,1

DS, NP4,4

Длина поршневого пальца, мм

57 (54 выпуска до июля 1985 г.)

Зазор в замке поршневых колец, мм:

компрессионное

маслосъемное

  – номинальный

0,3 – 0,45

0,25 – 0,5

  – предельно допустимый

1,0

1,0

Зазор между кольцами и канавкой в поршне, мм:
  – номинальный

0,02 – 0,05

  – предельно допустимый

1,05

Предельно допустимый зазор между шатунными вкладышами и шейками коленчатого вала, мм

0,12

Предельно допустимый осевой зазор шатуна на шейке коленчатого вала, мм

0,37

Предельно допустимый осевой зазор распределительного вала при снятых толкателях, мм

0,15

Радиальное биение шеек распределительного вала, мм, не более

0,01

Диаметр шеек распределительного вала, мм:
  – номинальный

26,0

  – ремонтный

25,75

Минимальная высота головки блока, мм

132,6

Зазор между зубьями шестерен масляного насоса, мм:
  – номинальный

0,05

  – предельно допустимый

0,2

Зазор между наружным диаметром шестерен и корпусом насоса, мм

0,15

впускной клапан

выпускной клапан

Наружный диаметр седла клапана, мм

37,2

30,8

Ширина рабочей фаски, мм

2,0

2,0

Заглубление плоскости седла относительно плоскости головки блока, мм

9,6

9,0

Угол фаски, град

45

45

Угол верхнего конуса, град

30

30

Диаметр отверстия в направляющих втулках клапанов, мм

8,013 – 8,035

8,013 – 8,035

Предельно допустимый зазор между стержнем клапана и направляющей втулкой, мм

1,0

1,3

Диаметр тарелки клапана, мм

38,0

33,0

Диаметр стержня клапана, мм

7,97

7,95

Максимальная допустимая при шлифовке ширина рабочей фаски, мм

3,5

шлифовке не подлежит

Минимальная высота тарелки клапана до фаски, мм

0,5

шлифовке не подлежит

Длина клапана, мм:
  – номинальная

91,0

90,8

  – минимальная

90,05

90,3

Угол рабочей фаски клапана, град

45

45

Зазор между кулачками распределительного вала и регулировочными шайбами толкателей клапанов, мм:
  – при температуре охлаждающей жидкости 35° С

0,25 ± 0,05

0,45 ± 0,05

  – при температуре охлаждающей жидкости 20° С

0,20 ± 0,05

0,40 ± 0,05

Максимальный допустимый зазор между поршнем и цилиндром, мм

0,07

Диаметр цилиндра, мм:
  – двигатели 1,9 л и 2,2 л:
     • номинальный

79,51

     • 1-й ремонтный

79,76

     • 2-й ремонтный

80,01

     • 3-й ремонтный

80,51

  – двигатели 2,0 л и 2,3 л:
     • номинальный

81,01 (82,51 для двиг. NF)

     • 1-й ремонтный

81,26 (82,76 для двиг. NF)

     • 2-й ремонтный

81,51 (83,01 для двиг. NF)

Диаметр вкладышей подшипников, мм:

коренных

шатунных

  – номинальный

57,96 – 57,98

45,96 – 45,98
(47,76 – 47,78 двигатели 2 л с июля 1983 г. остальные не турбо с июля 1984 г.)

  – 1-й ремонтный

57,71 – 57,73

45,71 – 45,73
(47,51 – 47,53
двигатели 2 л
с июля 1983 г. остальные не турбо с июля 1984 г.)

  – 2-й ремонтный

57,46 – 57,48

45,46 – 45,48
(47,26 – 47,28
двигатели 2 л
с июля 1983 г. остальные не турбо с июля 1984 г.)

  – 3-й ремонтный

57,21 – 57,23

45,21 – 45,23
(47,01 – 47,03
двигатели 2 л
с июля 1983 г. остальные не турбо с июля 1984 г.)

Осевой зазор коленчатого вала, мм:
  – номинальный

0,07 – 0,18 (0,07 – 0,23 с 1984 г.)

  – максимальный допустимый

0,25

Максимально допустимый зазор между коренными вкладышами и шейками коленчатого вала, мм

0,16

Диаметр поршня, мм:
  – двигатели 1,9 л и 2,2 л:
     • номинальный

79,48

     • 1-й ремонтный

79,73

     • 2-й ремонтный

79,98

     • 3-й ремонтный

80,48

  – двигатели 2,0 л и 2,3 л:
     • номинальный

80,98 (82,48 для двиг. NF)

     • 1-й ремонтный

81,23 (82,74 для двиг. NF)

     • 2-й ремонтный

81,48 (82,98 для двиг. NF)

Зазор в замке поршневых колец, мм:
  – номинальный

0,25 – 0,5

  – предельно допустимый

1,0

Зазор между кольцом и канавкой в поршне, мм:
  – номинальный

0,02 – 0,08

  – предельно допустимый

0,1

Предельно допустимый зазор между шатунными вкладышами и шейками коленчатого вала, мм

0,12

Предельно допустимый осевой зазор шатуна на шейке коленчатого вала, мм

0,4

Предельно допустимый осевой зазор распределительного вала при снятых толкателях, мм

0,15

Минимальная высота головки блока (между поверхностями), мм

132,75

Размеры шатунных шеек коленвал на ямз тутаевского. Для чего предусмотрены ремонтные размеры коленвалов

Страница 1 из 2

Коленчатый вал – стальной, изготовлен методом горячей штамповки. Все поверхности вала азотированы и глубина азотированного слоя не менее 0,35 мм. Коленчатый вал имеет пять коренных опор и четыре шатунные шейки. На шатунных шейках установлены шатуны (по два на каждую). Коренные и шатунные шейки в процессе работы смазываются маслом под давлением. Масло подается к коренным опорам, а затем, по наклонным каналам к шатунным шейкам. В шатунных шейках есть закрытые заглушками внутренние полости, где масло подвергается дополнительной центробежной очистке.

Для уравновешивания двигателя и разгрузки коренных подшипников от инерционных сил движущихся масс поршней и шатунов и неуравновешенных центробежных сил на щеках коленчатого вала установлены противовесы, в сборе с которыми вал балансируется. Кроме того, в систему уравновешивания входят две выносные массы, одна из которых выполнена в виде выемки на маховике, закрепленном на заднем конце коленчатого вала, другая представляет собой противовес, установленный на переднем конце коленчатого вала.

Осевая фиксация вала осуществляется четырьмя бронзовыми полукольцами, установленными в выточках задней коренной опоры. Для предохранения от проворачивания нижние полукольца своими пазами входят в штифты, запрессованные в крышку заднего коренного подшипника.

Носок и хвостовик коленчатого вала уплотняются резиновыми самоподжимными манжетами.

На передний конец коленчатого вала напрессована шестерня коленчатого вала и передний противовес, закрепленный гайкой момент затяжки 176,4 — 294 Нм (18 — 30 кгс·м).

Коленчатый вал двигателей ЯМЗ-238БЕ2, ЯМЗ-238ДЕ2 имеет конус на переднем конце. На конус устанавливается ступица, на которой закрепляются жидкостный гаситель крутильных колебаний и шкив. При ремонте двигателя следует помнить, что удары и вмятины на гасителе крутильных колебаний выводят его из строя, что неизбежно приведет к поломке коленчатого вала. Хранить и транспортировать гаситель следует только в специальной таре в вертикальном положении.

На двигатели ЯМЗ-238БЕ, ЯМЗ-238ДЕ устанавливается коленчатый вал 238БЕ-1005009 (маркировка 238Н-1005015-У), а на двигатели ЯМЗ-238БЕ2, ЯМЗ-238ДЕ2 — коленчатый вал 238ДК-1005009-30 (маркировка 238ДК-1005015-30).

Маркируется коленчатый вал в поковке на 5-й щеке.

Шейки коленчатого вала могут быть двух номинальных размеров и поэтому возможны следующие варианты маркировки и применение соответствующих им вкладышей.

Маркировка

коленчатого

вала

238ДК –

1005015-30

238Н –

1005015-У

238ДК –

1005015-30 Ш1

238Н –

1005015-У Ш1

238ДК –

1005015-30 К1

238Н –

1005015-У К1

238ДК –

1005015-30 Ш1К1

1005015-У Ш1К1

коренных

Маркировка

коренных

вкладышей

236-1005170-В Р1

236-1005171-В Р1

236-1005170-В Р1

236-1005171-В Р1

коренного

вкладыша, мм

шатунных

Маркировка

шатунного

вкладыша

Р1 236-1004058-В

236-1004058-В Р1

шатунного

вкладыша, мм

Примечание: Буквы «ДК», «Н», «У», «Ш», «К» и цифры «30», «1» клеймятся при маркировке ударным способом.

Это узел деталей, имеющий в своем составе шейки для крепежа шатунов, от которых принимается механическое усилие, трансформирующееся в крутящий момент.

Коленчатый вал состоит из:

  • коренной шейки,
  • шатунной шейки,
  • щёки,
  • фронтальной выходной части вала, или носок,
  • тыльной выходной части вала, или хвостовик,
  • противовесов.

У коленчатого вала шатунные шейки расположены под углом 90° (ЯМЗ-238), 120° (ЯМЗ-236), что обеспечивает равномерные вспышки каждые 90° у ЯМЗ-238, но неравномерные (через 90° и 150°) у ЯМЗ-236

Какие функции выполняет каждая из деталей коленчатого вала

Итак, коренная шейка – это опора, которая расположена в коренном подшипнике, размещенном в картере двигателя. Шатунная шейка соединяет коленвал с шатунами. С помощью масляных каналов осуществляется смазывание шатунных подшипников. Щеки нужны для связи коренных и шатунных шеек. Носок – это фронтальная часть вала, где закреплено зубчатое колесо или шкив, нужный для контроля мощности привода газораспределительного механизма и вспомогательных агрегатов и систем.

Хвостовик – тыльная часть вала, соединяющаяся с маховиком для контроля основной части мощности. Противовесы служат для разгрузки коренных подшипников от сил инерции.

Принимает действия расширяющихся газов при рабочем ходе поршней, которые передаются шатунами, и преобразует их в крутящий момент, обеспечивает движений поршней во время пуска двигателя. Изготавливается коленчатый вал из среднеуглеродистых легированных сталей и литьем из чугуна модифицированного магнием.

Форма коленвала будет определена числом и расположением цилиндров, а также порядком работы и тактностью двигателя. Обычно применяются полноопорные , потому как шатунные шейки располагаются между коренными. Поверхностный слой подвергается закалке на глубину 4 мм для повышения износостойкости.

Изготавливается либо из чугуна, либо из легированной стали, оба материала довольно прочные, но дефекты все же со временем возникают, и как раз для их устранения нужны ремонтные размеры коленвалов . Это своеобразные допуски, до которых можно уменьшить толщину шеек без сильного ущерба для прочности детали. И, поскольку шейки обычно взаимодействуют с подшипниками, для последних предусмотрены вкладыши с ремонтным уменьшением.

Когда могут потребоваться ремонтные размеры коленвалов?

Прежде всего, давайте рассмотрим различные виды возникающих дефектов, а также причины их появления. Если нарушена геометрия посадочных мест под опорные подшипники блока, следует ожидать быстрого износа шеек. Иными словами, если наблюдается данный процесс, причина, скорее всего, именно та, что указана выше, либо в некачественном материале самого вала. Из-за некачественного масла или нерегулярной его замены на шейках могут появиться задиры, также источником данной неприятности может стать засорившийся масляный фильтр, либо, что совсем уже плохо – слабое давление в системе.

Но наиболее частый вид повреждений – царапины на шейках (не путайте их с трещинами из-за усталости металла, при появлении которых приходится менять деталь). Возникают такие дефекты из-за продолжительной эксплуатации вала, кроме того, причина может крыться в засорении масла инородными частицами . При этом обращайте внимание на глубину царапин, мелкие, до 5 микрон, могут быть заполированы, а вот более значительные требуют шлифовки, в результате чего приходится переходить на следующие ремонтные размеры коленвалов. Иногда, при сильном износе поверхности, деталь уменьшается сразу на 2 размера.


Что следует учитывать, изменяя размеры шеек коленвалов?

Шейки у бывают двух типов – опорные и шатунные. Последние, как ясно из названия, предназначены для того, чтобы на колена передавались поступательные движения шатуна, преображаясь, таким образом, в крутящий момент. По сути, получается принцип колодезного ворота, точнее, его изогнутой ручки, по отношению к которой человеческое предплечье может считаться шатуном. В стандартном двигателе размеры шеек коленвалов соответствуют 47.8 миллиметрам. Логично, что и подшипники, и кольца шатунов также подогнаны под этот размер. Однако спортивный тип коленвалов является исключением, у него шейки имеют диаметр всего 43 миллиметра, а значит, он требует специальных вкладышей для подшипников и установку соответствующих шатунов.


Но вернемся к шейкам и их дефектам. При наличии таковых ремонт может осуществляться до 4 раз путем шлифовки, как уже было сказано выше. Соответственно, прежде чем изменять ремонтные размеры шеек коленчатых валов, внимательно замерьте деталь и выясните, до какой степени могут произойти ее изменения, после чего заранее приобретите вкладыши с новыми размерами. Определить степень износа можно по зазору между шейкой и подшипником, который, достигая 0.07-0.09 миллиметров, грозит снижением давления масла и шумами во время работы ДВС, а будучи менее 0.03 миллиметра может стать причиной описанных выше задиров .


Какие бывают ремонтные размеры шеек коленчатого вала?

Собравшись отшлифовать шейки вала, позаботьтесь заранее о вкладках, при первом ремонте их можно использовать с уменьшением на 0.25 миллиметров. При необходимости последующие ремонтные размеры шеек коленчатого вала могут быть изменены на 0.5, 0.75 и 1 миллиметр, соответствующие должны быть приобретены и вкладыши. Последующие шлифовки связаны с прямым риском разрушения вала прямо в процессе работы, по этой причине размеры вкладышей 1.25 и 1.5 найти крайне сложно.


В процессе ремонтных работ первыми следует шлифовать шейки основания, а уже во вторую очередь – шатунные.


Подготовка к ремонту заключается в очистке детали, снятии противовесов, а при необходимости и в правке вала с выставлением балансировки центральной оси, чтобы получить затем ремонтные размеры шеек коленчатых валов без каких-либо огрехов. Очень важно проверить вал на изгиб оси, с тем, чтобы своевременно выровнять. Биение не должно превышать на центральной шейке 0.05 миллиметра. Помимо прочего, перед шлифовкой следует углубить фаски на кромках масляных кольцевых выемок, добившись ширины от 0.8 до 1.2 миллиметра. Делать это лучше всего конусообразной абразивной насадкой на дрель с углом 60-90 градусов. И, если есть возможность купить новый вал, сделайте это вместо ремонта старого.

Работает система достаточно просто, особенно, если рассматривать ее пошагово. При взрыве-сгорании топлива в рабочей полости (камере сгорания) многократно возрастает давление. Так как поршень в стакане снабжен уплотнителями, то, не имея выхода, газ начинает давить на его плоскость, «выдавливая» его наружу («вниз»). Через шатун, это давление передается на шатунную шейку, и она при движении тянет щеки. Так как коренная шейка зафиксирована, то щеки не смещают ее, но поворачивают. Итог – теплоэнергия стала вращением.

Правда, здесь стоит уточнить еще кое-что – из-за инерционности, трения и сопротивления одному поршню или нескольким, если бы все «колени» располагались в одной плоскости, вернуться «на исходную» было бы очень проблематично. Но как мы уже говорили, имеет место угловое смещение «комплектов» щеки-коренные шейки, что вкупе с наличием противовесов и разным временем зажигания смеси дает равномерное, плавное и постоянное вращение.

Особенности ЯМЗэшных изделий

В зависимости от предназначения и конкретных характеристик ДВС коленвал ЯМЗ изготавливается из различных типов сталей – углеродистых, хромоникелевых, хромомарганцевых, хромоникельмолибденовых и так далее. Стоит запомнить, что при поломке и последующей замене соответствие марки прописанному автопроизводителем стандарту обязательное условие.

Кроме перечисленных основных составных в конструкцию современного коленвала входят еще несколько очень важных приспособлений. Так, на хвостовике и носке добавочно устроены выносные массы – на первом, это тяжелый прилив, на втором – «старший брат» противовесов. Все вместе образует систему уравновешивания, к которой предъявляются особые требования, поэтому перед монтажом весь узел тщательно балансируется в сборе.

Также, по всей длине обустраивается сложная в конфигурации цепочка каналов и протоков, позволяющая обеспечить качественную смазку всех поверхностей, в особенности мест трения. Конкретно в шатунных шейках присутствуют увеличенные полости, служащие для центробежной очистки масла. В отверстиях под носок-хвостовик устанавливается уплотнение в виде самоподжимных резиновых манжет.

Следует помнить о том, что даже на одной модели ярославского мотора шейки-основы производятся в двух разных номинальных диаметрах, соответственно вкладыши-подшипники тоже применяются разные, и необходимо внимательно отнестись к этому моменту, так как неправильная установка в большинстве случаев практически сразу приводит к их проворачиванию. Итог подобной неприятности – капитальный ремонт двигателя!

Вообще, правильный подбор всех комплектующих и соблюдение привил установки, а также эксплуатации, это залог долговременности службы. Но не всегда мы являемся первым владельцем автомобиля, а значит, нет никакой гарантии, что предыдущий хозяин делал все как нужно. А еще, бываю ситуации, когда от нас ничего не зависит и ремонтировать движок, например, путем замены вкладышей, а то и всего коленвала все равно приходится.

Торговый дом «СпецМаш», это специализированное предприятие, чей профиль – производство и продажа запчастей для тяжелей техники. Вся наша продукция, это проверенные, сертифицированные в России изделия, на которые распространяется действие официальной гарантии от производителя.

Цены адекватные, присутствуют разнообразные варианты экономии – накопительные бонусы, оптовые скидки и так далее. Расплачиваться за покупку можно наличными и по безналу, есть варианты с отсрочкой оплаты. При невозможности самостоятельно забрать покупку со склада будет организована доставка (в ряд городов бесплатно). Связь – по телефону, форму на сайте и Е-мэйл.

Коленчатый вал | Stupiza

Коленчатый вал, это еще одна из основных деталей, не только кривошипно-шатунного механизма, но и всего двигателя в целом, и даже всего автомобиля. Постольку, поскольку коленчатый вал участвует во всех процессах, то есть от и до.

Он воспринимает на себя, давление от сгорания рабочей смеси в цилиндрах, затем еще это давление, коленвал трансформирует во вращательное механическое движение. Так как это вращательное движение наполняет весь автомобиль жизнью (все и вся приводится в движение), то коленчатый вал не  только самая нагруженная деталь, но и ни много ни мало,  самая значимая деталь в автомобиле.

Коленчатый вал естественно должен быть очень прочным, так как подвергается ударным,  изгибающим и скручивающим нагрузкам, поэтому он изготавливается из очень прочных высокоуглеродистых сталей или закаленного чугуна, методом штамповки или литья.

Состоит вал из несимметрично расположенных шеек и инерционных пластин (щек) между ними.  Шейки коленчатого вала делятся на шатунные и коренные и каждые имеют свое предназначение.

Коренными шейками, коленчатый вал крепится в картере блока цилиндров, именно они воспринимают на себя и гасят разного рода нагрузки и препятствуют осевому смещению вала.

Шатунные же шейки, предназначены для восприятия и передачи энергии газов всему коленчатому валу, в результате чего появляется крутящий момент на концах коленчатого вала. Происходит это благодаря тому, что шатунные шейки расположены на некотором отдалении от оси вала и от коренных шеек. Образуется угол и приложенное давление создает вращение. Для облегчения этого вращения и как следствие повышения надежности и мощности, предусмотрены вкладыши, а также щеки и в какой-то мере даже маховик.

Вкладыши коленчатого вала

Начнем со вкладышей. Вкладыши, как и шейки коленвала, делятся на шатунные и коренные. Они обхватывают шейки в местах их сопряжения с другими деталями (с блоком цилиндров и шатунами) и выполняют роль подшипников скольжения. Так как традиционные шариковые или игольчатые подшипники, просто не выдерживают нагрузку, воспринимаемую коленчатым валом, да и просто будут усложнять конструкцию и иметь меньший ресурс.

Щеки – это массивные металлические пластины, форма которых позволяет уравновешивать силы, воздействующие на коленчатый вал и помогает поддерживать вращение. Маховик, помимо передачи крутящего момента, еще служит для облегчения работы коленчатого вала, а именно для гашения инерционных колебаний и помощи коленчатому валу в преодолении мертвых точек.

Что еще сказать про коленчатый вал? На одном или на двух концах коленвала можно встретить маслоотражательную шайбу, которая препятствует интенсивному движению масла к сальникам и этим помогает им выполнять свою работу по предотвращению утечек масла из двигателя.

Коленчатый вал может быть полноопорным и неполноопорным. Полноопорный, это когда у каждой шатунной шейки, с обоих сторон, находятся коренные шейки, а неполноопорный соответственно наоборот. Подавляющее большинство двигателей имеют полноопорный коленчатый вал, так как такая конструкция создает наиболее лучшие условия для долговечности двигателя.

Рубрики:Двигатель, Детали двигателя, Кривошипно-шатунный механизм.
Метки записи: Двигатель…

EP кривошипно-шатунный механизм — идентификация

Страница 3 из 11


Коленвал

Люфт коленчатого вала в боковом направлении 0,07 mm (минимум) 0,32 mm (максимальное)
Аксиальный люфт 0,0016 mm (максимальное)


Коленчатый вал, отштампованный из стали, не подлежит ремонту.


Метки на коленчатом валу Значения диаметров коренных и шатунных шеек указаны на коленчатом валу (в «m», «n») (Со стороны маховика двигателя).
«m» Размер коренных шеек (Завод) — Буквы алфавита.
«n» Размер шатунных шеек (Завод) — Буквы алфавита.
(Последовательность — от маховика к приводу ГРМ).
Метки («n») № коренной шейки
«K» 5
«P» 4
«I» 3
«N» 2
«P» 1

ПРИМЕЧАНИЕ : Подшипник №1 расположен со стороны маховика (цилиндр № 1).

Метки («n») № шатунной шейки
«N» 4
«P» 3
«N» 2
«M» 1

ПРИМЕЧАНИЕ : Подшипник №1 расположен со стороны маховика (цилиндр № 1).


Измерения коленчатого вала

Двигателя EP6DT, EP6DTS, EP6CDT
«D» : Номинальный диаметр коренной шейки Ø45 (0 ; -0,016) mm
«E» : Номинальный диаметр шатунной шейки Ø45 (-0,009 ; -0,025) mm
Двигателя EP6DT/EP6DTS/EP6CDT
«F» : Эксцентриситет между коренными и шатунными шейками 42,9 ± 0,05 mm
Метка Размер Величины
«G» Зона измерения 6 mm
«H» Угол между последовательными измерениями 120 °
«J», «K», «L» Диаметры в местах измерений ØD = ØJ+ØK+ØL / 3 (*)

(*) Расчет диаметра коренной шейки «D» :
  • ØJ = ØJ1+ØJ2+ØJ3 / 3
  • ØK = ØK1+ØK2+ØK3 / 3
  • ØL = ØL1+ØL2+ØL3 / 3


Еще из старых материалов:


Номинальные и ремонтные размеры деталей и пределы допустимых износов Audi 100

 

впускной клапан

выпускной клапан

Наружный диаметр седла клапана, мм

37,2

30,8

Ширина рабочей фаски, мм

2,0

2,0

Заглубление плоскости седла относительно плоскости головки блока, мм

9,6

9,0

Угол фаски, град

45

45

Угол верхнего конуса, град

30

30

Диаметр отверстия в направляющих втулках клапанов, мм

8,013 – 8,035

8,013 – 8,035

Предельно допустимый зазор между стержнем клапана и направляющей втулкой, мм

1,0

1,3

Диаметр тарелки клапана, мм

38,0

33,0

Диаметр стержня клапана, мм

7,97

7,95

Максимальная допустимая при шлифовке ширина рабочей фаски, мм

3,5

шлифовке не подлежит

Минимальная высота тарелки клапана до фаски, мм

0,5

шлифовке не подлежит

Длина клапана, мм:
  – номинальная

91,0

90,8

  – минимальная

90,05

90,3

Угол рабочей фаски клапана, град

45

45

Зазор между кулачками распределительного вала и регулировочными шайбами толкателей клапанов, мм:
  – при температуре охлаждающей жидкости 35° С

0,25 ± 0,05

0,45 ± 0,05

  – при температуре охлаждающей жидкости 20° С

0,20 ± 0,05

0,40 ± 0,05

Максимальный допустимый зазор между поршнем и цилиндром, мм

0,07

Диаметр цилиндра, мм:
  – двигатели 1,9 л и 2,2 л:
     • номинальный

79,51

     • 1-й ремонтный

79,76

     • 2-й ремонтный

80,01

     • 3-й ремонтный

80,51

  – двигатели 2,0 л и 2,3 л:
     • номинальный

81,01 (82,51 для двиг. NF)

     • 1-й ремонтный

81,26 (82,76 для двиг. NF)

     • 2-й ремонтный

81,51 (83,01 для двиг. NF)

Диаметр вкладышей подшипников, мм:

коренных

шатунных

  – номинальный

57,96 – 57,98

45,96 – 45,98
(47,76 – 47,78 двигатели 2 л с июля 1983 г. остальные не турбо с июля 1984 г.)

  – 1-й ремонтный

57,71 – 57,73

45,71 – 45,73
(47,51 – 47,53
двигатели 2 л
с июля 1983 г. остальные не турбо с июля 1984 г.)

  – 2-й ремонтный

57,46 – 57,48

45,46 – 45,48
(47,26 – 47,28
двигатели 2 л
с июля 1983 г. остальные не турбо с июля 1984 г.)

  – 3-й ремонтный

57,21 – 57,23

45,21 – 45,23
(47,01 – 47,03
двигатели 2 л
с июля 1983 г. остальные не турбо с июля 1984 г.)

Осевой зазор коленчатого вала, мм:
  – номинальный

0,07 – 0,18 (0,07 – 0,23 с 1984 г.)

  – максимальный допустимый

0,25

Максимально допустимый зазор между коренными вкладышами и шейками коленчатого вала, мм

0,16

Диаметр поршня, мм:
  – двигатели 1,9 л и 2,2 л:
     • номинальный

79,48

     • 1-й ремонтный

79,73

     • 2-й ремонтный

79,98

     • 3-й ремонтный

80,48

  – двигатели 2,0 л и 2,3 л:
     • номинальный

80,98 (82,48 для двиг. NF)

     • 1-й ремонтный

81,23 (82,74 для двиг. NF)

     • 2-й ремонтный

81,48 (82,98 для двиг. NF)

Зазор в замке поршневых колец, мм:
  – номинальный

0,25 – 0,5

  – предельно допустимый

1,0

Зазор между кольцом и канавкой в поршне, мм:
  – номинальный

0,02 – 0,08

  – предельно допустимый

0,1

Предельно допустимый зазор между шатунными вкладышами и шейками коленчатого вала, мм

0,12

Предельно допустимый осевой зазор шатуна на шейке коленчатого вала, мм

0,4

Предельно допустимый осевой зазор распределительного вала при снятых толкателях, мм

0,15

Минимальная высота головки блока (между поверхностями), мм

132,75

Коленчатый вал и поршневая группа дизеля Д-240

РЕМОНТ ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ И СПЕЦТЕХНИКИ
Запасные части, техническое обслуживание и регулировки

______________________________________________________________________________________________

Коленвал двигателя Д-240

Коленвал двигателя Д-240 трактора МТЗ-80, 82 полноопорный, стальной (имеет пять коренных и четыре шатунных шейки, рабочие поверхности которых закалены токами высокой частоты.

В шатунных шейках коленчатого вала имеются полости для центробежной очистки масла. Полости закрыты резьбовыми заглушками, которые у двигателя должны быть одной группы (номер группы выбит на торце заглушки), чтобы не нарушилась балансировка коленвала.

Рис. 1. Коленвал Д-240 с маховиком

1 — коренная шейка 2 и 12 — шейки; 3 — упорные кольца; 4 — нижний вкладыш коренного подшипника; 5 — маховик; 6 — маслоотражатель; 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

На первой, четвертой, пятой и восьмой шейках коленчатого вала закреплены съемные противовесы. Их наличие обусловлено большой частотой вращения коленчатого вала, вследствие чего центробежные силы сильно возрастают.

Установка противовесов значительно уменьшает нагрузки на подшипники. В коренных и шатунных шейках коленвала выполнены сверления, по которым подается масло к подшипникам (вкладышам).

На переднем конце коленвала смонтированы шестерня привода распределения и насоса системы смазки, шкив 21 привода насоса системы охлаждения и генератора, маслоотражатель 6; на заднем — маслоотражатель и маховик 5 с напрессованным на нем зубчатым стальным венцом 9.

Коленчатые валы изготовлены с шейками двух номинальных размеров — 75,25 мм и 68,25 мм, во втором — 75,0 мм и 68,0 мм.

Вкладыши коренных и шатунных подшипников коленчатого вала Д-240 трактора МТЗ-80, 82 изготовлены из сталеалюминевой 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 коленвала шлифуют на соответствующий ремонтный размер.

Осевое перемещение коленчатого вала двигателя ограничивается упорами пятой коренной шейки (допустимое в эксплуатации — 0,5 мм), осевое перемещение нижней головки шатуна допускаемое 0,7 мм.

Двигатель в сборе снимают с трактора и заменяют новым или отремонтированным при обнаружении трещин блока цилиндров, аварийных стуках коренных или шатунных подшипников, предельном значении зазора, хотя бы в одном сопряжении шейка коленчатого вала — вкладыш.

Вид ремонта — капитальный или текущий — определяют при обмере основных деталей дизеля — поршневых пальцев, поршней, гильз цилиндров, шатунных вкладышей.

В первую очередь проверяют состояние шатунных подшипников и состояние шеек вала. Для этого снимают поддон картера дизеля, маслопроводы и масляный насос, крышки шатунов и измеряют диаметр шатунных шеек.

Диаметр шатунных шеек замеряют в двух плоскостях — параллельной и перпендикулярной продольной оси шатуна.

Ремонтные размеры шатунных шеек коленчатого вала Д-240

Н1 — 68,16-68,17
Н2 — 67,91-67,92
Д1 — 67,66-67,67
Р1 — 67,41-67,42
Д2 — 67,16-67,17
Р2 — 66,91-66,92
Д3 — 66,66-66,67
РЗ — 66,41-66,42

Если овальность шеек превышает допустимые размеры или диаметральный размер выходит за пределы нижнего допуска, то коленчатый вал подлежит перешлифовке на следующий ремонтный размер.

В практике, кроме ремонтных размеров (Р1, Р2 и т.д.), чередуемых через 0,5 мм, определенных заводом-изготовителем дизеля, при небольших износах перешлифовывают шейки вала под дополнительные ремонтные размеры (Д1, Д2, Д3 и т.д.), чередуемые с ремонтными размерами через 0,25 мм.

В данном случае растачивают вкладыши предыдущего размера под дополнительный ремонтный размер (Д1, Д2…). Овальность шатунных шеек дизелей — 0,06

Если размеры шатунных шеек в пределах нормы, разборку дизеля продолжают, снимают головку блока цилиндров и вынимают поршни с шатунами в сборе. Для решения вопроса о замене вкладышей шатунных подшипников замеряют отверстие подшипника шатуна при затянутой его крышке в сборе с вкладышами.

Разность замеров диаметров шатунной шейки коленчатого вала и отверстия подшипника шатуна дает действительный диаметральный зазор в шатунном подшипнике. Нормальный зазор в шатунных подшипниках должен быть в пределах 0,05…0,12 мм. Допустимый зазор для всех дизелей должен быть не более 0,3 мм.

В тех случаях, когда поверхность вкладышей находится в удовлетворительном состоянии, единственным критерием необходимости их замены служит величина диаметрального зазора в подшипнике.

При оценке состояния вкладышей осмотром следует иметь в виду, что поверхность антифрикционного слоя считается удовлетворительной, если на ней нет задиров, выкрашиваний антифрикционного материала и вкраплений инородных материалов.

Шатунно-поршневая группа дизельного двигателя Д-240

Детали поршневой группы Д-240 трактора МТЗ-80, 82 заменяют при увеличенном расходе картерного масла или повышенном проникновении газов в картер дизеля, замеренных диагностическими средствами.

Если диагностические параметры достигли значений, допустимых в эксплуатации, то дизель разбирают для технической экспертизы, которую проводят путем осмотра и микрометража деталей поршневой группы с целью замены непригодных, износившихся деталей.

Чтобы выполнить техническую экспертизу деталей, снимают головку цилиндров и поддон картера. Если после снятия головки цилиндров на поверхности блока обнаружатся трещины, то дальнейшую разборку прекращают, дизель снимают с трактора и отправляют в ремонт.

При отсутствии явных дефектов демонтируют масляный насос, трубопроводы и крышки шатунных подшипников. Поршни в сборе с шатунами извлекают из гильз цилиндров.

В поршневой двигателя Д-240 трактора МТЗ-82, 80 износу наиболее подвержены: поршневые кольца, поршень, втулка верхней головки шатуна, вкладыши шатунных подшипников, гильзы цилиндров.

В первую очередь индикаторным нутромером замеряют диаметр гильзы цилиндра в месте наибольшего износа в верхнем поясе гильзы — сначала в плоскости, параллельной оси коленчатого вала, а затем в плоскости качания шатуна.

Диаметр юбки поршня двигателя измеряют в плоскости, перпендикулярной отверстию поршневого пальца. Наряду с измерением диаметра юбки поршня контролируют изношенность канавок головки поршня по высоте пластинчатым щупом и новым кольцом.

Если зазор между канавками поршня и кольцом превышает допустимые размеры, поршень заменяют. Если овальность и диаметр гильзы выше, а диаметр поршня ниже значений, указанных в таблице, то и их заменяют.

Поршневую группу заменяют при зазоре между поршнем и гильзой, превышающем указанные значения. Гильзы из блока выпрессовывают специальным съемником.

Если диаметр гильзы и поршня у дизелей с водяным охлаждением в пределах нормы, то рекомендуется удалить гильзы из блока и повернуть их на 90 градусов вокруг оси, так как они более всего изнашиваются в плоскости качания шатуна.

Поршневые кольца заменяют, если зазор в замке кольца превышает данные, если их установить в неизношенную верхнюю часть гильзы.

Зазоры поршневых колец и поршней двигателя Д-240

Зазор между юбкой поршня и цилиндром, мм:

Нормальный — 0,18…0,20
Допустимый — 0,26

Зазор в замке поршневых колец, мм:

Нормальный — 0,40…0,80
Допустимый — 4,0

Зазор по высоте канавок поршня, мм:

Компрессионых — 0,08…0,12
Маслосъемных — 0,05…0,09
Допустимый — 0,30

Перед сборкой поршневой группы трактора МТЗ-80, 82 проверяют параметры поршневого пальца шатуна и состояние втулки его верхней головки.

Втулку заменяют при увеличении ее отверстия под поршневой палец или прославлении посадки втулки в отверстии верхней головки шатуна.

Поршневой палец и втулку верхней головки шатуна заменяют при зазоре между пальцем и втулкой более 0,06 мм или овальности и конусности поверхности пальца под втулку более 0,02 мм.

Изгиб и скручивание проверяют на приборе. Для всех дизелей изгиб шатуна не должен превышать 0,08 мм, а скручивание — 0,12 мм. При сборке шатуна двигателя вначале запрессовывают втулку в его верхнюю головку.

Чтобы улучшить чистоту поверхности, и окончательно подогнать отверстия под поршневой палец, отверстие обрабатывают регулируемой разверткой или раскаткой. Зазор между отверстием верхней головки шатуна и поршневым пальцем должен быть не более 0,03 мм.

Тонкостенные сменные вкладыши шатунных подшипников коленчатого вала двигателя Д-240 изготавливают с высокой точностью.

Необходимый диаметральный зазор при неизменной постели подшипника обеспечивается соответствующими диаметрами шеек коленчатого вала, поэтому вкладыши при ремонте дизеля заменяют без каких-либо подгоночных операций, только попарно.

Не допускается заменять один вкладыш из пары, а также спиливать или пришабривать стыки вкладышей или крышек подшипников, устанавливать прокладки между вкладышами и постелью, между крышкой и шатуном. При замене вкладышей их устанавливают того же размера, что и шейки коленчатого вала.

Перед сборкой поршневой группы, связанной с установкой новых деталей, их подбирают по размерным группам.

Сортируют гильзы цилиндров на размерные группы по внутреннему диаметру, а поршни — по наружному диаметру юбки. Поршни и гильзы, устанавливаемые на дизель, должны быть одной размерной группы, как указано в таблице.

Обозначение размерных групп для гильз нанесено на нерабочем верхнем торце гильзы, для поршня — на его днище. Перед установкой гильзы в блок осматривают состояние уплотнительных колец и нижних посадочных мест под гильзу в блоке цилиндров. Как правило, резиновые уплотнения заменяют.

Номинальные и ремонтные размеры поршневой группы двигателя Д-240

Обозначение размеров    Диаметр гильзы цилиндра, мм    Диаметр юбки поршня в нижней части, мм

М                                   104,82.-104,84                                105,00.-105,02
С                                      104,84.-104,86                              105,02.-105,04
Б                                      106,86.-104,88                              105,04.-105,06

При подборе поршней обращают внимание на размерные группы поршневых пальцев, их внутреннюю поверхность и бобышку поршня, маркированную краской. Поршни и поршневые пальцы подбирают одной размерной группы с одинаковой маркировкой.

Поршневой палец запрессовывают в поршень после его предварительного нагрева в масле до температуры 70…80°С. Разница в массе шатунов в сборе с поршнями для дизелей — 15 г.

Поршневые кольца на поршень устанавливают в определенном порядке приспособлением, предохраняющим кольца от случайных поломок.

Основные параметры поршневых колец дизеля Д-240

Поршневое кольцо  Рабочий зазор, мм   Упругость, Н
Первое (верхнее)         0,3.-0,6                 60…82
Второе, третье             0.3…0.6                 68…78

Кольца, установленные в канавки поршня, должны свободно перемещаться при его поворачивании и утопать в канавках под действием собственной массы.

Замки первого и третьего поршневых колец располагают в канавках поршня под углом 180° относительно замков второго и четвертого маслосъемных колец.

Затем поршень и кольца обильно смазывают дизельным маслом и, пользуясь конусной оправкой, устанавливают в гильзу цилиндра. Поршень не может выступать выше поверхности блока более чем на 0,5 мм.

______________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

Другая спецтехника

МТЗ-80

______________________________________________________________________________________

ЯМЗ-236

ЯМЗ-238

Т-130

Т-170

КРАЗ

Влияние длины шатуна в двигателях Stroker

Все мы слышали поговорку «Нет замены водоизмещению». Чем больше воздуха может вытеснить двигатель, тем больше топлива он может сжечь. В любое время, когда вы можете добавить больше топлива, вы обязательно получите больше мощности. Вот почему так популярны турбодвигатели и закись азота. Оба нагнетают больше кислорода в камеру сгорания, позволяя сжигать дополнительное топливо. Та же концепция справедлива и для перемещения.

Существует три способа увеличить рабочий объем двигателя: увеличить количество цилиндров, увеличить диаметр цилиндров или увеличить ход коленчатого вала.Для первого варианта требуется совершенно другой блок двигателя, поэтому в этой статье выбор сужается до диаметра цилиндра и хода поршня. Увеличить размер отверстия легко, и это наиболее распространенная практика. Однако увеличение диаметра отверстия обычно ограничивается менее чем одной стотысячной дюйма (0,100) из-за толщины стенки цилиндра на стандартном блоке. Послепродажные блоки или установка гильз цилиндров позволяют увеличить размер, но опять же, это требует другого блока или серьезной работы с машиной.

В двигателях Stroker

могут использоваться шатуны различной длины, а некоторые из них имеют специальные зазоры. Рельсы масляного поддона и отверстия цилиндров в большинстве случаев также требуют очистки.

Ход двигателя, с другой стороны, обычно может быть увеличен на пятьсоттысячных (1/2 дюйма) или более в некоторых стандартных блоках. Результатом является значительное увеличение рабочего объема в кубических дюймах. Использование блока вторичного рынка может привести к еще большему увеличению, и, конечно же, всегда есть ограничения и другие вещи, которые следует учитывать.Производитель двигателя должен учитывать все факторы при проектировании ударного двигателя для конкретного применения. Можно было бы написать главы, охватывающие все эти факторы, но в этой статье основное внимание будет уделено физическим (размерным) и динамическим (эксплуатационным) свойствам, связанным с выбором длины шатуна для ударного двигателя. Мы поговорили с Томом Либом из Scat Enterprises, Трипом Мэнли из Manley Performance и Кирком Питерсом из Lunati, чтобы узнать их мнение о влиянии характеристик двигателя на длину шатуна.Следует отметить, что эти концепции основаны на разной длине штока с использованием одного и того же хода (по сравнению с 5,7-дюймовым штоком и 6,0-дюймовым штоком в строкере Chevy 383 куб. ci small block → длина стержня в большом блоке 632 ci), если не указано иное.

Высота поворотного узла

При увеличении хода коленчатого вала каждая шейка будет вращаться на большем диаметре. Думайте о ходе коленчатого вала как о круге.Центры коренных шеек коленчатого вала представляют собой центр окружности. Центры шатунных шеек представляют собой внешнюю часть окружности. При вращении коленчатого вала (круговое движение) шатунная шейка движется по окружности, диаметр которой равен ходу.

Когда заданный цилиндр находится в верхней мертвой точке (ВМТ), шейка штока находится непосредственно выше нуля градусов вращения в центре окружности. В нижней мертвой точке (НМТ) она находится на 180 градусов прямо под центром.Хотя большой конец шатуна (соединенный с коленчатым валом) движется по кругу, меньший конец (соединенный с поршнем) совершает возвратно-поступательное движение (вверх и вниз). Шатун преобразует вращение коленчатого вала в возвратно-поступательное движение поршня. Общее перемещение поршня от ВМТ до НМТ равно ходу.

Коленчатый вал, шатун и поршень составляют вращающийся узел. Высота сжатия поршня, длина шатуна и половина хода равны высоте деки в двигателе с нулевой декой.

Высота узла вращения равна половине хода плюс длина шатуна плюс компрессионная высота поршня. Цель состоит в том, чтобы достичь высоты вращающегося узла, которая обеспечит желаемый объем платформы или зазор для конкретного применения. Объем деки или зазор определяется путем нахождения разницы между высотой вращающегося узла и высотой деки. Высота деки измеряется от центра отверстий коренных шеек до верха деки блока. Двигатель, в котором высота вращающегося узла и высота деки равны , считается двигателем с нулевой декой.

Для конкретного двигателя с поршнем может быть несколько комбинаций длины шатуна и высоты сжатия поршня. Для длинного штока потребуется поршень с короткой высотой сжатия (расстояние от центра поршневого пальца до верхней части днища поршня), а для короткого штока потребуется большая высота сжатия для достижения той же монтажной высоты. Прежде чем выбрать комбинацию штока и поршня, которую вы будете использовать, необходимо учитывать несколько факторов.

Балансировка двигателя

После определения требуемой высоты сборки выбираются длина штока и высота сжатия поршня.Для короткого штока потребуется поршень большей высоты сжатия, чем для длинного штока, и наоборот. Следует учитывать вес компонентов. Поршень с большей высотой сжатия также будет весить больше, чем поршень с меньшей высотой сжатия для того же применения. Более тяжелый поршень требует, чтобы коленчатый вал имел более тяжелые противовесы, чтобы компенсировать дополнительный возвратно-поступательный вес поршня. Это может даже потребовать добавления внешнего веса к гармоническому балансиру и маховику.В этом случае двигатель считается внешне сбалансированным.

Любой дополнительный вес, связанный с использованием более длинного шатуна, оказывает меньшее влияние на противовес, поскольку шатун совершает возвратно-поступательное движение и вращается. Возвратно-поступательный вес требует большего веса для компенсации, чем вращающийся вес. Разница в весе шатуна делится между вращательным и возвратно-поступательным движением, в то время как разница в весе поршня применяется только к возвратно-поступательному весу. Использование более легкого поршня позволит использовать более легкие противовесы коленчатого вала и, возможно, не потребует дополнительного внешнего веса.В этом случае вращающийся узел считается внутренне сбалансированным.

Либ говорит, что во многих случаях длина шатуна определяется тем, ищет ли производитель двигателя двигатель с внутренней или внешней балансировкой.

Вес вращающихся и возвратно-поступательных частей определяет необходимый противовес.

Конструкция поршня и устойчивость

Говоря о компрессионной высоте поршня, следует отметить, что большая компрессионная высота позволит увеличить пространство между верхней частью днища поршня и пакетом колец.Мэнли – говорит: «Сегодня все высокопроизводительные двигатели связаны с увеличением мощности. Для любителей тюнинга это ускорение, а для дрэг-рейсеров — большие блоки на закиси азота. С коротким штоком поршневой палец перемещается ниже по поршню, создавая лучший пакет колец для наддува». Кроме того, большая высота сжатия может увеличить толщину материала на платформе поршня, что обеспечивает повышенную прочность при более высоких давлениях в цилиндре, создаваемых добавками мощности.

Слева: Обратите внимание, что более высокая компрессионная высота поршня справа позволяет сместить пакет колец дальше вниз от верхней части поршня.Справа: вид на юбку поршня, выступающую из нижней части канала ствола возле НМТ.

Также следует учитывать устойчивость поршня. Более длинный шатун будет удерживать поршень выше в отверстии цилиндра, когда он находится в НМТ для данного хода. Меньший конец штока, соединенный с поршневым пальцем, с длинным штоком находится дальше по отверстию цилиндра, чем с коротким штоком. Следовательно, поршень также перемещается вверх по отношению к дну цилиндра, увеличивая расстояние от центра штифта до дна стенки цилиндра.

Это важно, если юбка поршня выходит из нижней части отверстия в НМТ. Чем дальше юбка поршня отодвигается от канала ствола, тем больше становится проблем со скалыванием поршня. Удар поршня в конечном итоге приводит к потере кольцевого уплотнения. Юбка поршня, соприкасающаяся со стенкой цилиндра, ограничивает колебательное движение поршня. Увеличение расстояния от поршневого пальца до дна цилиндра улучшает устойчивость поршня в двигателе, в котором юбка поршня выступает из цилиндра в НМТ.

Уголок

Когда коленчатый вал вращает большой конец шатуна, маленький конец двигается вверх и вниз.Это создает угол между стенкой цилиндра и шатуном. Серьезность угла определяется отношением длины штока к ходу (коэффициент штока). Передаточное отношение штока определяется путем деления длины штока на ход.

Общие формулы для строительства ударных двигателей

Несколько формул, которые необходимо знать при сборке ударного двигателя:

  • Рабочий объем в кубических дюймах = Диаметр цилиндра x Диаметр цилиндра x Ход x Количество цилиндров x 0,7854
  • Высота сборки = (Ход / 2) Длина штока Высота сжатия поршня
  • Отношение штока = длина штока / ход
  • Средняя скорость поршня (футов в секунду) = (2 x Ход x RPM / 60) / 12
Более короткий стержень уменьшит передаточное отношение стержня, а более длинный стержень увеличит передаточное число при том же ходе.По мере уменьшения отношения угловатость штока или угол между шатуном и стенкой цилиндра будет увеличиваться. Максимально достигнутый угол всегда составляет 90 градусов до и после ВМТ. Увеличение угла наклона штока (уменьшение передаточного отношения штока) увеличивает величину тяги, действующей на стенку цилиндра, и в результате в некоторых случаях увеличиваются потери на трение и износ юбки поршня и стенки цилиндра.

Все три производителя удилищ, с которыми мы консультировались, придерживались немного разных взглядов на соотношение стержней.

По словам Либа, «любой угол, не превышающий 20, 21, 22 градуса, не является событием. Когда вы смотрите на автомобильный двигатель Chevy sprint 410 ci с 6-дюймовым штоком, этот угол довольно серьезный, и эти двигатели работают довольно хорошо».

Передаточное отношение штока малого блока 410 ci при использовании 6-дюймового штока будет находиться в диапазоне передаточного отношения от 1,5 до 1,6, в зависимости от комбинации отверстия и хода, используемой для достижения 410 кубических дюймов. Максимальный угол наклона удилища для коэффициента удилища 1,5 составляет чуть менее 19,5 градусов, и это попадает в категорию Либа, не связанную с событиями.Он добавляет: «Когда вы начинаете работать с большими блоками, когда у вас есть ход 4,750 дюйма, вы сталкиваетесь с некоторыми проблемами».

Мэнли указал на большой диапазон передаточных чисел от 1,87 в двигателе Nissan GTR до менее 1,5 в некоторых двигателях с большими блоками. «Отношение штока не так важно, как другие факторы», — заявил Мэнли, имея в виду перемещение кольца вниз с коротким штоком для двигателей с наддувом.

Петерс предлагает использовать «как можно более высокое передаточное число», ссылаясь на меньшую угловатость штока, меньший возвратно-поступательный вес из-за более короткого поршня с высотой сжатия (помните, что, хотя длинный шток будет весить больше, разница не так значительна, поскольку он разделен на две части). между вращающейся и совершающей возвратно-поступательное движение массой), а в качестве преимуществ — уменьшение поршня.

Длина штока и передаточное число влияют на один из наиболее важных аспектов работы ударного двигателя — скорость поршня.

Скорость поршня

Часто можно увидеть формулы и калькуляторы, которые определяют среднюю скорость поршня. Это просто средняя скорость поршня для заданного хода при заданных оборотах. Средняя скорость поршня всегда будет одинаковой для данного хода, независимо от длины шатуна. Пиковая скорость поршня, с другой стороны, зависит от длины штока.

[Изменение производительности] не имеет ничего общего с длиной штока, как таковая, это связано с положением поршня, когда клапаны открываются или закрываются. – Том Либ, Scat Enterprises, Inc.

Скорость поршня равна нулю в ВМТ и увеличивается по мере ускорения к НМТ. Скорость достигает пика в определенном градусе после ВМТ (ВМТ), а затем снижается до нуля в НМТ. Поршень ускоряется на обратном пути к ВМТ, достигая максимальной скорости в том же конкретном градусе перед ВМТ (ВМТ).Пиковая скорость поршня (при заданных оборотах в минуту) определяется фактической длиной штока и ходом, а угол поворота, при котором она происходит, определяется передаточным числом штока.

Распространенная ошибка, связанная с пиковой скоростью поршня, заключается в предположении, что она возникает при 90 градусах вращения, что неверно. Пиковая скорость фактически возникает где-то около 70-75 градусов до ВМТ и ВМТ (в зависимости от передаточного числа штока) из-за угла штока, влияющего на скорость и положение поршня. Пиковая скорость поршня выше с коротким штоком по сравнению с длинным штоком (при одинаковом ходе), поскольку более короткий шток создает больший угол.

Как упоминалось ранее, передаточное отношение стержня определяет, при каком градусе вращения достигается пиковая скорость. По мере уменьшения передаточного отношения стержня (укорочение стержня) количество градусов до и после ВМТ, при которых возникает пиковая скорость, также уменьшается (другими словами, пиковая скорость возникает ближе к ВМТ). Это также означает, что поршень начинает быстрее замедляться при вращении с более коротким штоком. Следовательно, скорость поршня с коротким штоком в нижней половине хода (через НМТ) меньше, чем (см. график, предоставленный Prestige Motorsports).

лепестков распределительного вала были нанесены на график с использованием градусного колеса и циферблатного индикатора. Этот график от Prestige Motorsports показывает скорость поршня по отношению к событиям распределительного вала. Обратите внимание, что наклон скорости поршня (ускорение) до и после ВМТ более крутой, чем НМТ. Пики также ближе друг к другу по обе стороны от ВМТ. Короткий стержень увеличит пиковую скорость, а более низкое передаточное число сдвинет пик ближе к ВМТ. Скорость поршня выше в ВМТ и ниже в НМТ с коротким штоком по сравнению с длинным штоком, используемым на том же ходе.

Влияние длины штока на скорость поршня в конечном счете зависит от скорости поршня по отношению к событиям клапана. «Длина штока и ход коленчатого вала определяют скорость поршня, — говорит Либ. «[Изменение производительности] не имеет ничего общего с длиной штока, как таковое, оно связано с положением поршня, когда клапаны открываются или закрываются».

В современном двигателестроении можно использовать более короткий шток, когда изготовитель двигателя хочет улучшить эффект продувки при более низких оборотах.– Кирк Питерс, Lunati

Это относится как к положению поршня, так и к скорости. Наибольшая разница в положении поршня будет иметь место при наибольшем угле штока, или 90 градусов до и после ВМТ. Короткий шток поместит верхнюю часть поршня дальше по отверстию в этой точке по сравнению с длинным штоком при том же ходе (из-за большего угла наклона короткого штока). Разница в положении оказывает наибольшее влияние на открытие выпускного клапана и закрытие впускного клапана. Открытие впуска и закрытие выпуска происходят вблизи ВМТ, где положение поршня отличается всего на несколько тысячных дюйма или меньше (поскольку разница в угле наклона штока между коротким и длинным штоком в этот момент вращения минимальна). ).

«В современном двигателестроении можно использовать более короткий шток, когда производитель двигателя хочет улучшить эффект продувки при более низких оборотах», — заявил Петерс.

Это так, потому что скорость поршня оказывает большее влияние, чем положение поршня во время перекрытия. Скорость поршня близка к максимальной, когда перекрытие начинается перед ВМТ. Короткий стержень будет нести большую скорость от пика обратно к ВМТ и снова обратно к пику (другими словами, между пиками будет меньше градусов вращения). Следовательно, длина штока может существенно повлиять на эффект продувки из-за влияния на скорость поршня.Короткий шток увеличивает скорость поршня во время перекрытия, позволяя продувке происходить при более низких оборотах, чем длинный шток.

Рампа открытия впускного лепестка распределительного вала также соответствует ускорению поршня. Короткий шток обеспечивает большую скорость поршня на стороне открытия, но меньшую скорость на стороне закрытия. С другой стороны, выпускной лепесток открывается и закрывается на стороне вращения НМТ, где короткий шток обеспечивает более низкие скорости поршня. Таким образом, длинный шток будет увеличивать скорость поршня во время выпуска.

Заключение

Двигатели

Stroker обеспечивают значительное увеличение рабочего объема. Хотя увеличение рабочего объема само по себе обеспечивает дополнительную мощность, существует множество факторов, которые необходимо учитывать, чтобы получить максимальную отдачу от увеличенного хода. Длина шатуна является одним из аспектов, который следует учитывать при проектировании ударного двигателя.

Длина штока изменяет как физические, так и динамические свойства двигателя. Такие факторы, как монтажная высота, балансировка двигателя, расположение поршневых колец и длина цилиндра, являются физическими характеристиками, которые необходимо учитывать, в то время как угол наклона штока и скорость поршня являются динамическими характеристиками, на которые влияет длина штока.Динамические характеристики изменяют характеристики двигателя в зависимости от их отношения к событиям распределительного вала.

Производитель двигателей должен учитывать все аспекты и понимать, как один компонент повлияет на общую комбинацию. Длина штока сама по себе не может быть обобщена как обеспечивающая определенное изменение для каждого двигателя. Скорее, любое изменение характеристик двигателя связано с ролью длины штока в изменении динамических свойств всей комбинации.

Понимание длины штока, высоты сжатия поршня и хода коленчатого вала

Внутренняя часть двигателя представляет собой непостоянную экосистему, где каждый компонент напрямую влияет на другой.Длина штока, ход коленчатого вала и высота сжатия поршня являются тремя переменными, которые являются ключевыми для выбора идеального вращающегося узла. Вот глубокое погружение в их определение и эффекты.

Взаимосвязь между длиной шатуна, высотой сжатия поршня и степенью сжатия часто понимается неправильно, в основном из-за неправильного использования термина «сжатие». Честно говоря, его, вероятно, вообще не следует применять к поршневой терминологии, за исключением случаев, когда он относится к объему поверхности днища поршня.Сжатие — это термин, связанный с объемом, который относится к степени сжатия. Он не имеет никакого отношения к механической связи, создаваемой определенным ходом коленчатого вала и расстоянием между центрами шатуна, или положением штифта, благодаря которому головка поршня практически совмещается с верхней частью отверстия. Если вы изучите прилагаемую диаграмму, вы заметите, что существует четыре основных размера, определяющих взаимосвязь кривошипа, штока и поршня.

Мы часто говорим, что двигатель имеет определенную степень сжатия, например, 10:1.Но это неуместное использование, когда речь идет о механическом взаимодействии хода кривошипа и длины штока. Высота штифта является предпочтительным термином, и вы можете увидеть взаимосвязь на приведенной выше иллюстрации. При фиксированной длине хода изменение длины штока влияет на две вещи, ни одна из которых не влияет на степень сжатия. Он определяет необходимую высоту штифта, чтобы головка поршня находилась на одном уровне с поверхностью блока в ВМТ. Это также влияет на скорость подхода и выхода поршня относительно ВМТ и, в некоторой степени, на время пребывания поршня в ВМТ.

Основные размеры двигателя

  • Высота блока
  • Длина хода
  • Длина стержня от центра до центра
  • Высота штифта

Ход кривошипа, шатун и поршень должны соответствовать размеру высоты блока так, чтобы платформа поршня находилась почти заподлицо с поверхностью платформы в ВМТ. Поскольку ход кривошипа вращается вокруг своего собственного центра на коренном подшипнике, вы можете видеть, что используется только половина длины хода, когда поршень находится в ВМТ.Остальное расстояние занимает длина штока и высота штифта поршня. Таким образом, окончательный размер узла возвратно-поступательного движения рассчитывается как:

½ длины хода + длина штока + высота штифта

Поскольку высота блока фиксируется в пределах узкого окна, доступного для фрезерования деки, комбинация длины хода, длины штока и высоты штифта должна в сумме давать одинаковую высоту с небольшим допуском на желаемую высоту деки и зазор между поршнем и головкой цилиндра, который также включает толщина прокладки.Распространенной практикой в ​​кругах производительности является нулевая колода блока. Это означает, что комбинация половины длины хода, длины штока и высоты штифта равна фиксированной высоте блока. Плоская часть верхней части поршня точно совпадает с поверхностью деки блока. Это вынуждает производителя выбирать соответствующую толщину сжатой прокладки для контроля зазора между поршнем и головкой. Неудивительно, что большинство прокладок головки блока цилиндров имеют толщину от 0,039 до 0,042 дюйма при сжатии. Общепринятый минимальный зазор между поршнем и головкой со стальными шатунами составляет .035 дюймов.

Более длинные стержни неизменно перемещают штифт в более высокое положение в поршне, где он пересекает канавку маслосъемного кольца. Производители поршней, такие как Diamond, предлагают простое решение с опорной планкой маслосъемного кольца. Опорные рельсы отлично справляются со своей задачей и позволяют использовать поршень очень малой высоты.

Длина хода почти всегда выбирается первой, поскольку она связана с комбинацией отверстия и хода для желаемого рабочего объема. Длина стержня обычно указывается следующей в зависимости от применения.Теория по этому поводу широко обсуждается и часто противоречива, но, как правило, обычно выбирают более короткие штоки, чтобы обеспечить более быстрое отклонение от ВМТ, когда поршень начинает опускаться в отверстие. Это открывает большее пространство для заполнения цилиндра быстрее, так что система впуска с высокой скоростью может начать заполнение цилиндра быстрее. Он часто используется для улучшения отклика дроссельной заслонки в приложениях, которые часто дросселируются.

Поршни с более короткими штоками быстрее приходят в ВМТ и не задерживаются надолго, а быстро уходят.Поршень достигает максимальной скорости раньше и при меньшем угле поворота коленчатого вала, что уменьшает воздействие объема цилиндра в точке максимального перепада давления. Для обеспечения оптимальной эффективности в этих условиях требуется соответствующая синхронизация впускных клапанов. Поскольку поршень быстрее достигает максимальной скорости, впускной клапан может открываться раньше, чтобы воспользоваться перепадом давления в цилиндре. В этой точке открывается меньший общий объем цилиндра, но раннее начало потока будет толкать поршень вниз по каналу ствола, поскольку объем воздействия быстро увеличивается.Обычно это называют тем, что поршень сильнее дергает заряд из-за его повышенного ускорения.

Более длинные штоки могут улучшить передаточное отношение штока, уменьшая осевую нагрузку на поршень. Популярным заблуждением является то, что длина штока влияет на смещение, а на самом деле это не так. Только диаметр цилиндра и ход коленчатого вала влияют на рабочий объем двигателя.

Во многих гоночных двигателях используются более длинные шатуны, что помогает уменьшить вес поршня, положительно влияя на форму и положение кривой крутящего момента, а также на эффективность сгорания.Для более длинных штоков обычно требуются более короткие и легкие поршни. Это толкает пакет колец выше на поршень. В обычных аспирационных установках строители ценят это, потому что им нравится перемещать пакет колец вверх, чтобы облегчить возвратно-поступательный узел, улучшить стабильность поршня и свести к минимуму несгоревшие газы в объеме щели над верхним кольцом. Тем не менее, более длинные штоки в системах с наддувом могут быть проблематичными, поскольку в системах с наддувом необходимо сместить пакет колец вниз по поршню, чтобы отодвинуть его от чрезмерного нагрева.Более длинные штоки затрудняют выполнение этой задачи, поскольку отверстие под палец пересекает канавку маслосъемного кольца. Во многих случаях более короткий шток может быть указан для приложений с наддувом, потому что давление наддува снижает потребность в критических соотношениях настройки шток/ход, необходимых для эффективной работы без наддува.

По сути, шатуны являются дополнительным компонентом настройки двигателя для соревнований. Поскольку длина штока (от центра к центру) варьируется, это влияет на движение поршня, поэтому его можно использовать в качестве инструмента настройки.Влияя на ускорение и скорость поршня, он определяет скорость, с которой создается перепад между атмосферным давлением (над карбюратором) и давлением в цилиндре во время такта впуска. Соответственно, он влияет на основные составляющие уравнения VE, то есть на поперечное сечение впускного и выпускного трактов, синхронизацию клапанов и оптимальную точку воспламенения.

Этот размер блока от центральной линии главного отверстия определяет окончательную длину пакета кривошипа, штока и поршня в сборе.Это включает в себя длину штока, половину длины хода и высоту штифта. Длину стержня и высоту штифта можно варьировать в зависимости от применения, но окончательный размер всегда определяется высотой блока.

Более быстрое воздействие атмосферного давления улучшает наполнение цилиндров и, таким образом, VE при условии, что размеры впускного тракта и синхронизация клапанов имеют соответствующие размеры и синхронизированы. Важно понимать, что ускорение и скорость поршня равны нулю в ВМТ и НМТ.Во всех промежуточных точках ускорение и скорость определяются длиной стержня. При любой заданной длине штока поршень достигает максимальной скорости в определенной точке хода относительно угла поворота кривошипа, где ось штока составляет 90° по отношению к ходу кривошипа (обычно около 70-75° угла поворота коленчатого вала). Эта точка представляет собой самую высокую степень воздействия перепада давления в цилиндре и тесно связана с синхронизацией впускного клапана для оптимального наполнения цилиндра.

После выбора длины стержня уравнение состоит из двух частей.Поскольку длина штока и ход теперь фиксированы, высота штифта остается переменной. Чтобы найти необходимую высоту штифта, сложите длину стержня и половину хода и вычтите результат из высоты настила блока. Блоки, которые не были деформированы, обычно обеспечивают фактор выдумки около 0,020 дюйма. Это часто удаляется, когда блок имеет нулевую деку, чтобы соответствовать днищу поршня. На этом этапе строитель может оценить доступное место для пакета колец и определить, не повлияет ли более длинный стержень отрицательно на расположение кольца.

Хотя эти поршни выглядят почти одинаково, поршень слева рассчитан на более длинный шток (или ход поршня). Это видно из-за более короткой высоты компрессии, т.е. штифт на запястье выточен ближе к коронке.

Обратите внимание, что ничто из этого не влияет на степень сжатия. Головка поршня по-прежнему останавливается на поверхности деки блока, таким образом, пространство сгорания (объем) над ней остается неизменным, если вы не измените толщину прокладки головки блока цилиндров. Степень сжатия можно изменить только за счет увеличения или уменьшения объема камеры сгорания над поршнем в ВМТ.И, поскольку отношения механически фиксированы, динамическая степень сжатия может зависеть только от синхронизации кулачка.

Вы можете использовать калькулятор на веб-сайте Diamond, чтобы подсчитать все эти цифры и определить наилучшую комбинацию для вашего приложения. При заказе поршней ваш технический представитель также может помочь вам подобрать наилучшую комбинацию. Технический специалист также может помочь вам с размещением пакета колец, чтобы избежать проблем с предохранительными клапанами. Существует несколько способов упаковки этих компонентов в зависимости от требований вашего приложения, и технические специалисты будут держать вас в необходимых пределах для защиты ваших инвестиций.

(PDF) Исследование по измерению разрешенного угла трения в цилиндрах двигателя с использованием мгновенного метода IMEP

измерение усилия на шатуне. Предположение о постоянной частоте вращения двигателя

абсолютно справедливо для этого двигателя при скоростях выше

1500 об/мин. Термический удар может оказать

значительное влияние на измерения давления в цилиндре

и, следовательно, внести существенную ошибку в расчеты

трения, особенно при более высоких нагрузках.Использование преобразователей

Kistler 6125B снижает воздействие теплового удара

во время такта расширения, но чрезмерно корректирует

во время такта выпуска.

Ошибка в

наибольшее влияние на расчеты трения связана с систематической ошибкой, связанной с этим методом

(вычитание двух больших чисел). В этом исследовании была выполнена

калибровка силы шатуна цилиндра

для учета очень высокой сжимающей нагрузки

, испытываемой тензодатчиком.Кроме того, калибровка с двойным наклоном

использовалась для измерений силы

шатуна, чтобы учесть изменения чувствительности

при переходе между нагрузками растяжения и

сжатия.

Результаты трения в цилиндрах двигателя с разрешением цикла для обоих случаев

, с газовой нагрузкой и без нее, были воспроизводимыми

и показали ожидаемые тенденции. Были проведены эксперименты по влиянию температуры масляной пленки, натяжения маслосъемного кольца и

рабочих скоростей.Результаты

этих экспериментов были преобразованы в FMEP

IC

,

, что является хорошей метрикой для выражения потери работы на трение в сборе поршня

. Отношение FMEP

IC

к двигателю

FMEP

TOT

варьировалось от 19-44% и 26-42%, когда

работал без свечей зажигания и со свечами зажигания соответственно.

Влияние температуры на трение в двигателе было

зафиксировано путем калибровки модели трения в цилиндрах

с использованием данных холодного запуска испытательного двигателя.После анализа смоделированных результатов трения можно сделать вывод, что модель правильно предсказывает значения FMEP

TOT

и

FMEP

IC

, а тенденции согласуются с экспериментальными. Количественные сравнения

между смоделированными и экспериментальными данными не проводились

из-за недостатков модели, таких как упрощенный

срок нагружения поршневого узла газом и отсутствие условия нагружения газом

подшипников.Тем не менее, модель

представляет собой отличный инструмент для проверки и дальнейшего анализа экспериментальных результатов

.

БЛАГОДАРНОСТЬ

Авторы благодарят TACOM армии США

Программа науки и технологий двойного назначения (DUST)

(DAAE07-01-3-0002) в партнерстве с General Motors

за финансирование этого исследования в рамках Название «Параллельное

Проектирование силовых агрегатов нового поколения, производство

Процесс и материалы.” Кроме того, авторы хотели бы отметить

Кевина Моррисона за его техническую поддержку и

его помощь в разработке и оснащении

соединительной тяги

. Наконец, мы хотели бы поблагодарить

Alberto López за его помощь в калибровке тензодатчика

.

ССЫЛКИ

1. McGeehan, J.A., «Обзор литературы о влиянии

трения поршней и колец и смазочного масла

на экономию топлива», SAE Paper 780673,

1978.

2. Ричардсон, Д.Е., «Обзор силового цилиндра

трения для дизельных двигателей», Инженерный журнал

для газовых турбин и энергетики, Vol. 122, № 4, стр.

506-519, октябрь 2000 г.

3. Сандовал, Д., Хейвуд, Дж., «Улучшенная модель трения

для двигателей с искровым зажиганием», SAE Paper 2003-

01-0725, 2003 г.

4. Фурухама С., Такигучи М., «Измерение силы трения поршня

в реально работающем дизельном двигателе

», Документ SAE 790855, 1979.

5. Гото Т., Аояма С., Нагумо С., Накадзима Ю.,

Онода М., «Измерение силы трения поршня и поршневого кольца

», SAE Paper 851671, 1985

6. Урас, Х.М., Паттерсон Д.Дж., «Измерение мгновенного трения поршня

и кольца в сборе по методу IMEP

», SAE Paper 830416, 1983.

7. Урас, Х.М., Паттерсон, Д.Дж. Некоторые

смазочные материалы и параметры двигателя при мгновенном трении в сборе поршня и кольца

», SAE Paper

840178, 1984.

8. Ноорман М., Ассанис Д. Н., Паттерсон Д. Дж., Тунг,

С. С., Церегунис С. И., «Обзор методов измерения трения для двигателей

, измеряющих трение с использованием стендовых испытаний и работающих двигателей

», SAE Paper 1000 -1780, 2000.

9. Хенейн, Н.А., «Мгновенный двигатель, фрикционный

, крутящий момент, его компоненты и поршень в сборе

Трение», Министерство энергетики США, Управление

Транспортные материалы-трибология проекта и

Аргон Лаборатория, Контракт №

73072401.

10. Rai, H.S., Brunt, M.F., Loader C.P., «Количественная оценка

и уменьшение ошибок IMEP, возникающих в результате теплового удара датчика давления

в двигателе SI

9000». 1329, 1999.

11. Kistler, «Высокотемпературный датчик давления с заземлением

для двигателей внутреннего сгорания ‘6125’»,

PMM Meeting 1993.

12. Heywood, J. B.: Internal Combustion Fund

3 -Хилл, с.717, 1988.

13. Йилмаз, Э., Тиан, Т., Вонг, В.В., Хейвуд, Дж.Б.,

«Экспериментальное и теоретическое исследование

вклада испарения нефти в потребление нефти»,

SAE Документ 2002-01-2684, 2002.

14. Паттон, К.Дж., Ничке, Р.Г., Хейвуд, Дж.Б.,

«Разработка и оценка модели трения для двигателей с искровым зажиганием

», SAE Paper No. 890803,

3

1986.

15. Kistler Instruments AG: Руководство по эксплуатации Kistler.

16. Бохак, С., Бейкер, Д.М., Ассанис, Д.Н.: «Глобальная модель

для стационарного и переходного двигателя SI

Исследования теплопередачи», SAE Paper 960073, 1996.

17. Shayler, П.Дж., Кристиан, С.Дж., Ма, Т.: «Модель для исследования температуры, теплового потока и характеристик трения

во время прогрева двигателя»,

SAE Paper 931153, 1993.

Распределительный вал и коленчатый вал — Чем они отличаются?

Общеизвестно, что транспортное средство представляет собой большую сумму крошечных движущихся частей.Эти части движутся по-разному, но все же координируются, чтобы помочь вам переместиться из точки А в точку Б. Инициация движения начинается в двигателе. Двигатель содержит такие детали, как корпус, клапаны, поршни и рассматриваемый предмет, коленчатые и распределительные валы. Разница между распределительным валом и коленчатым валом существенна, поскольку эти два компонента различаются по форме и функциям.

Распределительный и коленчатый вал являются механическими компонентами двигателей внутреннего сгорания.Еще одна общая черта этих двух компонентов заключается в том, что различные компоненты или насадки на валах известны как шейки. Начнем с расшифровки — Распредвал vs Коленвал .

Распределительный вал и коленчатый вал

  • Расположение: Распредвал находится в верхней части двигателя. Он находится в верхней части камеры сгорания. Однако коленчатый вал находится в нижней части двигателя. Поршни цилиндра будут опираться на коленчатый вал.
  • Близость: Коленчатый вал соединен с рядом поршней через шатун. Распределительный вал находится в области, близкой к клапанам, и находится в непосредственном контакте с ними.
  • Механизм: Распределительный вал способен преобразовывать вращательное движение в возвратно-поступательное. Однако коленчатый вал может преобразовывать возвратно-поступательное движение во вращательное. Поэтому движение обоих компонентов противоположно друг другу.
  • Форма: Форма распределительного вала овальная или яйцевидная.Коленчатые валы крупнее и не имеют определенной формы, как распределительный вал.
  • Назначение: Распределительный вал работает в механизме открытия и закрытия клапана камеры сжатия. Движение коленчатого вала необходимо для движения маховика.

Распределительный вал: сборка и детали

Конструкция и конструкция распределительного вала в основном включают длинный стержень с несколькими распределительными валами, установленными по длине стержня. Важно отметить, что распределительный вал представляет собой шатун.На стержне, также известном как вал, находится несколько «кулачков». Вал содержит несколько компонентов, известных как шейки. На переднем конце распределительного вала находится датчик положения кулачка. Основная задача этого датчика — обнаружить любое изменение угла кулачка; он определяет угол поворота кулачка и инициирует движение в цилиндре. Движение в цилиндре происходит от цикла сгорания.

Каждый кулачок содержит головку, которая находится в наконечнике яйцевидного аппарата. При этом нижняя и более округлая часть – это пятка.В этом случае выступ представляет собой часть кулачка, контактирующую с клапаном.

В дополнение к этому область рядом с датчиком положения распределительного вала известна как тяга. Тяга будет удерживать вал на месте во время работы двигателя.

Функции распределительного вала

Соединение между распределительным валом и клапаном происходит в верхней части цилиндра. Здесь находится кулачок, который будет соединен с клапаном. Клапан, который имеет головку и шток, также содержит пружину в области штока.Головка выступает в открытую камеру сгорания и будет перемещаться в камеру через определенные промежутки времени. Кулачок постоянно вращается при движении автомобиля. При этом вращении выступ распределительного вала давит на пружину. Сжатие пружины открывает клапан, и, таким образом, топливо может как входить, так и выходить.

Вышеупомянутое возвратно-поступательное движение — это движение клапана вверх и вниз по мере вращательного движения кулачка.

Поскольку распределительный вал соединен с клапаном, он также влияет на движение камеры сжатия.Каждая камера сгорания имеет два клапана; каждая камера будет содержать два распределительных вала.

Распределительный вал является составной частью теплового двигателя внутреннего сгорания. Этот ДВС работает по принципу преобразования химической энергии в тепловую. Химическая энергия – это топливо, хранящееся в баке; тепло от камеры сгорания помогает толкать поршни и цилиндр в движение. Цель движения будет подробно рассмотрена при обсуждении функции коленчатого вала.

Распределительный вал является неотъемлемой частью двигателя и играет активную роль в цикле сгорания.Цикл сгорания — это процесс, который в значительной степени способствует движению транспортного средства, процесс, который преобразует топливо в энергию посредством ряда шагов. Распределительный вал участвует как в первом, так и в последнем шаге.

На первом этапе, известном как такт впуска, клапаны должны быть открыты. Следовательно, распределительный вал может находиться в движении в этом такте. Клапаны открываются, чтобы впустить топливо в камеру сгорания. Топливо находится в газообразном состоянии; смесь, выбрасываемая в камеру сгорания, содержит как воздух, так и топливо.Поршень, расположенный ближе к нижнему концу камеры, будет двигаться вверх. Таким образом, давление внутри камеры уменьшится.

С уменьшением объема камеры и повышением давления топливо готово к воспламенению через свечу зажигания, находящуюся в камере. Этот процесс создает большое количество тепла; температура камеры может достигать примерно 138-250 градусов по Цельсию. Средняя пиковая температура составляет 248 градусов по Цельсию.

После воспламенения воздушно-топливная смесь подвергается сгоранию; оставшийся газ будет состоять из оксида азота.Этот оксид азота образуется из кислорода и азота, присутствующих в воздушно-топливной смеси. Таким образом, газы будут удаляться из камеры через выпускной клапан. Это последний штрих или шаг в цикле; это известно как такт выпуска.

Положение и движение распределительного вала могут сильно влиять на движение автомобиля. Расположение кулачков обеспечит правильное время открытия и закрытия клапанов. Благодаря этому автомобиль сможет плавно работать и на более высоких оборотах.

Типы распределительных валов

Распределительные валы различаются по количеству клапанов, с которыми они соприкасаются. Два типа:

  1. Одиночный верхний распределительный вал: Известно, что этот тип распределительного вала открывает и закрывает клапаны с помощью только одного кулачка. Этот распределительный вал идеально подходит для автомобилей, которые могут работать с меньшим количеством клапанов. Он также будет обеспечивать меньший крутящий момент и мощность.
  2. Двойной верхний распределительный вал: Двойной верхний распределительный вал требует, чтобы один кулачок открывал клапаны, а другой — закрывал их.Этот тип распределительного вала лучше подходит для автомобилей, которым требуется более высокая мощность и максимальный крутящий момент. С этим распределительным валом в двигателе может быть больше клапанов.

Вы можете прочитать это: Что такое SOHC и DOHC?

Коленчатый вал: конструкция и конструкция

Коленчатый вал представляет собой более крупное устройство, на которое опираются цилиндры двигателя. Он сделан из расплавленного железа, который подвергается тщательной полировке, чтобы обеспечить меньшее трение. Коленчатый вал содержит неправильную форму или, в некоторых случаях, «синусоидальную».Как упоминалось ранее, вал имеет шейки. По сути, шейки — это части вала, которые вращаются внутри подшипника. Они бывают двух типов.

Первыми являются шатунные шейки. Это та часть, которая будет соединяться с шатунами, а затем и с поршнями. Другой тип — коренные опорные шейки. Они присутствуют ближе к оси вращения или, другими словами, к валу. Распространенной фразой, которая обычно используется, является слово «шатуны».Это относится к шатунным шейкам. Отбросив эти определения, следующим пунктом будет упоминание компонентов, присутствующих в передней (передней) и задней (задней) частях коленчатого вала.

Передняя часть известна как нос. Он содержит зубчатую передачу, соединенную с несколькими другими компонентами, такими как шкив, клапанный механизм и другие.

Основным рассматриваемым компонентом является маховик. Это присутствует в задней части, также известной как фланец. Функция этого маховика имеет решающее значение для движения автомобиля.

Коленчатые валы находятся в постоянном движении во время эксплуатации автомобиля. Поэтому важно следить за тем, чтобы между шейками не было трения. По этой причине коленчатый вал имеет специальный канал для прохождения масла; весь шток подвергается смазке. Путь включает в себя ряд отверстий, чтобы добраться до каждого журнала.

Принцип работы коленчатого вала

Основная функция коленчатого вала — помочь маховику начать вращение.Однако маховику для начала своего движения необходимы вращательные движения, исходящие от поршней, возвратно-поступательные или прямолинейные. Следовательно, коленчатые валы будут двигаться по мере того, как происходит цикл сгорания. Коленчатый вал работает на создание необходимого вращательного движения для маховика.

Вращательное движение маховика обеспечивает более плавную передачу мощности от двигателя к машине. Маховик работает по закону сохранения момента импульса. Этот принцип позволяет двигателю накапливать энергию и использовать ее по мере функционирования.Маховик также помогает предотвратить износ двигателя, особенно коленчатого вала, из-за создаваемой инерции.

В двух словах, маховик предназначен для уменьшения возможных колебаний скорости двигателя, когда он работает в цикле сгорания.

Для повышения производительности коленчатого вала производитель использует альтернативный метод. Этот метод включает в себя придание цельному железному блоку традиционной формы коленчатого вала. Этот тип коленчатого вала можно увидеть в гоночных автомобилях или автомобилях, сделанных на заказ.

Среди всех компонентов двигателя коленчатый вал является самым нестабильным. Это связано с тем, что в этой области происходит наибольшая потеря энергии из-за рассеивания тепла, трения и даже знакомого скрежета. Причина такой нестабильности связана с неуклюжими движениями поршней. Поэтому коленчатый вал за эти годы претерпел несколько изменений.

Изменения и модификации коленчатого вала

  • Двигатели V8: В настоящее время двигатели V8 очень популярны.V относится к ориентации цилиндров; пара цилиндров расположена под углом 45 градусов друг к другу. Этот тип конфигурации помогает сбалансировать коленчатый вал. Коленчатый вал в этом случае будет небольшим и легко управляемым.
  • Строкер Коленчатый вал: Следующее изменение было замечено в продолжительности такта цикла сгорания. Этот тип коленчатого вала известен как ходовой коленчатый вал. Радиус кривошипа управляет ходом, который создает движущую силу двигателя.Радиус относится к расстоянию между коренными шейками от шатунных шеек. Увеличение этого радиуса позволит получить два преимущества. Первым преимуществом является больший объем цилиндров. Таким образом, каждый удар будет производить больше энергии. Во-вторых, из-за большего объема цилиндра продолжительность каждого такта будет больше.
    • Таким образом, в новых моделях автомобилей стало чаще устанавливаться коленчатый вал. Однако следует иметь в виду, что этот тип коленчатого вала будет иметь большее смещение в поршнях.По этой причине длина шатунов также уменьшилась.
  • Смещенный коленчатый вал: Однако существует более экономичный метод реализации того же принципа, что и в коленчатом вале со смещением. Это возможно за счет установки смещенных коленчатых валов. Присутствующие в этих коленчатых валах шейки подвергаются шлифовке под определенным углом. В результате центр шейки смещается от центра коленчатого вала. Это приводит к увеличению радиуса кривошипа, что автоматически и безопасно увеличивает продолжительность хода.

Заключение

При всем при этом необходимо найти связь между распредвалом и коленвалом в двигателе. Это соединение видно через цепь, известную как цепь или ремень ГРМ. Эта цепь похожа на велосипедную цепь, скрепляющую шестерни велосипеда. Таким образом, вращение, происходящее в распределительном валу, вызовет движение коленчатого вала.

Коленчатый вал совершает больше движений по сравнению с распределительным валом.Соотношение количества движений между коленчатым валом и распределительным валом составляет 2:1. То есть за каждый оборот распределительного вала коленчатый вал делает два оборота.

Таким образом, два очень разных компонента двигателя успешно координируются для создания движения.

Есть большая разница между оппозитным двигателем и оппозитным двигателем

Двигатели внутреннего сгорания работают загадочным образом для непосвященных. Самый ранний известный механизм, в котором использовались шатун и кривошип, — это устройство под названием лесопилка Иераполиса, хитроумное приспособление, датируемое 3 веком нашей эры.Тем не менее, происхождение двигателя внутреннего сгорания происходит благодаря Жану Жозефу Этьену Ленуару, бельгийцу, который разработал газовый двигатель с шатунами, поршнями, цилиндрами и маховиком в 1860 году. Эта конструкция не была безошибочной, но Николаусу Отто удалось изобрести лучшую мельницу, которая могла бы сжигать топливо более эффективно.

С того судьбоносного момента в 1862 году двигатель внутреннего сгорания медленно, но верно завоевал популярность. Вместе с электричеством и горячей водой она стала одной из важнейших коммунальных услуг современной жизни.Но несмотря на то, что он существует с середины 1800-х годов, большинство людей и даже автолюбители до сих пор не знают, что между одной из самых известных архитектур двигателей, когда-либо созданных, есть очень небольшая, но важная разница. Оппозитные двигатели не следует путать с V-образными двигателями. Шатунные шейки или шатунные шейки, как бы вы их ни называли, эти небольшие устройства, прикрепленные к подшипникам с большим концом коленчатого вала, составляют разницу между оппозитным двигателем и плоским двигателем. Проще говоря, оппозитный двигатель использует одну шатунную шейку на цилиндр, в то время как плоский (горизонтальный V) двигатель использует одну шатунную шейку на два горизонтально расположенных противоположных цилиндра.

Ярким примером этого автомобильного заблуждения является Ferrari Berlinetta Boxer. Несмотря на то, что его название предполагает, что он использует оппозитную мельницу, а два ряда шестицилиндровых двигателей расположены друг напротив друга по горизонтали, в этой итальянской экзотике 70-х годов используется двигатель V12 с углом развала цилиндров 180 градусов, а не настоящий оппозитный двигатель. Устанавливая угол V-образной конфигурации на 180 градусов, вы не обязательно превращаете силовую установку в оппозитный двигатель, потому что поршни и их шатуны по-прежнему имеют общую шейку коленчатого вала.Видите изображение выше? Слева у вас плоская V-образная конфигурация, как у мельницы Berlinetta Boxer, а справа у вас правильная конструкция боксера с отдельными шейками для оппозитных пар поршней.

Не поймите нас неправильно, оппозитный двигатель — это механический шедевр, который заставляет нормальные редукторы сходить с ума. Все силовые установки V12 по своей природе сбалансированы независимо от угла крена, поскольку в них используются два ряда рядных шестицилиндровых двигателей. В любой момент во время цикла сгорания рядная шестерка может похвастаться двумя поршнями, опускающимися вниз, двумя поднимающимися и двумя посередине, так что нет промежуточного положения, которое могло бы нарушить балансировку работы.Но если вы относитесь к тому типу пуристов, которые не могут обойтись ни с чем, кроме настоящего боксера, то единственный путь — это Porsche или Subaru. В свою золотую эру Alfa Romeo производила несколько очень сливочных оппозитных двигателей, но под властью Fiat Chrysler Group это уже не так. Если вы любитель мотоциклов, BMW производит действительно замечательный и мощный оппозитный двигатель с водяным охлаждением, который приводит в движение внедорожные/дорожные байки серии GS.

А как насчет более распространенных конфигураций двигателей, таких как рядный четырехцилиндровый двигатель, которые сегодня используются почти во всех супермини, компактных хэтчбеках или седанах? Этот дизайн по своей сути несбалансирован, но не беспокойтесь.Вибрации, которые могут расшатать двигатель, устраняются такими вещами, как уравновешивающий вал или специальные маховики, которые не движутся по идеально круговой траектории. Конечно, есть и другие, более высокотехнологичные методы компенсации дисбаланса, но на дешевом и сердитом эконобоксе это не так. Если вы до сих пор не совсем поняли разницу между оппозитными и плоскими V-образными двигателями, посмотрите видео, прикрепленные ниже. Первый показывает вам, что такое двигатель Porsche 911. Второй представляет собой анимацию плоского двигателя V12, в котором горизонтально противоположные цилиндры имеют общую шатунную шейку.

Шатун

поршень (вверху) и шатун от типичного автомобильного двигателя (шкала в сантиметрах)

В поршневых двигателях шатун или шатун соединяет поршень с кривошипом или коленчатым валом. Вместе с кривошипом они образуют простой механизм, преобразующий прямолинейное движение во вращательное.

Соединительные стержни также могут преобразовывать вращательное движение в прямолинейное. Исторически, до разработки двигателей, они впервые использовались таким образом.

Поскольку шатун является жестким, он может передавать как толчок, так и тягу, поэтому шатун может вращать кривошип на обе половины оборота, т. е. толкать поршень и тянуть поршень. Более ранние механизмы, такие как цепи, могли только тянуть. В некоторых двухтактных двигателях шатун требуется только для толкания.

Сегодня шатуны наиболее известны благодаря их использованию в поршневых двигателях внутреннего сгорания, таких как автомобильные двигатели. Они имеют конструкцию, совершенно отличную от более ранних форм шатунов, использовавшихся в паровых двигателях и паровозах.

История

Самые ранние свидетельства существования шатуна появляются на римской лесопилке Иераполиса в конце 3 века нашей эры. Он также появляется на двух восточно-римских лесопильных заводах VI века, раскопанных в Эфесе, соответственно, в Герасе. Кривошипно-шатунный механизм этих римских водяных мельниц преобразовывал вращательное движение водяного колеса в линейное движение пильных полотен. [1]

Где-то между 1174 и 1206 годами арабский изобретатель и инженер Аль-Джазари описал машину, в которой шатун с коленчатым валом перекачивал воду как часть водоподъемной машины, [2] [3] , но устройство было излишне сложным, что указывало на то, что он все еще не полностью понимал концепцию преобразования энергии. [4]

В Италии эпохи Возрождения самые ранние свидетельства существования сложного кривошипа и шатуна, хотя и непонятые с точки зрения механики, можно найти в альбомах Такколы. [5] Тщательное понимание задействованного движения демонстрирует художник Пизанелло (ум. 1455), который изобразил поршневой насос, приводимый в движение водяным колесом и приводимый в действие двумя простыми кривошипами и двумя шатунами. [5]

К 16 веку в технических трактатах и ​​произведениях искусства эпохи Возрождения в Европе появляется множество свидетельств кривошипов и шатунов; Только в книге Агостино Рамелли «Разнообразные и искусственные машины» из 1588 года изображено восемнадцать примеров, число которых увеличивается в Theatrum Machinarum Novum Георга Андреаса Бёклера до 45 различных машин. [6]

Паровые двигатели

Балочный двигатель с двумя шатунами (почти вертикальными) между горизонтальной балкой и кривошипами маховика.

Первые паровые двигатели, атмосферный двигатель Ньюкомена, были одностороннего действия: его поршень работал только в одном направлении, поэтому в них использовалась цепь, а не шатун. Их выход качался вперед и назад, а не вращался непрерывно.

Траверса стационарной паровой машины: шток слева, шатун справа

Паровые машины после этого обычно двойного действия: их внутреннее давление действует на каждую сторону поршня по очереди.Для этого требуется уплотнение вокруг штока поршня, поэтому шарнир между поршнем и шатуном расположен снаружи цилиндра, в большом блоке подшипников скольжения, называемом крейцкопфом.

Стержни паровоза, большой угловой стержень является шатуном.

В паровозе шатунные шейки обычно устанавливаются непосредственно на одну или несколько пар ведущих колес, а ось этих колес служит коленчатым валом. Шатуны, также называемые основными шатунами ( в практике США ), проходят между шатунными шейками и крейцкопфами, где они соединяются с поршневыми шатунами.Крейцкопфы или направляющие ствола также используются на больших дизельных двигателях, изготовленных для морского обслуживания. Аналогичные тяги между ведущими колесами называются соединительными тягами ( в британской практике ).

Шатуны небольших паровозов обычно имеют прямоугольное сечение, но на небольших локомотивах иногда используются шатуны морского типа круглого сечения. Стивен Левин, который строил как локомотивные, так и морские двигатели, часто использовал круглые стержни.Автомобили Gresley A4 Pacific, такие как Mallard , имели шатун из легированной стали с перемычкой толщиной всего 3/8 дюйма.

На пароходах Western River шатуны правильно называются шатунами , а иногда их неправильно называют шатунами.

Двигатели внутреннего сгорания

Выход из строя шатуна является одной из наиболее частых причин катастрофического отказа двигателя.

В современных автомобильных двигателях внутреннего сгорания шатуны чаще всего изготавливаются из стали для серийных двигателей, но могут быть изготовлены из алюминиевых сплавов Т6-2024 и Т651-7075 (для легкости и способности поглощать сильные удары за счет долговечности) или титана (для сочетания легкости с прочностью, при более высокой стоимости) для высокопроизводительных двигателей, или из чугуна для таких устройств, как мотороллеры.Они не закреплены жестко на обоих концах, так что угол между шатуном и поршнем может изменяться при движении шатуна вверх и вниз и при вращении вокруг коленчатого вала. Шатуны, особенно в гоночных двигателях, можно назвать стержнями «заготовок», если они выточены из цельной металлической заготовки, а не отлиты.

Малая головка прикрепляется к поршневому пальцу, поршневому пальцу или поршневому пальцу, который в настоящее время чаще всего запрессовывается в шатун, но может поворачиваться в поршне, конструкция «плавающего поршневого пальца».Шатун соединяется с шейкой подшипника на шатуне, в большинстве двигателей, работающих на сменных вкладышах подшипников, доступ к которым осуществляется через болты шатуна , которые удерживают «крышку» подшипника на шатуне. Как правило, в подшипнике и большом конце шатуна просверлено небольшое отверстие, так что смазочное моторное масло под давлением разбрызгивается на упорную сторону стенки цилиндра для смазки хода поршней и поршневых колец. Большинство небольших двухтактных двигателей и некоторые одноцилиндровые четырехтактные двигатели избегают необходимости в системе смазки с насосом за счет использования вместо этого подшипника качения, однако для этого требуется разжать коленчатый вал, а затем снова собрать его, чтобы заменить соединительную муфту. стержень.

Шатун находится под огромным напряжением от возвратно-поступательной нагрузки, представленной поршнем, который фактически растягивается и сжимается при каждом обороте, и нагрузка увеличивается пропорционально квадрату увеличения скорости двигателя. Выход из строя шатуна, обычно называемый «бросанием шатуна», является одной из наиболее распространенных причин катастрофического отказа двигателя в автомобилях, когда сломанный шатун часто проходит через боковую сторону картера и, таким образом, делает двигатель неремонтопригодным; это может быть результатом усталости возле физического дефекта в шатуне, отказа смазки в подшипнике из-за неправильного обслуживания или отказа болтов шатуна из-за дефекта, неправильной затяжки.Повторное использование стержневых болтов является обычной практикой, если болты соответствуют спецификациям производителя. Несмотря на их частое появление на телевизионных автомобильных соревнованиях, такие отказы довольно редки на серийных автомобилях при обычной повседневной езде. Это связано с тем, что производство автозапчастей имеет гораздо больший запас прочности, а зачастую и более систематический контроль качества.

При создании высокоэффективного двигателя большое внимание уделяется шатунам, устранению концентраторов напряжения такими методами, как шлифовка краев шатуна до гладкого радиуса, дробеструйная обработка для создания сжимающих поверхностных напряжений (для предотвращения образования трещин), балансировка все узлы шатун/поршень имеют одинаковый вес и Magnafluxing для выявления невидимых в противном случае небольших трещин, которые могут привести к выходу штока из строя под нагрузкой.Кроме того, большое внимание уделяется затяжке болтов шатуна с точным значением, указанным; часто эти болты необходимо заменять, а не использовать повторно. Шатун шатуна изготавливается как единое целое и разрезается или надламывается надвое для обеспечения точной посадки вокруг вкладыша подшипника шатуна. Следовательно, «крышки» шатунов не взаимозаменяемы между шатунами, и при ремонте двигателя необходимо следить за тем, чтобы крышки разных шатунов не перепутались. Как на шатуне, так и на его крышке подшипника обычно выбит соответствующий номер позиции в блоке цилиндров.

Современные двигатели, такие как 4,6-литровый двигатель Ford и 2,0-литровый двигатель Chrysler, имеют шатуны, изготовленные с использованием порошковой металлургии, что позволяет более точно контролировать размер и вес с меньшими затратами механической обработки и меньшей избыточной массой, которую необходимо обработать для балансировки. Затем крышка отделяется от стержня в процессе разрушения, что приводит к неровной поверхности сопряжения из-за зерен порошкообразного металла. Это гарантирует, что при повторной сборке крышка будет идеально расположена по отношению к стержню, по сравнению с незначительными смещениями, которые могут возникнуть, если обе сопрягаемые поверхности плоские.

Основным источником износа двигателя является боковая сила, действующая на поршень через шатун со стороны коленчатого вала, которая обычно изнашивает цилиндр до овального поперечного сечения, а не круглого, что делает невозможным правильное прилегание поршневых колец к цилиндру. стены. Геометрически видно, что более длинные шатуны уменьшают величину этой боковой силы и, следовательно, увеличивают срок службы двигателя. Однако для данного блока цилиндров сумма длины шатуна и хода поршня является фиксированным числом, определяемым фиксированным расстоянием между осью коленчатого вала и верхней частью блока цилиндров, где крепится головка блока цилиндров; таким образом, для данного блока цилиндров более длинный ход, дающий больший рабочий объем и мощность двигателя, требует более короткого шатуна (или поршня с меньшей высотой сжатия), что приводит к ускоренному износу цилиндра.

Составные стержни

Шарнирные шатуны

Многоцилиндровые многорядные двигатели, такие как компоновка V12, имеют мало места для множества шатунных шеек на ограниченной длине коленчатого вала. Это сложный компромисс, и его последствия часто приводили к тому, что двигатели считались неисправными (Sunbeam Arab, Rolls-Royce Vulture).

Самое простое решение, почти универсальное для двигателей дорожных автомобилей, заключается в использовании простых шатунов, в которых цилиндры обоих рядов имеют общую шейку.Это требует, чтобы шатунные подшипники были уже , что увеличивает нагрузку на подшипник и риск отказа высокопроизводительного двигателя. Это также означает, что противоположные цилиндры не точно совпадают друг с другом.

В некоторых типах двигателей используются штоки ведущий/ведомый, а не простой тип, показанный на рисунке выше. Главный шток имеет один или несколько кольцевых штифтов, к которым прикручены гораздо меньшие большие концы подчиненных штоков других цилиндров. В некоторых конструкциях V-образных двигателей используется главный/ведомый шток для каждой пары противоположных цилиндров.Недостатком этого является то, что ход вспомогательного штока немного короче, чем у главного, что увеличивает вибрацию в V-образном двигателе, катастрофически для Sunbeam Arab.

Радиальные двигатели обычно имеют главный шток для одного цилиндра и несколько подчиненных штоков для всех остальных цилиндров в одном ряду.

Вилочные и ножевые стержни

Обычное решение для высокопроизводительных авиационных двигателей — «раздвоенный» шатун. Один стержень разделен на две части на большом конце, а другой утончен, чтобы поместиться в эту вилку. Уайт-младший, 1962, с. 172

Источники

  • Ритти, Тулия; Греве, Клаус; Кессенер, Пол (2007), «Рельеф каменной лесопилки с водяным приводом на саркофаге в Иераполисе и его значение», Journal of Roman Archaeology 20 : 138–163
  • Уайт-младший, Линн (1962), Средневековые технологии и социальные изменения , Оксфорд: в Clarendon Press

Внешние ссылки

.