Рубрика: Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ). Назначение, устройство, принцип действия

Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Детали кривошипно-шатунного механизма можно разделить на: неподвижные — картер, блок цилиндров, цилиндры, головка блока цилиндров, прокладка головки блока и поддон. Обычно блок цилиндров отливают вместе с верхней половиной картера, поэтому иногда его называют блок-картером. подвижные детали КШМ — поршни, поршневые кольца и пальцы, шатуны, коленчатый вал и маховик. Кроме того, к кривошипно-шатунному механизму относятся различные крепежные детали, а также коренные и шатунные подшипники. Блок-картер Блок-картер — основной элемент остова двигателя. Он подвергается значительным силовым и тепловым воздействиям и должен обладать высокой прочностью и жесткостью. В блок-картере устанавливают цилиндры, опоры коленчатого вала, некоторые устройства механизма газораспределения, различные узлы смазочной системы с ее сложной сетью каналов и другое вспомогательное оборудование. Блок-картер изготавливают из чугуна или алюминиевого сплава литьем. Цилиндр Цилиндры представляют собой направляющие элементы ⭐ кривошипно-шатунного механизма. Внутри их перемещаются поршни. Длина образующей цилиндра определяется ходом поршня и его размерами. Цилиндры работают в условиях резко изменяющегося давления в надпоршневой полости. Их стенки соприкасаются с пламенем и горячими газами, имеющими температуру до 1500… 2 500 °С. Цилиндры должны быть прочными, жесткими, термо- и износостойкими при ограниченном количестве смазки. Кроме того, материал цилиндров должен обладать хорошими литейными свойствами и легко обрабатываться на станках. Обычно цилиндры изготавливают из специального легированного чугуна, но могут применяться также алюминиевые сплавы и сталь. Внутреннюю рабочую поверхность цилиндра, называемую его зеркалом, тщательно обрабатывают и покрывают хромом для уменьшения трения, повышения износостойкости и долговечности. В двигателях с жидкостным охлаждением цилиндры могут быть отлиты вместе с блоком цилиндров или в виде отдельных гильз, устанавливаемых в отверстиях блока. Между наружными стенками цилиндров и блоком имеются полости, называемые рубашкой охлаждения. Последняя заполняется жидкостью, охлаждающей двигатель. Если гильза цилиндра своей наружной поверхностью непосредственно соприкасается с охлаждающей жидкостью, то ее называют мокрой. В противном случае она называется сухой. Применение сменных мокрых гильз облегчает ремонт двигателя. При установке в блок мокрые гильзы надежно уплотняются. Цилиндры двигателей воздушного охлаждения отливают индивидуально. Для улучшения теплоотвода их наружные поверхности снабжают кольцевыми ребрами. У большинства двигателей воздушного охлаждения цилиндры вместе с их головками крепят общими болтами или шпильками к верхней части картера. В V-образном двигателе цилиндры одного ряда могут быть несколько смещены относительно цилиндров другого ряда. Это связано с тем, что на каждом кривошипе коленчатого вала крепятся два шатуна, один из которых предназначен для поршня правой, а другой — для поршня левой половины блока. Блок цилиндров На тщательно обработанную верхнюю плоскость блока цилиндров устанавливают головку блока, которая закрывает цилиндры сверху. В головке над цилиндрами выполнены углубления, образующие камеры сгорания. У двигателей жидкостного охлаждения в теле головки блока предусмотрена рубашка охлаждения, сообщающаяся с рубашкой охлаждения блока цилиндров. При верхнем расположении клапанов в головке имеются гнезда для них, впускные и выпускные каналы, отверстия с резьбой для установки свечей зажигания (у бензиновых двигателей) или форсунок (у дизелей), магистрали смазочной системы, крепежные и другие вспомогательные отверстия. Материалом для головки блока обычно служит алюминиевый сплав или чугун. Плотное соединение блока цилиндров и головки блока обеспечивается с помощью болтов или шпилек с гайками. Для герметизации стыка с целью предотвращения утечки газов из цилиндров и охлаждающей жидкости из...

Shema-sil-dejstvuyushhih-na-krivoshipno-shatunnyj-mehanizm

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)

Силы, действующие на детали кривошипно-шатунного механизма

При такте «сгорание—расширение» сила Р1, приложенная к поршневому пальцу, слагается из двух сил: силы P давления газов на поршень силы инерции Pи (сила инерции переменна по величине и направлению) Суммарную силу P1 разложить на можно две силы: силу S, направленную вдоль оси шатуна, и силу N, прижимающую поршень к стенкам цилиндра. Рис. Схема сил действующих на детали кривошипно-шатунного механизма Силу S перенесем в центр шатунной шейки, а к центру коленчатого вала приложим две равные силе S и параллельные ей силы S1 и S2. Тогда совместное действие сил S1 и S создаст (на плече R) крутящий момент, приводящий во вращение коленчатый вал, а сила S2 нагрузит коренные подшипники и через них будет передаваться на картер двигателя. Разложим силу S2 на две перпендикулярно направленные силы N1 и Р2. Сила N1 численно равна силе N, но направлена в противоположную сторону; совместное действие сил N и N1 образует момент Nl, который стремится опрокинуть двигатель в сторону, обратную вращению коленчатого вала. Сила P2 численно равная силе Р1, действует вниз, а сила Р действует на головку цилиндра вверх, т.е. в противоположную сторону. Разность между силами Р и P1 представляет собой силу инерции поступательно движущихся масс Ри. Наибольшей величины эта сила достигает в момент изменения направления движения поршня. Вращающиеся массы шатунной шейки, щек кривошипа и нижней части шатуна создают центробежную силу Рц, направленную по радиусу кривошипа в от сторону центра вращения. Таким образом, в кривошипно-шатунном механизме одноцилиндрового двигателя, кроме крутящего момента, возникающего на коленчатом валу, действует ряд неуравновешенных моментов и сил, как то: реактивный, или опрокидывающий, момент Nl, воспринимаемый опорами двигателя через картер сила инерции поступательно движущихся масс Ри, направленная по оси цилиндра центробежная сила вращающихся масс Рц, направленная по кривошипу вала Боковая сила N достигает наибольшей величины при расширении газов, когда поршень прижимается к левой стенке цилиндра, чем и объясняется ее обычно больший износ.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)

Электромагнитный привод клапанов

Улучшение наполнения цилиндров можно достигнуть без увеличения числа клапанов, удлинения фазы впуска и увеличения подъема клапана, применяя электромагнитный привод клапана EVA (Electromagnetic Valve Actuator). Такие системы в настоящее время интенсивно разрабатываются как в Европе, так и США. Электромагнитный привод клапанов представляет собой подпружиненный клапан, который помещен между двумя электромагнитами, которые удерживают его в крайних положениях: закрытом или полностью открытом. Специальный датчик выдает блоку управления информацию о текущем положении клапана. Это необходимо для того, чтобы снизить до минимальной его скорость в момент посадки в седло. Принцип работы системы показан на рисунке. Как видно из схемы работы этой системы, в системе управления клапанами полностью отсутствует кулачковый вал со своим приводом, который заменен электромагнитами на каждый клапан. Рис. Электромеханический привод клапана: 1 – электромагнит открытия клапана; 2 – якорь; 3 – электромагнит закрытия клапана; 4 – клапанная пружина Якорь электромагнита образует комбинацию с двумя пружинами для открытия и закрытия клапана. Когда к электромагнитам не подводится электрический ток, пружины клапана и электромагнита держат клапан в среднем положении, соответствующем половине хода клапана, при этом он полуоткрыт, что позволяет легко прокручивать коленчатый вал двигателя в начальной стадии пуска. При достижении необходимой частоты вращения от блока управления поступает сигнал и в верхний электромагнит открытия подается электрический ток, клапан закрывается. Одновременно осуществляется впрыск топлива. При открывании клапана прерывается подача напряжения в верхний электромагнит. Рис. Изменение силы тока в электромагнитах Энергия, накопленная в верхней пружине, движет клапан вниз до тех пор, пока накопленная энергия полностью не израсходуется. Для возможности дальнейшего перемещения клапана вниз напряжение подается в нижний электромагнит и якорь, втягиваясь под действием магнитного поля, открывает клапан. При этом, учитывая потери энергии пружины в конце ее движения, в нижний электромагнит кратковременно подается ток повышенной силы, до тех пор, пока клапан полностью не откроется. Информация для блока управления поступает от датчика, расположенного на коленчатом валу и фиксирующего его угловое положение. Для каждого клапана компьютер определяет начало его открытия и закрытия, а значит и ход, в зависимости от положения коленчатого вала. Ход клапана может изменяться от нулевой величины до максимальной в зависимости от режима работы двигателя. Система EVA разработана так, чтобы почти вся энергия, необходимая для перемещения клапана, находилась в пружинах. Единственным требованием, предъявляемым к электрической системе, является компенсация энергии демпфирования пружин и потерь на трение в направляющей клапана. Величина этого трения низкая, так как нет боковых сил, действующих на клапан. Электроэнергия необходима лишь только для того, чтобы использовать ее в непосредственной близости от той точки, где полностью израсходована накопленная энергия пружины. Здесь к.п.д. электромагнита должен быть наибольший, поэтому зазор между якорем и электромагнитом устанавливают минимальный. Привод EVA осуществляет движение клапана за 2,42 мс и потребляет при этом 66 Вт на каждый клапан при частоте вращения 6000 мин-1. Открытие и закрытие клапана производится в пределах долей градуса поворота коленчатого вала. Такая точность нужна при отсутствии дросселирования воздушного заряда на впуске. Фирма Renault предлагает несколько другую систему, в которой клапаны перемещаются между двумя пружинами, с соленоидами, которые обеспечивают необходимое время открытия клапанов, но потребляют столько электричества, сколько требуется для преодоления собственных механических потерь. В предлагаемой системе нет распределительного вала и его привода....

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)

Общее устройство кривошипно-шатунного механизма (КШМ)

Кривошипно-шатунный механизм состоит из: блока цилиндров; головки блока цилиндров; поршней с кольцами и пальцами; шатунов; коленчатого вала; подшипников; маховика; картера двигателя. Цилиндры двигателя В цилиндрах происходит рабочий процесс двигателя. К прочности, жесткости и износоустойчивости цилиндров предъявляются повышенные требования вследствие большого давления и высокой температуры газов в цилиндрах, а также вследствие большой силы трения между стенками поршней и цилиндров. Конструкция цилиндров и материал, из которого они сделаны, должны также обеспечить интенсивный отвод тепла от их стенок, чтобы исключить перегрев двигателя, приводящий к ненормальной работе его и потере мощности. Для повышения прочности и износоустойчивости цилиндров их изготавливают из специальных сортов чугуна или из алюминиевых сплавов со вставными гильзами из особо прочных материалов (из легированного чугуна и стали), а боковые внутренние поверхности (зеркало цилиндров) тщательно обрабатывают. Блок цилиндров Жесткость цилиндров обеспечивается главным образом выполнением всех цилиндров двигателя в виде одной общей отливки, называемой блоком цилиндров. Конструкция блока цилиндров во многом зависит от принятого вида охлаждения — жидкостного или воздушного. При жидкостном охлаждении цилиндры снабжаются рубашками охлаждения, т.е. полым пространством, в котором непрерывно циркулирует охлаждающая жидкость вокруг сильно нагревающихся мест цилиндра: верхней части зеркала цилиндра, поверхности камеры сгорания, мест установки выпускных клапанов. При воздушном охлаждении наружные поверхности цилиндров, чтобы увеличить поверхность их охлаждения, снабжаются сильно развитыми ребрами. Гильзы Гильзы, устанавливаемые в цилиндры блока, называются сухими (рис. а и б), если гильзы всей поверхностью соприкасаются с блоком и непосредственно охлаждающей жидкостью не омываются, и мокрыми, если гильзы непосредственно омываются охлаждающей жидкостью. Сухие гильзы бывают длинными (рис. а) и короткими (рис. б). Короткие гильзы устанавливаются лишь в верхней части цилиндров, подверженной наибольшему износу, длинные гильзы — на всю длину цилиндра. Мокрые гильзы (рис. в) устанавливаются в блок цилиндров так, что они соприкасаются с блоком только верхним и нижним кольцевыми поясками. Между стенками блока и гильзы образуется пространство (рубашка охлаждения), заполняемое охлаждающей жидкостью. Чтобы предупредить проникновение охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения в цилиндры и картер двигателя, гильзы уплотняются в верхней части буртиком 6, а в нижней — резиновыми кольцами 8. Для повышения коррозионной стойкости в верхнюю часть мокрой гильзы запрессовывают вставку 7 из специального материала. Головка блока цилиндров Цилиндр сверху закрыт головкой. Головка цилиндра вместе с боковыми, стенками цилиндра образует замкнутое пространство, в котором происходит рабочий цикл двигателя. Со стороны, обращенной к цилиндру, в головке выполняется особой формы полость, образующая камеру сгорания. Так как цилиндры двигателя отливаются в виде одного блока, то и их головки изготовляются в виде общей отливки, называемой головкой блока цилиндров. Материалом для головок блока цилиндров служит обычно серый чугун или алюминиевые сплавы. Головка, изготовленная из алюминиевого сплава, обладает повышенной теплопроводностью. Установка такой головки приводит к снижению температуры рабочей смеси в цилиндрах двигателя в конце такта сжатия, позволяет превысить степень сжатия и, следовательно, мощность двигателя, не нарушая нормального режима работы двигателя. Головка блока цилиндров и блок цилиндров соединяются посредством болтов и шпилек. Между блоком цилиндров и их головкой устанавливается прокладка, предотвращающая пропуск газов и протекание охлаждающей жидкости в местах стыка. Рис. Гильзы цилиндров: а — сухая длинная гильза (двигатель ЯАЗ-М-206Б); б — сухая короткая гильза (двигатель ГАЗ-69); в — мокрая гильза (двигатель ЗИЛ-375); 1...

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)

Устройство кривошипно-шатунного механизма двигателя отечественных автомобилей

Кривошипно-шатунный механизм двигателей автомобилей ГАЗ-69, ГАЗ-63 и ГАЗ-51 А в основном имеет одинаковые (унифицированные) детали, за исключением блока цилиндров, головки блока цилиндров и коленчатого вала, которые различаются размерами и конструктивным выполнением, зависящими от количества цилиндров двигателя и шатунов. Блок цилиндров отлит из специального чугуна. Чтобы уменьшить износ цилиндров, в их верхнюю часть запрессовываются гильзы из кислотоупорного чугуна. Длина гильзы 50 мм, толщина стенок 2 мм. Блок цилиндров имеет рубашку охлаждения по всей длине цилиндров. Коренные подшипники коленчатого вала снабжены взаимозаменяемыми тонкостенными вкладышами из малоуглеродистой стальной ленты, залитой баббитом специального состава. Вкладыши удерживаются от провертывания при помощи фиксирующих выступов, входящих в пазы, имеющиеся в блоке и крышке. Крышки коренных подшипников крепятся двумя болтами. Головка блока цилиндров отлита из алюминиевого сплава и крепится к блоку шпильками. Порядок затяжки гаек показан на рисунке а и б. Между блоком цилиндров и головкой блока цилиндров устанавливается прокладка из асбестового полотна, пропитанного графитом. В прокладке имеются окна, окантованные жестью. Поршень отлит из алюминиевого сплава. Днище поршня плоское, юбка эллиптической формы с П-образной прорезью. При установке поршня в цилиндр эта прорезь должна быть обращена в сторону, противоположную клапанной коробке. На головке поршня выполнены пять кольцевых канавок. Верхняя канавка уменьшает нагрев верхнего компрессионного кольца, остальные канавки служат для установки поршневых колец. Для улучшения приработки поршни покрыты тонким слоем олова. На поршень устанавливаются по два одинаковых компрессионных и по два одинаковых маслосъемных кольца. Верхнее компрессионное кольцо с наружной стороны хромируют, чтобы повысить его износостойкость. Для лучшей приработки второе компрессионное кольцо и маслосъемные кольца подвергаются лужению. С этой же целью на внутренней цилиндрической поверхности обоих компрессионных колец делается фаска, в результате чего кольца при установке их в цилиндр несколько перекашиваются (скручиваются) и соприкасаются с цилиндром не всей плоскостью, а только нижней кромкой. Поршневые пальцы плавающего типа, пустотелые, изготавливаются из стали. Наружная поверхность поршневых пальцев подвергается поверхностной закалке на глубину 1 —1,5 мм. От осевых перемещений пальцы удерживаются круглыми пружинными кольцами, устанавливаемыми в кольцевых канавках обеих бобышек поршня. Шатуны стальные двутаврового сечения, симметричные у двигателя ГАЗ-69 и несимметричные у двигателей ГАЗ-63 и ГАЗ-51А. Рис. Порядок затяжки болтов и гаек головок блоков цилиндров: а — двигателя автомобиля ГАЗ-69; б — двигателя автомобиля ГАЗ-63; в — двигателя автомобиля ЗИЛ-157К В верхнюю головку шатуна запрессована втулка из оловянистой бронзы. Во втулке выполнено отверстие, которое совпадает с прорезью в верхней головке шатуна; оно предназначается для смазки поршневого пальца. Нижняя головка шатуна снабжена взаимозаменяемыми тонкостенными вкладышами из малоуглеродистой стальной ленты, залитой баббитом специального состава. Вкладыши удерживаются от провертывания фиксирующими выступами, входящими в пазы в нижней головке шатуна. Во вкладышах имеются отверстия для прохода масла. У вкладыша, устанавливаемого в шатун, это отверстие совпадает с отверстием в нижней головке шатуна, выходящим наружу в месте перехода головки в тело шатуна. Через это отверстие выбрасывается смазка к цилиндрам и деталям распределительного механизма. Крышка нижней головки шатуна крепится к шатуну двумя болтами. Коленчатый вал стальной, кованый, с противовесами. Шатунные и коренные шейки подвергаются поверхностной закалке. Они соединены сверлениями для смазки шатунных подшипников. Каналы в щеках имеют специальные тупики — грязеуловители, закрытые резьбовыми пробками. Осевые перемещения коленчатого вала воспринимаются передним коренным подшипником...

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) двигателя

Кривошипно-шатунный механизм состоит из неподвижных деталей цилиндров 13 или блока цилиндров с головкой 12, картеров двигателя и маховика, подвижных деталей — поршней 15 с поршневыми кольцами и пальцами 16, шатунов 17, коленчатого вала 19 с подшипниками и маховика 18. В зависимости от расположения цилиндров различают рядные и V-образные двигатели. Все цилиндры рядных двигателей расположены вертикально в один ряд, а V-образных — в два ряда с наклоном (развалом). Рисунок. Устройство одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя: 1 — шестерни приводи распределительного вала; 2 — распределительный вал; 3 — толкатель; 4 — пружина; 5 — выпускная труба; 6 — впускная труба; 7 — карбюратор; 8 — выпускной клапан; 9 — провод к свече; 10 — искровая зажигательная свеча; 11 — впускной клапан; 12 — головка цилиндра; 13 — цилиндр: 14 — водяная рубашка; 15 — поршень; 16 — поршневой палец; 17 — шатун; 18 — маховик; 19 — коленчатый вал; 20 — резервуар для масла (поддон картера). Остов двигателя — это совокупность неподвижных деталей, соединенных между собой. Внутри и снаружи остова расположены детали механизмов и систем двигателя. В автотракторных двигателях основной деталью остова служит блок-картер. Остов двигателя с помощью опор крепят к раме трактора или автомобиля. Верхняя часть блок-картера представляет собой блок цилиндров, нижняя — картер. Сверху блок цилиндров закрывают головкой. Головки крепят к блок-картеру шпильками или болтами. Между блок-картером и головкой устанавливают уплотнительную прокладку. Снизу к картеру также через уплотнительную прокладку крепят поддон. На внешней поверхности поршня нарезаны кольцевые канавки под компрессионные (верхние) и маслосъемные (нижние) кольца. Поршневые кольца, обеспечивающие создание компрессии в цилиндре двигателя, называют компрессионными, а снимающие излишнее масло со стенок цилиндра — маслосъемными. Поршневые пальцы служат для шарнирного соединения поршня с шатуном. Их выполняют в виде гладких цилиндрических стержней. Шатун преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Соединяя поршень с коленчатым валом, шатун передает последнему усилие от давления газов и инерционные силы. В верхнюю головку шатуна запрессовывают латунную или бронзовую втулку, в нижнюю (разъемную) головку шатуна — вкладыши шатунного подшипника. Шатунные подшипники обеспечивают снижение трения и интенсивности изнашивания шейки коленчатого вала во время работы двигателя. Коленчатый вал преобразует усилия, воспринимаемые от поршней через шатуны, во вращающий момент и передает его механизмам трансмиссии и другим механизмам двигателя. Коленчатый вал состоит из коренных и шатунных шеек. Коренные и шатунные шейки соединяются между собой щеками и образуют колена (кривошипы). Коренными шейками вал устанавливают в подшипники скольжения, расположенные в перегородках блок-картера двигателя, а к шатунным шейкам присоединяют нижние головки шатунов. В У-образных двигателях с каждой шатунной шейкой соединяют два шатуна. Видео: Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)

Поршни

В настоящее время поршни бензиновых и дизельных автомобильных двигателей изготавливают из алюминиевых сплавов. При производстве поршня в отливку в процессе изготовления часто закладывают стальные вставки, которые повышают его жесткость и препятствуют температурному расширению. Иногда стальную вставку располагают в канавке под верхнее компрессионное (наиболее нагруженное) поршневое кольцо. Поршни стали значительно короче. Большая часть юбки обрезается с каждой стороны, и остаются только две небольшие секции для того, чтобы предотвратить перекос поршня в цилиндре. Благодаря совершенству конструкции силы, воздействующие на поршень, сбалансированы таким образом, чтобы свести к минимуму тенденцию к его повороту. Расстояние от днища поршня до верхней канавки под поршневое кольцо уменьшают с целью снижения возможности образования нагара в этой части. За счет уменьшения размеров сечений в конструкции поршня удалось значительно снизить его массу. Для уменьшения потерь на трение и повышения долговечности деталей КШМ на боковую поверхность поршня наносят слой антифрикционного материала, содержащего дисульфид молибдена или графит. Для отвода тепла из зоны колец в поршне может быть предусмотрен охлаждающий каналы, по которым циркулирует масло, подаваемое через форсунку 6 при положении поршня вблизи нижней мертвой точки. В бобышках поршня устанавливаются латунные втулки 7, а в днище поршня делаются подклапанные 2 выемки, исключающие соприкосновение клапана с поршнем. Рис. Поршень современного двигателя: 1 – подклапанные выемки; 2 – камера сгорания; 3 – высота жарового слоя; 4, 5 – охлаждающий канал; 6 – форсунка; 7 – латунная втулка; а – общий вид; б – расположение каналов Поршни двигателей с непосредственным впрыском топлива имеют особую форму, необходимую для обеспечения процесса сгорания топлива. Рис. Поршень системы непосредственного впрыска бензинового двигателя: 1 – топливная выемка; 2 – воздушная выемка В современных дизельных двигателях, в связи с повышенным давлением сгорания по сравнению с обычными двигателями, применяются трапециевидные поршни и шатуны. Рис. Распределение усилий на поршне и шатуне: а – с параллельными сопрягающимися поверхностями; б – с трапециевидными сопрягающимися поверхностями В отличие от традиционной формы связи между поршнем и шатуном благодаря трапециевидной форме плоскостей сопряжения поршня и шатуна площадь нагруженных поверхностей отверстий в поршне и в шатуне под поршневой палец увеличивается. Вследствие такой формы поверхностей сила давления сгорания распределяется на большей площади, в результате чего удельные давления на поршневой палец и шатун уменьшаются. Поршневые кольца изготавливаются из специально модифицированного чугуна. Один из способов получения более компактных и легких поршней – выполнение колец более узкими и мелкими с компактным размещением их в верхней части головки поршня. При этом предъявляются повышенные требования к материалу, из которого они изготовлены, и к точности их изготовления.

Крышки подшипников коленчатого вала изготовленные методом отламывания

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)

Шатун и поршневой палец

Наиболее распространенными в двигателях являются стальные шатуны. Они или штампуются (для уменьшения стоимости), или изготавливаются ковкой (более дорогие, но прочные), но в обоих случаях обязательно подвергаются упрочнению, в том числе и закалке. В некоторых последних моделях используются шатуны из алюминиевых сплавов и проводятся эксперименты по применению шатунов из композитных материалов, когда алюминий упрочняется керамическими волокнами. В высокофорсированных двигателях спортивных автомобилей, как правило, используются шатуны из сплава титана. Поршневой палец может иметь возможность проворачиваться как в головке шатуна, так и в бобышках поршня. В этом случае он фиксируется от продольного перемещения специальными стопорными кольцами, а между пальцем и внутренней поверхностью головки шатуна устанавливается втулка из антифрикционного материала. Такой поршневой палец называется «плавающим». Преимущество «плавающего» пальца – его равномерный износ по окружности, а также большая надежность работы (на случай заклинивания в шатуне или в бобышках). Поршневые пальцы «не плавающего» типа запрессованы в верхней головке шатуна и проворачиваются только в бобышках поршня. В этом случае стопорные кольца и втулка не нужны и конструкция получается проще и легче. Нижняя головка шатуна должна быть разборной, чтобы иметь возможность соединения с шейкой коленчатого вала, а две части шатуна соединяются болтами. Сейчас многие фирмы не разрезают нижнюю головку шатуна, а подвергают закаленные шатуны контролируемому раскалыванию нижней головки. Когда нижняя головка собирается, обе ее части стыкуются практически идеально, обеспечивая полное совпадение разлома во всех направлениях, это кроме всего прочего не позволяет их перепутать при установке, в случае ремонта. Рис. Крышки подшипников коленчатого вала изготовленные методом отламывания В настоящее время такой же способ применяют и при изготовлении крышек коренных подшипников коленчатого вала.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)

Кратко о КШМ двигателя

Кривошипно-шатунный механизм (далее сокращенно – КШМ) – механизм двигателя, основным назначением которого является преобразование возвратно-поступательных движений поршня цилиндрической формы во вращательные движения коленчатого вала в двигателе внутреннего сгорания и наоборот. Рис. Схема КШМ: 1 — вкладыш шатунного подшипника; 2 — втулка верхней головки шатуна; 3 — поршневые кольца; 4 — поршень; 5 — поршневой палец; 6 — стопорное кольцо; 7 — шатун; 8 — коленчатый вал; 9 — крышка шатунного подшипника Устройство КШМ Поршень Поршень имеет вид цилиндра, изготовленного из сплавов алюминия. Основная функция этой детали заключается в превращении в механическую работу изменение давления газа, или наоборот, – нагнетание давления за счет возвратно-поступательного движения. Поршень представляет собой сложенные воедино днище, головку и юбку, которые выполняют совершенно разные функции. Днище поршня плоской, вогнутой или выпуклой формы содержит в себе камеру сгорания. Головка имеет нарезанные канавки, где размещаются поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные). Компрессионные кольца исключают прорыв газов в картер двигателя, а поршневые маслосъемные кольца способствуют удалению излишков масла на внутренних стенках цилиндра. В юбке расположены две бобышки, обеспечивающие размещение соединяющего поршень с шатуном поршневого пальца. Шатун Изготовленный штамповкой или кованый стальной (реже – титановый) шатун имеет шарнирные соединения. Основная роль шатуна состоит в передаче поршневого усилия к коленчатому валу. Конструкция шатуна предполагает наличие верхней и нижней головки, а также стержня с двутавровым сечением. В верхней головке и бобышках находится вращающийся («плавающий») поршневой палец, а нижняя головка – разборная, позволяющая, тем самым, обеспечить тесное соединение с шейкой вала. Современная технология контролируемого раскалывания нижней головки позволяет обеспечить высокую точность соединения ее частей. Коленчатый вал Изготовленный из стали или чугуна высокой прочности коленчатый вал состоит из шатунных и коренных шеек, соединенных щеками и вращающихся в подшипниках скольжения. Щеки создают противовес шатунным шейкам. Основная функция коленчатого вала состоит в восприятии усилия от шатуна для преобразования его в крутящий момент. Внутри щек и шеек вала предусмотрены отверстия для подачи под давлением масла системой смазки двигателя. Маховик Маховик устанавливается на конце коленчатого вала. На сегодняшний день находят широкое применение двухмассовые маховики, имеющие вид двух, упруго соединенных между собой, дисков. Зубчатый венец маховика принимает непосредственное участие в запуске двигателя через стартер. Блок и головка блока цилиндров Блок цилиндров и головка блока цилиндров отливаются из чугуна (реже – сплавов алюминия). В блоке цилиндров предусмотрены рубашки охлаждения, постели для подшипников коленчатого и распределительного валов, а также точки крепления приборов и узлов. Сам цилиндр выполняет функцию направляющей для поршней. Головка блока цилиндра располагает в себе камеру сгорания, впускные-выпускные каналы, специальные резьбовые отверстия для свечей системы зажигания, втулки и запрессованные седла. Герметичность соединения блока цилиндров с головкой обеспечены прокладкой. Кроме того, головка цилиндра закрыта штампованной крышкой, а между ними, как правило, устанавливается прокладка из маслостойкой резины. В целом, поршень, гильза цилиндров и шатун формируют цилиндр или цилиндропоршневую группу кривошипно-шатунного механизма. Современные двигатели могут иметь до 16 и более цилиндров. Видео: Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)