Назначение кшм – Кривошипно-шатунный Механизм Двигателя, Назначение, Принцип Действия и Характеристика КШМ, Диагностика и Ремонт Неисправностей, Конструкция с Чертежами и Схемами

Содержание

Кривошипно-шатунный механизм — Энциклопедия журнала «За рулем»

В одноцилиндровом четырехтактном двигателе на каждые два оборота коленчатого вала приходится четыре хода поршня, только один из которых — рабочий. Это приводит к неравномерной работе двигателя. Для небольших двигателей, таких? Как легкие лодочные моторы, двигатели мопедов, легких мотоциклов и т. д., такая неравномерность не представляет большой проблемы. Для более тяжелых автомобилей требуется большая мощность двигателя, а, следовательно, и больший рабочий объем цилиндра. В этом случае неравномерность работы двигателя становится более заметной. Вот почему на современных автомобилях применяются многоцилиндровые ДВС. Применение нескольких цилиндров, в которых рабочий ход происходит в разные моменты времени, дает возможность сгладить пульсации крутящего момента на вале двигателя. Большинство легковых автомобилей малого класса имеют четырехцилиндровые двигатели, хотя иногда используются двухцилиндровые и трехцилиндровые. На более тяжелых автомобилях, требующих большой мощности, наряду с четырехцилиндровыми, могут применяться пятицилиндровые и шестицилиндровые двигатели. Легковые автомобили высшего класса оборудуются восьмицилиндровыми и двенадцатицилиндровыми двигателями, хотя встречаются двигатели с десятью цилиндрами. Большинство грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности имеют двигатели с шестью и восемью цилиндрами.

Неподвижные детали кривошипно-шатунного механизма

Кривошипно-шатунный механизм многоцилиндрового двигателя состоит из подвижных и неподвижных деталей.
К подвижным деталям КШМ относятся: поршень, поршневые кольца, поршневой палец, шатун, коленчатый вал, вкладыш подшипника и маховик. Неподвижными деталями КШМ являются: блок цилиндров, головка блока цилиндров и прокладка головки блока.
Кривошипно-шатунный механизм воспринимает давление газов, возникающих при сгорании топлива в цилиндрах двигателя, и преобразует это давление в механическую работу по вращению коленчатого вала.

Схемы расположения цилиндров в двигателях различной компоновки:
а — рядный четырехцилиндровый;

б — V-образный шестицилиндровый;
в — оппозитный четырехцилиндровый;
г — VR-двигатель шестицилиндровый;
д и е — W-образные 12-цилиндровые двигатели;
α — угол развала

Расположение цилиндров в блоке определяет компоновочную схему двигателя. Если оси цилиндров расположены в одной плоскости, то такие двигатели называют рядными.
Рядные двигатели устанавливаются на автомобиле или вертикально, или под углом к вертикальной плоскости для уменьшения высоты, занимаемой двигателем, а в некоторых случаях — горизонтально, например при размещении под полом автобуса. В V-образных двигателях оси цилиндров находятся в двух плоскостях, расположенных под углом друг к другу. Угол между осями цилиндров может быть различным. Разновидностью такого двигателя можно считать двигатель с так называемыми оппозитными (противолежащими) цилиндрами (в некоторых странах такую компоновку называют «boxer»), у которого этот угол составляет 180°. Сравнительно недавно появился двигатель W12, разработанный группой компаний Volkswagen, схема которого представляет собой как бы два V-образных двигателя с разными углами между осями цилиндров, имеющими общий коленчатый вал.

Двигатель W12, устанавливаемый на AudiA8 с 2001г., практически состоит из двух двигателей V6 с различными углами развала цилиндров, использующих общий коленчатый вал

Базовые понятия КШМ ДВС — это диаметр цилиндра и ход поршня. Диаметр цилиндра — это диаметр отверстия, под поршень, выполненного в блоке цилиндров .. Ход поршня — расстояние между ВМТ и НМТ. Диаметр цилиндра и ход поршня принято измерять в миллиметрах, а объем двигателя – в литрах. Понятно, что два двигателя одинакового объема могут иметь различное число цилиндров и различную компоновку.

Если диаметр цилиндра больше хода поршня, то такой двигатель называют короткоходным. Данные двигатели развивают более высокие максимальные обороты коленчатого вала, и в них упрощается размещение впускных и выпускных клапанов, что дает возможность получения высокой мощности. Если ход поршня превышает диаметр цилиндра, то двигатель считается длинноходным. Такие двигатели, как правило, более экономичны и характеризуются большими значениями крутящего момента. Длинноходные двигатели имеют большую высоту, но короче по длине.
При разработке конструкции двигателя приходится решать вопрос о выборе величины объема отдельного цилиндра. Если объем цилиндра сделать очень маленьким, то он будет плохо заполняться топливно-воздушной смесью, и мощность такого двигателя будет низкой. В то же время нельзя безгранично увеличивать объем цилиндра, потому что при этом фронт распространения пламени может не успеть дойти до стенок цилиндра за то короткое время, которое отводится на рабочий ход, а это приведет к уменьшению давления в цилиндре и скажется на уменьшении мощностных показателей двигателя.

В современных автомобильных двигателях объем отдельного цилиндра редко превышает 0,8л, а в большинстве двигателей составляет около 0,5л.
Чем большее число цилиндров имеет двигатель, тем равномернее он работает. Пульсации, возникающие при работе ДВС, могут быть уменьшены применением массивного маховика, устанавливаемого на конце коленчатого вала. Чем меньше цилиндров имеет двигатель, тем большей массой должен обладать маховик. В то же время массивный маховик из-за своей инерционности ухудшает способность двигателя быстро набирать обороты. Поэтому конструкторам двигателей приходится принимать компромиссные решения.

1.3 Условия функционирования кривошипно-шатунного механизма (назначение, устройство, принцип работы)

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение (например, во вращательное движение коленчатого вала в двигателях внутреннего сгорания), и наоборот. Детали КШМ делят на две группы, это подвижные и неподвижные детали.

Подвижные: поршень с поршневыми кольцами, поршневой палец, шатун, коленчатый вал с подшипниками или кривошип, маховик.

Неподвижные: блок цилиндров (является базовой деталью двигателя внутреннего сгорания) и представляет собой общую отливку с картером, головка цилиндров, картер маховика и сцепления, нижний картер (поддон), гильзы цилиндров, крышки блока, крепежные детали, прокладки крышек блока, кронштейны, полукольца коленчатого вала.

Принцип действия:

Прямая схема: Поршень под действием давления газов совершает поступательное движение в сторону коленчатого вала. С помощью кинематических пар «поршень-шатун» и «шатун-вал» поступательное движение поршня преобразовывается во вращательное движение коленчатого вала.

Обратная схема: Коленчатый вал под действием приложенного внешнего крутящего момента совершает вращательное движение, которое через кинематическую цепь «вал-шатун-поршень» преобразовывается в поступательное движение поршня.

Коленчатый вал состоит из:

— шатунных шеек;

— коренных шеек;

— противовеса.

Поршень представляет собой металлический стакан, установленный в цилиндре с минимальным зазором. При рабочем ходе он своим днищем воспринимает давление газов, а при других ходах выполняет вспомогательные такты. Кроме того, поршень воспринимает нагрузки сил инерции, которые достигают наибольшей величины в мертвых точках. Средняя температура в цилиндре работающего двигателя достигает 1000°С, что вызывает нагревание центральной части днища поршня, изготовленного из алюминиевого сплава, до 250°С. Следовательно, материал, из которого изготавливают поршень, должен обладать хорошей теплопроводностью, высокой механической прочностью и износостойкостью, быть легким, иметь небольшие коэффициенты линейного расширения и трения. Всем этим требованиям удовлетворяют высококремнистые алюминиевые сплавы с содержанием кремния до 20-25 %.

Поршень состоит из головки, днища, направляющих стенок (юбки), бобышек. Днище может быть: плоским, выпуклым, вогнутым и фигурным. У большинства карбюраторных двигателей днище поршня плоское, у дизельных – фигурное, так как там находится камера сгорания. На головке поршня выполняются канавки для установки компрессионных и маслосъемных колец. Юбка поршня является направляющей частью, ее диаметр несколько больше диаметра головки и подбирается по цилиндру с минимальным зазором.

С целью предохранения поршня от заклинивания в цилиндре при его нагревании, с внутренней стороны юбки и днища поршня некоторых двигателей могут устанавливаться пластины с малым коэффициентом линейного расширения, например, из инвара (сталь с содержанием 30-40 % никеля). Кроме того, на юбке поршня карбюраторных двигателей с одной стороны выполняется П, Т-образный или косой разрез, позволяющий юбке амортизировать. На поршнях дизельных двигателей разрез юбки не делают, так как они воспринимают более высокие нагрузки.

Для получения минимального зазора между юбкой поршня и цилиндром в холодном состоянии юбка выполняется эллиптического профиля с меньшей осью эллипса в плоскости оси поршневого пальца. Поэтому поршень, нагреваясь, больше расширяется в этой плоскости и юбка из эллиптической становится цилиндрической, принимая форму цилиндра, а зазор между ними – равномерным.

Бобышки представляют собой утолщение, в котором просверлено отверстие для установки поршневого пальца. В бобышках выполнены канавки для установки стопорных колец, удерживающих палец от осевого смещения.

Для безошибочной установки поршня в цилиндр на его днище или юбке нанесены метки в виде стрелки или надписи «вперед», «назад». Поршень устанавливают в цилиндр так, чтобы метка соответствовала указанному направлению, относительно движения автомобиля.

Кривошипно-шатунный механизм используется в двигателях внутреннего сгорания, поршневых компрессорах, поршневых насосах, швейных машинах, кривошипных прессах.

Кривошипно-шатунный механизм, назначение и детали и узлы КШМ

Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм воспринимает давление расширяющихся газов при такте сгорание — расширение и преобразовывает прямолинейное, возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из:

• блока цилиндров с картером;

• головки цилиндров;

• поршней с кольцами;

• поршневых пальцев;

• шатунов;

• коленчатого вала;

• маховика;

• поддона картера.

Блок цилиндров отливают заодно с картером. И он является базисной деталью двигателя, к которой крепятся кривошипно-шатунный, газораспределительный механизмы и все навесные приборы и агрегаты двигателя (рис. 4).

hello_html_36b62c0f.gif

Рис. 4. Головка и блок цилиндров двигателя

Изготовляют его из серого чугуна, реже из алюминиевого сплава силумина. В отливке блок-картера выполнены полости для смывания охлаждающей жидкостью стенок гильз цилиндров. Сами же гильзы могут быть вставными, изготовленными из жаростойкой стали или же отлитыми заодно с чугунным блок-картером. Блоки из алюминиевых сплавов изготовляются только со вставными гильзами. Внутренняя поверхность гильз служит направляющей для перемещения поршня, она тщательно шлифуется и называется зеркалом. Уплотнение гильз осуществляется с помощью колец из специальной резины или меди. Вверху уплотнение гильз достигается за счет прокладки головки цилиндров. Увеличение срока службы гильз цилиндров достигается в результате запрессовки в верхнюю их часть, как работающую в наиболее тяжелых условиях (высокая температура и агрессивная газовая среда), коротких тонкостенных вставок из кислотоупорного чугуна. Этим достигается снижение износа верхней части гильзы в четыре раза.

Снизу картер двигателя закрыт поддоном, выштампованным из листовой стали, уплотненным прокладкой из картона или пробковой крошки. Поддон используется в качестве резервуара для моторного масла и служит защитой картера от попадания грязи и пыли.

Головка цилиндров закрывает цилиндры сверху. На ней размещены детали газораспределительного механизма, камеры сгорания, выполнены отверстия под свечи или форсунки, запрессованы направляющие втулки и седла клапанов. Для охлаждения камер сгорания в головке вокруг них выполнена специальная полость.

Для создания герметичности плоскость разъема между головками и блоком цилиндров уплотнена стальными или сталеасбестовыми прокладками, а крепление осуществляется шпильками с гайками.

Головки отлиты из алюминиевого сплава (AЛ-4) или чугуна. Сверху они накрыты клапанной крышкой из штампованной стали или алюминиевого сплава, уплотненной пробковой или маслобензостойкой резиновой прокладкой.

Двигатели с однорядным расположением цилиндров имеют одну головку цилиндров, двигатели с V-образным расположением имеют отдельные головки на каждый ряд цилиндров, либо на группу из нескольких цилиндров, либо отдельную головку на каждый цилиндр.

Поршень воспринимает давление расширяющихся газов при рабочем такте и передает его через поршневой палец и шатун на коленчатый вал двигателя. Представляет собой перевернутый днищем вверх цилиндрический стакан, отлитый из высококремнистого алюминиевого сплава.

Поршень имеет днище, уплотняющую и направляющую (юбку) части (рис. 5). Днище и уплотняющая часть составляют головку поршня, в которой проточены канавки для поршневых колец. Днище поршня с головкой цилиндров формируют камеру сгорания и работают в крайне тяжелых температурных условиях из-за недостаточного охлаждения. Для некоторых моделей двигателей поршни изготовляют со вставкой из специального жаропрочного чугуна для верхнего компрессионного кольца и выполняют в днище поршня тороидальные камеры сгорания с выемками для предотвращения касания днища поршня с клапанами. Ниже головки выполнена юбка, направляющая движение поршня. В юбке поршня имеются бобышки с отверстиями под поршневой палец.

Конструкция поршня должна исключать его заклинивание при тепловом расширении работающего двигателя. С этой целью головку поршня выполняют меньшего диаметра, чем юбку, которую изготовляют овальной формы с большой осью, перпендикулярной оси поршневого кольца. В некоторых поршнях юбка имеет разрез, предотвращающий заклинивание поршня при работе прогретого двигателя. На юбку поршня может наноситься коллоидно-графитовое покрытие для предохранения от задиров зеркала цилиндра и улучшения приработки.

Поршневые кольца устанавливаются двух типов: компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца служат для уплотнения поршня в гильзе цилиндра и предот вращения прорыва газов из камеры сгорания в картер двигателя. Маслосъемные кольца служат для снятия излишков масла с зеркала цилиндра и не допускают его попадания в камеру сгорания.

Поршневые кольца изготовляются из белого чугуна, а маслосъемные могут быть выполнены из стали. Для повышения износостойкости верхнее компрессионное кольцо подвергается пористому хромированию, а остальные для ускорения приработки покрыты слоем олова или молибдена.

hello_html_m48744829.jpg

Кольца имеют разрез (замок) для установки на поршень. Количество компрессионных колец, устанавливаемых на поршнях, может быть неодинаково для различных моделей двигателей, обычно два или три кольца. Маслосъемные кольца устанавливаются по одному на поршень. Они состоят из четырех элементов: из двух стальных разрезных колец, одного стального гофрированного осевого и одного радиального расширителей (рис. 5).

Поршневые кольца могут иметь различную геометрическую форму. Компрессионные кольца могут быть прямоугольного сечения, иметь коническую форму и выточку на верхней внутренней кромке кольца. Маслосъемные кольца также имеют различную форму: коническую, скребковую и пластинчатую с расширителями. Кроме того, маслосъемные кольца имеют сквозные прорези для прохода масла через канавку внутрь поршня. Канавка поршня для маслосъемного кольца имеет один или два ряда отверстий для отвода масла.

hello_html_3f47fc93.gif

Рис. 5. Детали поршневой группы двигателя

Поршневой палец плавающего типа обеспечивает шарнирное соединение поршня с шатуном и удерживается от осевого смещения в бобышках поршня стопорными кольцами. Палец имеет форму пустотелого цилиндра, изготовлен из хромоникелевой стали. Поверхность его упрочнена цементацией и закалена токами высокой частоты.

Шатун служит для соединения поршня с коленчатым валом двигателя и для передачи при рабочем ходе давления расширяющихся газов от поршня к коленчатому валу. Во время вспомогательных тактов от коленчатого вала через шатун приводится в действие поршень.

Шатун (рис. 6) состоит из верхней неразъемной головки с запрессованной втулкой из оловянистой бронзы и разъемной нижней головки, в которую вставлены тонкостенные стальные вкладыши, залитые слоем антифрикционного сплава. Головки шатуна соединяются стержнем двутаврового сечения. Нижняя разъемная головка шатуна с помощью крышки закрепляется на шатунной шейке коленчатого вала. Шатун и его крышки изготовлены из легированной или углеродистой стали.

Крышка обрабатывается в сборе с шатуном. Номер на шатуне и метка на его крышке всегда должны быть обращены в одну сторону. При сборке V-образных двигателей необходимо помнить, что шатуны правого ряда цилиндров обращены номерами назад по ходу автомобиля, а левого ряда — вперед и совпадают с надписью на поршне

«Вперед».

Нижняя головка шатуна и крышка соединяются болтами и шпильками со специальными стопорными шайбами. Гайки имеют резьбу несколько отличную от резьбы шпилек и болтов, что обеспечивает самостопорение резьбового соединения. Вкладыши нижней головки шатуна выполнены из стальной или сталеалюминиевой ленты, покрытой антифрикционным слоем. В качестве покрытия используют свинцовые сплавы, свинцовистую бронзу или алюминиевый сплав АМО-1-20. От проворачивания в нижней головке шатуна вкладыши удерживаются выступами (усиками), которые фиксируются в канавках, выфрезерованных в шатуне и его крышке. Коленчатый вал воспринимает усилия, передаваемые шатунами от поршней, и преобразует их в крутящий момент, который через маховик передается агрегатам трансмиссии автомобиля.

hello_html_m30f628c4.gif

Рис. 6. Шатун

Коленчатый вал (рис. 7) состоит из шатунных и коренных шеек, соединенных щеками с противовесами, фланца для крепления маховика. На переднем кольце коленчатого вала (носок) имеются шпоночные пазы для закрепления распределительной шестерни и шкива привода вентилятора, а также отверстие для установки храповика пусковой рукоятки. Шатунная шейка со щеками образует кривошип (или колено) вала. Расположение кривошипов обеспечивает равномерное чередование рабочих ходов поршня в различных цилиндрах.

Коленчатые валы штампуют из стали или отливают из высокопрочного магниевого чугуна. Шейки выполняются полыми для уменьшения центробежных сил и используются как грязеуловители для моторного масла. Шейки коленчатого вала шлифуют и полируют, поверхность закаливается токами высокой частоты. Щеки вала имеют сверления для подвода масла к трущимся поверхностям коренных и шатунных шеек коленчатого вала.

Коленчатые валы, у которых каждая шатунная шейка имеет с двух сторон коренные шейки, называются полноопорными.

Продольное перемещение коленчатого вала при его тепловом расширении ограничивается упорными сталебаббитовыми шайбами, которые устанавливаются по обе стороны первого коренного подшипника или четырьмя сталеалюминиевыми полукольцами, установленными в вытачке задней коренной опоры вала.

hello_html_m3c55e3a6.gif

Рис. 7. Коленчатый вал\

Для предотвращения утечки масла на концах коленчатого вала устанавливаются маслоотражатели и сальники. Предусматриваются также маслосгонные спиральные канавки и маслоотражательный буртик.

Вкладыши коренных подшипников имеют такую же конструкцию, как и вкладыши шатунных подшипников. У двигателей с блоками, выполненными из алюминиевых сплавов, крышки коренных подшипников выполняют из чугуна для предотвращения заклинивания коленчатого вала при низких температурах.

Крышки коренных подшипников растачивают совместно с блоком цилиндров и при сборке двигателя их устанавливают только на свои места, не меняя положения.

Маховик служит для уменьшения неравномерности работы двигателя, вывода поршней из мертвых точек, облегчения пуска двигателя и способствует плавному троганию автомобиля с места.

Маховик представляет собой массивный диск, отлитый из чугуна, на обод которого напрессован стальной зубчатый венец, предназначенный для вращения коленчатого вала стартером при пуске двигателя. Для исключения нарушения установочной балансировки маховик крепится болтами к фланцу коленчатого вала на несимметрично расположенных

штифтах.

Поддон картера является резервуаром для моторного масла и предохраняет картер двигателя от попадания пыли и грязи.

Поддон штампуют из листовой стали или отливают из алюминиевых сплавов. Для герметизации плоскости разъема между картером и поддоном устанавливают пробковые

или маслобензостойкие прокладки. Поддон крепится болтами или шпильками.

Крепление двигателя к раме или несущему кузову должно быть надежным и амортизировать толчки, возникающие при работе двигателя и движении автомобиля. В качестве опор применяют специальные кронштейны (лапы), под которые устанавливают одну или две резиновые подушки или пружины. Двигатели могут быть закреплены на раме в трех или четырех точках. Часто для фиксации двигателя используются тяги или скобы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Для чего служит кривошипно-шатунный механизм?

2. Из каких основных деталей состоит кривошипно-шатунный механизм?

3. Назвать основные детали поршневой группы и описать их устройство.

4. Как устроены шатун и коленчатый вал ?

5. Каким образом осуществляется крепление двигателя на автомобиле?

Кривошипно шатунный механизм самая важная система двигателя

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ), пожалуй, самая важная система двигателя.
Назначение кривошипно-шатунного механизма – преобразовывать возвратно-поступательное движение во вращательное и обратно.

Кривошипно шатунный механизмКривошипно шатунный механизм

Все детали кривошипно-шатунного механизма делятся на две группы: подвижные и неподвижные. К подвижным относятся:

  • поршень,
  • коленчатый вал,
  • маховик.

К неподвижным:

  • головка и блок цилиндров,
  • крышка картера.

Устройство кривошипно-шатунного механизма

Поршень похож на перевернутый стакан, в который укладываются кольца. На любом из них присутствуют два вида колец: маслосъемное и компрессионное. Маслосъемных обычно ставят два, а компрессионных – одно. Но бывают и исключения в виде: два таких и два таких — все зависит от типа двигателя.

устройство кривошипно шатунного механизмаустройство кривошипно шатунного механизма

Шатун изготавливается из двутаврового стального профиля. Состоит из верхней головки, которая соединяется с поршнем при помощи пальца, и нижней – соединение с коленчатым валом.

Коленчатый вал изготавливается в основном из чугуна повышенной прочности. Представляет собой несоосный стержень. Все шейки тщательно шлифуются, с соблюдением необходимых параметров. Существуют коренные шейки — для установки коренных подшипников, и шатунные – для установки через подшипники шатунов.

Роль подшипников скольжения выполняют разрезные полукольца, выполненные в виде двух вкладышей, которые обработаны токами высокой частоты для прочности. Все они покрыты антифрикционным слоем. Коренные крепятся к блоку двигателя, а шатунные — к нижней головке шатуна. Чтобы вкладыши хорошо работали, в них делают канавки для доступа масла. Если вкладыши провернуло – значит, имеется недостаточный подвод масла к ним. Это обычно происходит при засорении масляной системы. Вкладыши ремонту не подлежат.

Продольное перемещение вала ограничивают специальные упорные шайбы. С обоих концов обязательно применение различных сальников для предотвращения выхода масла из системы смазки двигателя.

кривошипно шатунный механизм двигателякривошипно шатунный механизм двигателя

К передней части коленвала крепится шкив привода системы охлаждения и звездочка, которая приводит в действие распредвал при помощи цепной передачи. На основных моделях выпускаемых сегодня автомобилей ей на замену пришел ремень. К задней части коленчатого вала крепится маховик. Он предусмотрен для устранения дисбаланса вала.

Также на нем стоит зубчатый венец, предназначенный для пуска двигателя. Чтобы при разборке и дальнейшей сборке не возникало проблем – крепеж маховика выполняется по не симметричной системе. От расположения меток его установки зависит и момент зажигания – следовательно, оптимальная работа двигателя. При изготовлении его балансируют вместе с коленчатым валом.

Картер двигателя изготавливается вместе с блоком цилиндров. Он служит основой для крепления ГРМ и КШМ. Имеется поддон, который служит емкостью для масла, а так же для защиты двигателя от деформации. Снизу предусмотрена специальная пробка для слива моторного масла.

Принцип работы КШМ

На поршень оказывают давление газы, которые вырабатываются при сгорании топливной смеси. При этом он совершает возвратно – поступательные движения, заставляя проворачиваться коленчатый вал двигателя. От него вращательное движение передается на трансмиссию, а оттуда – на колеса автомобиля.

А вот на видео показано как работает КШМ в тюнингованном ВАЗ 2106:

Основные признаки неисправности КШМ:

  • стуки в двигателе;
  • потеря мощности;
  • снижение уровня масла в картере;
  • повышенная дымность выхлопных газов.

Кривошипно-шатунный механизм двигателя очень уязвим. Для эффективной работы необходима своевременная замена масла. Лучше всего ее производить на станциях техобслуживания. Даже, если Вы недавно поменяли масло, и приходит пора сезонного ТО – обязательно перейдите на то масло, какое указано в инструкции по эксплуатации машины. Если в работе двигателя возникают какие-то проблемы: шумы, стуки – обращайтесь к специалистам – только в авторизированном центре Вам дадут объективную оценку состояния автомобиля.

Также на эту тему вы можете почитать:

Поделитесь в социальных сетях

Alex S 13 октября, 2013

Опубликовано в: Полезные советы и устройство авто

Метки: Как устроен автомобиль

назначение и устройство, обслуживание и ремонт

Двигатель – пожалуй, самый ответственный агрегат в автомобиле. Именно он вырабатывает крутящий момент для дальнейшего движения машины. В основе конструкции ДВС лежит кривошипно-шатунный механизм. Назначение и устройство его будет рассмотрено в нашей сегодняшней статье.

Конструкция

Итак, что это за элемент в двигателе?

кривошипно шатунный механизм схема

Данный механизм воспринимает энергию давления газов и преобразует его в механическую работу. КШМ двигателя внутреннего сгорания объединяет в себе несколько составляющих, а именно:

  • поршень;
  • шатун;
  • коленчатый вал со вкладышами;
  • кольца и втулки.

В совокупности они образуют цилиндро-поршневую группу. Каждая деталь кривошипно-шатунного механизма делает свою работу. При этом элементы взаимосвязаны между собой. Каждая деталь имеет свое устройство и назначение. Кривошипно-шатунный механизм должен выдерживать повышенные ударные и температурные нагрузки. Это обуславливает надежность силового агрегата в целом. Далее мы подробно расскажем о каждой из перечисленных выше составляющей.

Поршень

Данная деталь кривошипно-шатунного механизма воспринимает давление расширяющихся газов после воспламенения горючей смеси в камере. Поршень изготавливается из сплавов алюминия и осуществляет возвратно-поступательные движения в гильзе блока. Конструкция поршня объединяет в себя головку и юбку. Первая может иметь разную форму: вогнутую, плоскую или выпуклую.

кривошипно шатунный механизм назначение и устройство

На 16-клапанных двигателях ВАЗ зачастую используются поршни с выемками. Они служат для предотвращения столкновения головки поршня с клапанами в случае обрыва ремня ГРМ.

Кольца

Также в конструкции есть кольца:

  • маслосъемное;
  • компрессионные (две штуки).

Последние препятствуют утечкам газов в картер двигателя. А первые служат для удаления излишков масла, что остается на стенках цилиндра при осуществлении хода поршня. Чтобы поршень соединился с шатуном (о нем мы расскажем ниже), в его конструкции также предусмотрены бобышки.

Шатун

Работа кривошипно-шатунного механизма не обходится без этого элемента. Шатун передает толкательные усилия от поршня на коленвал. Данные детали машин и механизмов имеют шарнирное соединения. Обычно шатуны изготавливаются путем ковки или штамповки. Но на спортивных двигателях используются титановые литые элементы. Они более устойчивы к нагрузкам и не деформируются в случае большого толчка.

обслуживание кривошипно шатунного механизма Каково устройство и назначение кривошипно-шатунного механизма? Конструктивно шатун состоит из трех частей:
  • верхней головки;
  • стрежня;
  • нижней головки.

Вверху данный элемент соединяется с поршнем при помощи пальца. Вращение детали осуществляется в тех самых бобышках. Такой тип пальца называется плавающим. Стержень у шатуна имеет двутавровое сечение. Нижняя часть является разборной. Это нужно для того, чтобы производить его демонтаж с коленчатого вала в случае неисправностей. Нижняя головка соединяется с шейкой коленчатого вала. Устройство последнего мы рассмотрим прямо сейчас.

Коленчатый вал

Данный элемент является основной составляющей в устройстве кривошипно-шатунного механизма. Назначение его в следующем. Коленчатый вал воспринимает нагрузки от шатуна. Далее он преобразует их в крутящий момент, который впоследствии передается на коробку через механизм сцепления. На конце вала закреплен маховик. Именно он является заключительной частью в конструкции двигателя. Может быть одно- и двухмассовым. На конце имеет зубчатый венец. Он нужен для зацепления с шестерней стартера в случае запуска двигателя. Что касается самого вала, он изготавливается из высокопрочных сортов стали и чугуна. Элемент состоит из шатунных и коренных шеек, что соединяются «щеками». Последние вращаются во вкладышах (подшипники скольжения) и могут быть разъемными. Внутри щек и шеек есть отверстия для подачи масла. Смазка проникает под давлением от 1 до 5 Бар, в зависимости от нагруженности ДВС.

работа кривошипно шатунного механизма

Во время работы двигателя может возникать дисбаланс вала. Чтобы его предотвратить, в конструкции предусмотрен гаситель крутильных колебаний. Он являет собой два металлических кольца, что соединяются через упругую среду (моторное масло). На внешнем кольце гасителя имеется ременной шкив.

Типы ЦПГ

На данный момент существует несколько разновидностей цилиндропоршневой группы. Наиболее популярная – рядная конструкция. Она применяется на всех 4-цилиндровых двигателях. Также есть рядные «шестерки» и даже «восьмерки». Данная конструкция предполагает размещение оси цилиндров в одной плоскости. Рядные двигатели отличаются высокой сбалансированностью и малой вибрацией.

Существует также и V–образная конструкция, которая пошла от американцев. Схема кривошипно-шатунного механизма V-8 представлена ниже на фото.

деталь кривошипно шатунного механизма

Как видите, здесь цилиндры располагаются в двух плоскостях. Обычно они находятся под углом от 75 до 90 градусов относительно друг друга. Благодаря такой конструкции, можно существенно сэкономить место в подкапотном пространстве. Примером могут послужить 6-цилиндровые моторы от «Опель» С25ХЕ. Этот V-образный двигатель без проблем размещается под капотом поперечно. Если взять рядную «шестерку» от переднеприводного «Вольво», она будет заметно скрадывать место под капотом.

Но за компактность приходится платить меньшей виброустойчивостью. Еще одна схема размещения цилиндров – оппозитная. Практикуется на японских автомобилях «Субару». Оси цилиндров размещены тоже в двух плоскостях. Но в отличие от V-образной конструкции, здесь они находятся под углом 180 градусов. Основные плюсы – низкий центр тяжести и отличная балансировка. Но такие двигатели очень дорогие в производстве.

детали машин и механизмов

Ремонт и обслуживание кривошипно-шатунного механизма

Обслуживание любого КШП предполагает лишь регулярную замену масла в двигателе. В случае ремонта уделяется внимание следующим элементам:

  • Кольцам поршней. При залегании они меняются на новые.
  • Вкладышам коленчатого вала. При существенной выработке или проворачивании подшипника скольжения – замена на новый.
  • Поршневым пальцам. Они тоже имеют выработку.
  • Самим поршням. При детонации возможен прогар головки, что влечет за собой снижение компрессии, троение, жор масла и прочие неполадки с двигателем.

Зачастую подобные неисправности возникают при несвоевременной замене масла и фильтра, а также при использовании низкооктанового бензина. Также ремонт КШМ может понадобится при постоянных нагрузках и при высоком пробеге. Детали машин и механизмов обычно имеют высокий запас прочности. Но есть случаи, когда вкладыши проворачивало уже на 120 тысячах километров, прогорали клапаны и поршни. Все это является следствием несвоевременного обслуживания силового агрегата.

Итак, мы выяснили, что являет собой кривошипно-шатунный механизм, из каких элементов он состоит.

Назначение, устройство и принцип работы кривошипно-шатунного механизма, для студентов 2 курса, по профессии автомеханик

Открытый урок.

Предмет: «Устройство техобслуживание и ремонт автомобиля».

Тема: «Назначение, устройство и принцип работы кривошипно-шатунного механизма».


Группа: 8

Дата проведения: 12.03.2013г.

Цели:

1)    обучающая – научить обучающихся объяснять устройство, принцип работы приборов системы смазки;

2)    воспитательная – способствовать осознанию обучающихся необходимости знания и умения применить этот материал на практике;

3)    развивающая – развивать профессиональную речь путём освоения новых терминов, мышление в процессе анализа практических ситуаций и решения технических учебных задач.

Наглядные пособия: плакат с изображением КШМ автомобиля, разрезы ДВС КАМАЗ-740, DVD- плеер, проектор.

Форма занятия — урок.

Тип урока — комбинированный.

Время занятия: 45 мин.


Основные методы: словесные (объяснение, беседа), наглядные (иллюстрация, демонстрация). Данные методы способны активизировать учебно-познавательную деятельность обучающихся и позволяют за короткий промежуток времени передать большую по объёму информацию.


Ход занятия
1.     Начало занятия (1-2 минуты): взаимное приветствие, контроль посещения занятия, проверка готовности учащихся и аудитории к занятию, организация внимания. 
2.     Работа с пройденным ранее учебным материалом (проверка выполнения домашнего задания) (5-7 минут): устный опрос по теме «Общее устройство и рабочий цикл ДВС».
Вопросы для устного опроса: 

-Определение и принцип работы тепловых двигателей;

— Общее устройство ДВС;

— Рабочий цикл одноцилиндрового 4-хтактного двигателя;

— Рабочий процесс 2-хтактного ДВС.

3.     Работа над новым учебным материалом(25-27 минут): выдача раздаточного материала, объяснение с элементами беседы.
4.      Закрепление изученного материала (6 минут): опрос по теме, решение и разбор познавательных задач.
Вопросы:

·        Назовите назначение КШМ.

·        Из каких частей состоит КШМ.

·        Назовите основные неполадки КШМ.     

5.     Выдача домашнего задания (2-3 минуты): инструктаж выполнения домашнего задания; проконтролировать запись учащимися.
Учебники: Родичев В.А. «Грузовые автомобили». М, 2011г. (Гл.1) или Гельман Б.М «Сельскохозяйственные тракторы и автомобили»

— М,2007 (Гл.2)
6.     Окончание занятия (до 1 мин): подведение итогов занятия, выставление оценок, организованное завершение занятия.


Методика проведения занятия.
1.     Методика проведения начала занятия. Преподаватель входит в аудиторию, здоровается с учащимися, отмечает присутствующих. В ответ на приветствие преподавателя учащиеся встают и замолкают. Взаимное приветствие позволяет настроить учащихся на занятие. Перекличка по журналу. Преподаватель проверяет готовность аудитории к занятию: подготовленность доски, наличие мела, чистота в аудитории, освещенность, наличие необходимых ТСО. Преподаватель рассказывает о целях урока, порядке его проведения, знаниях и умениях, которые получат учащиеся в результате этого занятия. Учащиеся должны закрепить знания по пройденной теме «Рабочий цикл ДВС», а также изучить новую тему «КШМ», и затем провести закрепление полученных знаний. Поэтому целесообразно выбрать такую форму организации занятия, как комбинированный урок.
2.     Методика работы с пройденным ранее учебным материалом. Педагог проверяет подготовленность учащихся к уроку, спрашивает о домашнем задании. Для проверки выполнения домашнего задания, а также уровня подготовленности учащихся к уроку преподаватель применяет устный опрос. Преподаватель по списку выбирает учащихся, которые должны отвечать на устные вопросы. 
3.     Методика изучения нового материала. Преподаватель переходит к следующему этапу урока – работе над новым учебным материалом по теме «КШМ». Педагог объявляет тему с особой интонацией, чтобы учащиеся смогли осознать ее и записать в тетрадях.

Объясняя новый материал, преподаватель находится в основном у доски, так как существует необходимость обращаться к наглядному материалу, а также записывать некоторые данные на доске, приводить примеры. 

Изложение нового материала осуществляется с применением различных методов: основная часть знаний сообщается при помощи объяснения с элементами беседы, обязательно активно используются наглядные материалы: схема (КШМ автомобилей). Учебный материал необходимо сообщить громким, отчетливым голосом, что мобилизует и настраивает на усвоение знаний. В зависимости от степени сложности и важности материала нужно изменить темп изложения информации, например, выделяя интонацией основной материал, делая паузы в речи при формулировке и конспектировании учащимися выводов по изучаемой теме, или подробно останавливаясь на тех частях материала, которые наиболее сложны либо непонятны для обучающихся.

Основной материал

1.     Устройство кривошипно-шатунного механизма

Кривошипно-шатунный механизм служит для восприятия давления газов в такте рабочего хода и преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала. Он состоит из блока цилиндров, гильз и головок цилиндров, поршней с кольцами и поршневыми пальцами, шатунов, коленчатого вала, коренных и шатунных подшипников и маховика.
2. Блок цилиндров
Блок цилиндров представляет собой жесткую моноблочную V-образную конструкцию, отлитую из легированного серого чугуна как одно целое с верхней частью картера. Высокая жесткость блока обеспечивается разделением картерного пространства на отдельные отсеки поперечными перегородками с силовым оребрением и низким расположением плоскости разъема верхней, половины картера с масляным поддоном (значительно ниже осе коленчатого вала).
3. Поршни
Поршни изготовлены из высококремннетого алюминиевого сплава Применение алюминиевого сплава улучшает теплоотдачу и уменьшает массу поршней, а следовательно, и инерционные (центробежные) силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме из-за неравномерного движения поршней.

В толстостенном днище поршня выполнена открытая тороидальная камера сгорания, а в головке поршня — три канавки под поршневые кольца. Верхняя канавка, наиболее нагруженная, имеет вставку из жаропрочного чугуна.

Боковая поверхность поршня по высоте бочкообразная (диаметр головки поршня меньше диаметра юбки). В поперечном сечении юбка имеет форму эллипса, причем большая ось эллипса расположена в плоскости, перпендикулярной к оси пальца. Такая конструкция поршня обеспечивает практическую независимость зазора между поршнем и гильзой в плоскости движения шатуна от теплового состояния двигателя и тем самым предотвращает заклинивание поршня при работе прогретого двигателя. В то же время вследствие эллиптичности поршня при работе непрогретого двигателя снижается шум благодаря уменьшенному зазору между поршнем и стенкой Цилиндра в направлении действующей на поршень боковой силы от шатуна.
4. Шатуны
Шатуны стальные, двутаврового сечения. Нижняя головка шатуна разъемная. Для точной посадки вкладышей подшипника нижнюю головку шатуна окончательно обрабатывают в сборе с крышкой, вследствие чего крышки шатунов невзаимозаменяемые. На крышке и шатуне нанесены метки спаренности в виде трехзначных порядковых номеров. Кроме того, на крышке шатуна выбит порядковый номер цилиндра.

Подшипниками скольжения в верхней головке шатуна служат биметаллические неразъемные  втулки с рабочим бронзовым слоем; » нижней   головке шатуна — съемные взаимозаменяемые вкладыши. Крышка нижней головки шатуна крепится гайками на двухболтах, запрессованных в боковые выступы верхней головки шатуна. На каждой шатунной шейке коленчатого вала устанавливается по два шатуна.
5. Коленчатый вал
Коленчатый вал изготовлен   из   высокоуглеродистой, стали методом горячей штамповки и упрочнен    азотированием   и закалкой токами  высокой частоты  шатунных  и  коренных   шеек., Он имеет пять коренных опор и четыре шатунные шейки, которые связаны между собой щеками. В шатунных шейках вала выполнены! полости, закрытые заглушками. В полостях масло подвергается дополнительной   центробежной   очистке.   Полости   шатунных    шеек сообщаются наклонными отверстиями,  просверленными   в   щеках вала, с поперечными каналами в коренных шейках.

На щеках, носке и хвостовике коленчатого вала имеются противовесы системы уравновешивания: на щеках они выполнены как одно целое с коленчатым валом, на  носке и хвостовике напрессованы при сборке и фиксируются сегментной шпонкой.

На носке коленчатого вала установлена ведущая шестерня  масляного насоса, на хвостовике — распределительная шестеря  в сборе с маслоотражателем. Два отверстия для запрессовки штифтов фиксации маховика, осевое отверстие для опорного подшипника первичного вала коробки передач и резьбовые отверстия для болтов крепления маховика.

От осевых смещений, вал фиксируется четырьмя упорными ста-леалюминиевыми полукольцами, установленными в выточках блока и крышки задней коренной опоры.

Уплотнение коленчатого вала осуществляется самоподжимным сальником, запрессованным в картер маховика, и маслоотражателем.
6.Маховик
Маховик отлит из специального серого чугуна. Он крепится к заднему торцу коленчатого вала восемью болтами из легированной стали. Точная фиксация маховика на коленчатом валу достигается при помощи двух установочных штифтов, запрессованных в торец коленчатого вала. На обработанную цилиндрическую поверхность маховика напрессован зубчатый венец, предназначенный для соединения с шестерней вала стартера при пуске двигателя. На заднем торце маховика устанавливается сцепление. Для’ проведения регулировок двигателя на маховике имеются паз под фиксатор маховика и отверстия для проворачивания коленчатого вала ломиком.

Основные понятия и определения.

Кривошипно-шатунный механизм служит для восприятия давления газов в такте рабочего хода и преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала.

Состав КШМ:

Подвижные части: Коленвал, шатун, поршень, маховик

Неподвижные части: блок цилиндров, головки блока цилиндров, гильзы.
Общее устройство маслоприёмника.

Основные детали КШМ:

1.     Коленвал,

2.     Поршень,

3.     Шатун,

4.     Маховик,

5.     блок цилиндров.


Схема КШМ. Учащиеся схематически изображают в тетрадях схему КШМ, пользуясь наглядным пособием.
Во время сообщения учащимся основных определений и иллюстрации основных схем преподаватель диктует медленно, чтобы дать обучаемым возможность записать всю необходимую информацию, а также зарисовать схему.
4.     Методика проведения первичного закрепления. Чтобы обеспечить прочное усвоение материала, после объяснения следует проконтролировать, как был усвоен материал, остались ли непонятные сведения. Для этого преподаватель организует активную проработку материала, применяя фронтальный опрос. При этом работает вся группа, внимание учащихся повышенное. Опрос в разнобой держит учащихся в постоянной готовности, они не просчитывают свой вариант, а внимательно следят за ответами товарищей, исправляют друг друга.
Вопросы для фронтального опроса учащихся:

1)     Назовите назначение КШМ.

2)     Состав КШМ.

3)     Перечислите основные детали КШМ.
Этот способ закрепления материала позволяет также активизировать внимание учащихся, так как они вынуждены следить за ответами одногруппников.

Преподаватель просит учащихся не просто ответить на поставленные вопросы, а при необходимости проиллюстрировать их при помощи плаката.

5.     Методика выдачи домашнего задания. Преподаватель диктует домашнее задания и следит за тем, чтобы все учащиеся записали его в своих тетрадях. 

—        Прочитать  Гл.1 по учебнику: Родичев В.А. «Грузовые автомобили». М, 2011г.
—         Подготовиться к устному опросу по изученной теме.

6.     Методика окончания занятия. 

     Преподаватель подводит итоги, обобщает, что было сделано на уроке. Отмечает отдельных учащихся, наиболее и наименее активных, выставляет им оценки, обязательно комментируя их. Это необходимо для того, чтобы учащиеся видели результаты своей работы, что нужно исправить, что подкорректировать. Преподаватель выясняет, нет ли у учащихся каких-либо вопросов. Рассказывает, чем будут заниматься на следующем уроке. Проверяет, все ли в порядке в аудитории. Педагог прощается с группой, объявляет, что все могут быть свободны.

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Для того, чтобы данная система эффективно развивалась, необходимы высоко квалифицированные педагоги. Поэтому задача нашей Российской системы образования заключается в улучшении подготовки будущих специалистов. Эту идею необходимо увидеть, понять и творчески реализовать в работе педагогов для улучшения качества обучения. Естественно, что это непростая задача, но вполне выполнимая. Я надеюсь, что данная работа выполнит свою функцию и будет в чем-то полезна преподавателям спецдисциплин.

Данная методическая разработка оказывает помощь преподавателям лицеев и училищ в подготовке и проведении занятий по предмету «Тракторы и автомобили» у студентов, обучающихся по специальности «Автомеханик». 

Самоанализ урока 
Урок проводился в 8 группе. Обучающиеся находятся на той ступени развития, когда многие процессы и явления, происходящие в двигателе, им известны из курсов физики и химии. Перед этой темой был изучен материал рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания, поэтому, новый материал им давался легко, а также легко вести урок и преподавателю. Тот демонстрационный материал , который использовался на уроке, заинтерисовал обучающихся, позволил понять и изучить представленный материал. Обучающиеся участвовали в раскрытии темы, задавали вопросы, высказывали свое мнение. Значит можно сказать, что дальнейшее изучение темы, а в целом и всего предмета, обучающихся увлекает и они надеются, что полученные знания пригодятся в их дальнейшей профессии. Оценка урока-хорошо.

Графическая часть:

Матрица содержания темы «Основные части КШМ»

Назначение


Классификация


Коленчатый вал


Служит для получения инерции от возвратно-поступательного движения поршня, и передачи её на маховик 


По числу коренных шеек:
— с двумя и более
По числу шатунных шеек:
— с двумя и более


Поршень


Предназначен для передачи коленчатому валу вращательного движения 

По числу колец:
-3-х кольчатые
-4-х кольчатые 


Шатун


Предназначены для соединения поршня с коленчатым валом

По их конструктивным особенностям:
·  Поршни моноклинного исполнения СМД: 14, 20. 
·  Поршни пятиклинного исполнения Д 144, Д 240, 01 М, ЯМЗ 236, ЗиЛ 130. 
·  Поршни моноклинного исполнения с

упрочнением канавки компрессионного кольца методом плазменного переплава 
·  СМД 22/23, СМД 60/72, КАМАЗ 740, ЗиЛ 645. 
·  Поршни моноклинного исполнения с нирезистовой вставкой


Маховик

Предназначены для увеличения крутящего момента

Назначение, типы КШМ (схемы, особенности)

В поршневых ДВС кривошипно-шатунный механизм преобразует поступательное движение рабочих поршней во вращательное движение коленчатого вала. В практике дизелестроения используют разные варианты конструкций КШМ, среди которых имеются и очень сложные.
В зависимости от особенностей требований к судовым дизелям применяют три типа КШМ: центральный, или аксиальный, дезаксиальный, с прицепным шатуном.

\r\n \r\n

Центральный КШМ (рис. 88, а), в котором оси цилиндра коленчатого вала пересекаются, наиболее распространен в судовых ДВС. Обычно судовые дизели представлены однорядными вертикальными, двухрядными вертикальными и V-образными с центральным типом КШМ. У V-образного дизеля оси цилиндров одного ряда смещены относительно осей цилиндров другого ряда на ширину кривошипной головки шатуна, так как на одну шейку вала работают две кривошипные головки шатунов.
В дезаксиальном КШМ (рис. 88, б) оси цилиндра и коленчатого вала не пересекаются. Между этими осями имеется смещение а (дезаксаж) от оси цилиндра в напрвлении вращения вала. Обычно размер дезаксажа не привышает 10% хода поршня S.
Дезаксаж способствует уменьшению давления поршня на стенку цилиндра во время рабочего хода и увеличению его во время хода сжатия. Это приводит к наиболее равномерному изнашиванию рабочей втулки цилиндра. Кроме того, у дизеля с дезаксиальным КШМ в районе ВМТ замедляется скорость поршня, что благоприпятствует процессу сгорания топлива. Эту схему КШМ широко применяют у высокооборотных дизелей.
У КШМ с прицепным шатуном (рис. 88 в) два (или несколько) шатуна смонтированы на одной шейке коленчатого вала. Шатун, соединенный с шатунной шейкой, и соответствующий этому шатуну цилиндр называют главными. Шатун другого цилиндра, шарнирно соединенный с главным шатуном, называют прицепным, а соответствующий ему цилиндр — боковым. Такой тип КШМ применяют в некоторых конструкциях V-образных дизелей.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о