Головка блока или головка цилиндров

Головка блока является крышкой, за­крывающей цилиндры. Головки блоков отливают из легированного серого чугу­на (дизели ЯМЗ-236, ЯМЗ-238) и алю­миниевого сплава (карбюраторные дви­гатели автомобилей семейства ГАЗ, ЗИЛ, ВАЗ и дизель КамАЗ-740). После литья для снятия остаточных напряже­ний головки блока подвергают искус­ственному старению. Однорядные дви­гатели с жидкостной системой охлажде­ния, как правило, имеют одну общую головку блока. В У-образных двига­телях головки блока отдельные для каждого ряда цилиндров (двигатели автомобилей ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12 и ЗИЛ-130). В У-образном дизеле КамАЗ-740 на каждый цилиндр устанав­ливают отдельную головку (см. рис. 25,6), что улучшает отвод теплоты. В двигателях с воздушной системой ох­лаждения каждый цилиндр, как правило, имеет отдельную головку, а в четырехци­линдровом У-образном двигателе авто­мобиля ЗАЗ-968М «Запорожец» — две го­ловки цилиндров: по одной на каждые два цилиндра. Нижнюю плоскость го­ловки блока отливают большей тол­щины, что повышает ее жесткость й обеспечивает надежное уплотнение с блоком цилиндров. Верхнюю плоскость блока цилиндров и нижнюю плоскость головки блока тщательно обрабатывают для получе­ния плотного соединения. Между этими плоскостями устанавливают сталеасбе овую уплотняющую прокладку, пред- ^! отвращающую прорыв газов наружу и исключающую проникновение охлаж­дающей жидкости и масла в цилиндры. Перед установкой прокладки на двига­тель обе ее стороны натирают графи­том, предохраняющим ее от пригорания к блоку или головке. Гайки и болты крепления головки блока к блоку ци­линдров затягивают равномерно в опре­деленной последовательности (рис. 27) при помощи динамометрического клю­ча, чтобы не повредить головку и про­кладку. Чугунные головки блока дизелей затягивают на горячем двигателе. а алюминиевые головки блока — на хо­лодном двигателе и в три приема (строго по инструкции).

Соединение алюминиевой головки 9 (см. рис. 25, в) с блоком 7 цилиндров дизеля КамАЗ-740 уплотнено двумя прокладками 20 и 8. На нижней плоско­сти головки проточена канавка, в кото­рую запрессовано стальное опорное кольцо 18. При установке головки на блок цилиндров опорное кольцо дефор­мирует стальную прокладку 20, и соз­дается надежный газовый стык. Отвер­стия для прохода воды и масла из блока цилиндров в головку 9, а также головка по контуру уплотнены спе­циальной резиновой прокладкой 8.

Головка блока цилиндров двигателей с нижним расположением клапанов про­ще по конструкции, так как в ней разме­щены только камеры сгорания, водяные рубашки, отверстия для установки све­чей зажигания и крепления головки к блоку цилиндров. Каналы для подво­да горючей смеси и выпуска отработав­ших газов находятся в блоке цилинд­ров.

Головка блока цилиндров двигателей с верхним расположением клапанов имеет более сложную конструкцию. В ней размещены вставные седла, свечи зажигания или форсунки, направляю­щие втулки, клапаны, коромысла, оси и другие детали. Кроме того, в головке блока имеются водяные рубашки, от­верстия для штанг, подвода масла и ка­налы, по которым к цилиндрам посту­пает горючая смесь или воздух и отводятся отработавшие газы.

Форма камеры сгорания оказывает значительное влияние на смесеобразова­ние, сгорание рабочей смеси и на сте­пень сжатия двигателя. Камеры сгора­ния с верхним расположением клапанов более компактны и обеспечивают луч­шее наполнение цилиндров горючей смесью при том же диаметре впускного клапана, чем камеры сгорания с ниж­ним расположением клапанов. Полусфе­рические (рис. 28, схема II) и клиновые (схема III) камеры получили распро­странение в карбюраторных двигателях. При нижнем расположении клапанов чаще применяют Г-образные (сме­щенные) камеры сгорания (схема IV).

Для улучшения смесеобразования в дизелях используют различные по форме и объему камеры сгорания. Дизе­ли выпускают с неразделенными (схемы V и VI) и с разделенными (схемы VII и VIII) камерами сгорания. Первые дви­гатели иначе называют дизелями с не­посредственным впрыскиванием тои-

 

 

 

 

 

Рис. 27.

Порядок затяжки гаек или болтов крепления головки блока цилиндров двигателей автомобилей:

а - ГАЗ-53-12; б- ЗИЛ-130; в - КамАЗ-5320; г - МАЗ-5335; д - ВАЗ-2107 «Жигули»,

/ — 18 — последовательность затяжки

 

 

Г 1

6)

Рис. 28.

Формы камер сгорания:

а - карбюраторных двигателей; о — дизелей; / — цилиндрическая; // — полусферическая; ///—клиновая; IV — смещенная (Г-образная); V и VI — неразделенные; VII и VIII — разделенные; / - клапан; 2 — свеча зажигания; 3 — поршень; 4 — камера сгорания; 5 — форсунка; б —предкамера; 7 — основная камера; 8 — вихревая камера

лива. Неразделенная камера сгорания 4 представляет собой пространство, за­ключенное между днищем поршня, ког­да он находится в ВМТ, и нижней пло­скостью головки блока (один объем). 5Разделенные камеры сгорания (два объема) состоят из основной 7 и вспо­могательной (предкамеры 6 или вихре­вой 8) камер, соединенных между собой каналом.

Поршневая группа

Поршень. Давление газов во время рабочего хода воспринимает поршень и передает его через палец и шатун ко­ленчатому валу. В цилиндре поршень движется неравномерно; в крайних по­ложениях (в ВМТ и НМТ) его скорость равна нулю, а вблизи середины хода она достигает максимального значения. В результате этого возникают большие силы инерции, на величину которых влияют масса поршня и угловая ско­рость коленчатого вала. Кроме механи­ческих нагрузок, поршень подвергается действию высоких температур в период сгорания топлива и расширения образо­вавшихся газов. Он нагревается также

вследствие трения его боковой поверх­ности о стенки цилиндра.

В автомобильных двигателях чаще устанавливают поршни, изготовленные из алюминиевого сплава, так как они достаточно прочные, легкие, имеют вы­сокую теплопроводность и хорошие ан­тифрикционные свойства. Для повыше­ния прочности, надежности и обеспе­чения постоянства размеров и формы поршни из алюминиевого сплава под­вергают термической обработке — ста­рению.

Поршень состоит из трех основных частей (рис. 29,а): днища б, головки 7 и юбки 8. На внешний поверхности го­ловки поршня и юбке проточены канав­ки для установки компрессионных колец 4 и маслосъемных колец 3. Верхнюю часть поршня называют уплотнительным поясом, так как размещенные здесь поршневые кольца предотвра­щают прорыв газов через зазоры между поршнем и цилиндром. Число колец, устанавливаемых на поршне, зависит от типа двигателя и частоты вращения ко­ленчатого вала. По окружности кана­вок, в которых размещены маслосъемные кольца, просверлены сквозные от­верстия для отвода масла в картер двигателя. Юбка 8 является направляю­щей частью поршня при движении его в цилиндре и передает боковую силу от шатуна стенкам цилиндра. На внутрен­ней стороне юбки имеются два массив­ных прилива, называемых бобышками. Они соединены ребрами с днищем,

увеличивая прочность поршня. При этом улучшается отвод теплоты к порш­невым кольцам, в цилиндр и охлаждаю­щую жидкость. В бобышках сделаны отверстия для установки пальца 2 и про­точены кольцевые канавки для стопор­ных колец 1. В карбюраторных двигате­лях применяют поршни с плоским дни­щем, получившие широкое распростра­нение вследствие простоты изготовления и меньшего нагрева при работе. Форма днища, как правило, зависит от типа ка­меры сгорания.

Для увеличения прочности и улучше­ния отвода теплоты днище поршня ди­зеля изготовляют большой толщины и усиливают ребрами с внутренней сто­роны. Стенки же юбки отливают боль­шей толщины, чем в карбюраторных двигателях. Обычно поршни дизелей имеют фигурные днища 6. Это улуч­шает процесс смесеобразования и поз­воляет придать камере сгорания 5 необ­ходимую форму.

При нагреве поршень расширяется больше, чем цилиндр, охлаждаемый жидкостью, поэтому возникает опас­ность заклинивания

 

 

 

 

поршня. Чтобы из­бежать этого и обеспечить нормальную работу двигателя, диаметр поршня дол­жен быть меньше диаметра цилиндра, т. е. между поршнем и цилиндром необ­ходим диаметральный зазор. Приме­няют поршни, у которых диаметр юбки больше диаметра головки, т. е. поршень имеет форму усеченного конуса. Для повышения упругости (устранения опас­ности заклинивания) юбку делают раз­резной, придают ей овальную форму

 

 

 

Рис. 29.

Шатунно-поршневая группа:

а — дизелей семейства ЯМЗ; о и в — двигателей автомобилей ГАЗ-53А и ГАЗ-53-12 (даны поршни в сборе с шатуном, устанавливаемые соответственно в первый, второй, третий и четвертый цилиндры правого блока и в пятый, шестой, седьмой и восьмой цилиндры левого блока); / — стопорное кольцо; 2 — поршневой палец; 3 — маслосъемные кольца; 4 — компрессионные кольца; 5 — камера сгорания в днище поршня; 6 — днище поршня; 7 — головка поршня; 8 — юбка; 9 — поршень; 10 — распылитель масла (форсунка); // — шатун; 12 — вкладыши; 13 — замковая шайба; 14 — длинный болт; 15 — короткий болт; 16 — крышка шатуна; /7 — втулка в головке шатуна; 18 — надпись на поршне; 19 — номер на шатуне; 20

 

(большая ось овала должна быть пер­пендикулярна оси поршневого пальца) и т. д.

Поршни, показанные на рис. 29,6 ив, имеют разрезную юбку овального сече­ния (двигатели автомобилей ГАЗ-3102 «Волга», ГАЗ-53-12, ГАЗ-24 «Волга», ГАЗ-53А и др.). Во время работы двига­теля поршень нагревается и юбка не­сколько деформируется в направлении оси поршневого пальца. Форма юбки приближается к цилиндрической, и за­зор между поршнем и цилиндром ста­новится минимальным. Вырезы на юбке уменьшают массу поршня. Поршни двигателя автомобиля ЗИЛ-130 имеют поперечные прорези под головкой, а на юбке поршня выполнен Т-образный _разрез для компенсации расширения при нагреве. Иногда применяют порш­ни с усиленной юбкой — без вертикаль­ного разреза.

Если на юбках поршней имеются раз­резы, то их устанавливают в двигателе гак, чтобы боковое давление при рабо­чем ходе воспринимала та часть порш­ня, где нет разреза. При переходе порш­ня через ВМТ он перемещается от одной стенки цилиндра к другой, что сопровождается стуками. Для устране­ния этих стуков ось отверстия под па­лец смещают в сторону (на 1,5 — 2 мм) максимального бокового давления. Для улучшения приработки поршней к ци­линдрам и устранения возможных задиров поршни покрывают гонким слоем олова. Юбки поршней дизелей семейства ЯМЗ и КамАЗ-740 не имеют разре­за, но они также выполнены в виде ко­нуса овального сечения. Диаметр порш­ней дизелей ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238 состав­ляет 130 мм, двигателя КамАЗ-740 равен 120 мм, двигателя автомобиля ЗИЛ-130 равен 100 мм и двигателя автомобиля ГАЗ-53-12 составляет 92 мм.

Для правильной установки поршней в цилиндры и точного соединения с ша­тунами на поршнях и шатунах есть со­ответствующие метки (рис. 29, б и в). Перед установкой в двигатель поршни подбирают по размеру и массе. Откло­нения массы должны быть минимальными, чтобы не нарушилась урав­новешенность двигателя.

Поршневые кольца. Надеваемые на поршень поршневые кольца создают плотное, подвижное соединение между поршнем и цилиндром. Кольца бывают компрессионные и маслосъемные. Первые обеспечивают необходимую компрессию (сжатие) благодаря умень­шению количества газов, прорываю­щихся из камеры сгорания в картер, и отводят теплоту от головки поршня к стенкам цилиндра. Вторые — препят­ствуют проникновению масла из карте­ра в камеру сгорания.

Кольца изготовляют из специального легированного чугуна или стали. Разрез кольца, называемый замком, может быть прямым, косым или ступенчатым. Получили распространение кольца с прямым замком как наиболее простые в изготовлении. В свободном состоянии диаметр поршневого кольца больше внутреннего диаметра цилиндра. Поэто­му кольцо, вставленное в канавку порш­ня и введенное в сжатом состоянии в цилиндр, разжимаясь, плотно приле­гает к внутренней поверхности цилинд­ра. Зазор в замке кольца позволяет ему расширяться при нагреве.

Различные формы поперечного сече­ния компрессионных колец приведены на рис. 30, а. Кольцо с конической на­ружной поверхностью (схема II) сопри­касается с цилиндром не всей боковой поверхностью, а лишь небольшой кром­кой и оказывает на стенки цилиндра значительное давление. Такое кольцо скорее прирабатывается к цилиндру, лучше уплотняет соединение поршень — цилиндр. Особенностью колец с фаской (схема III) или выточкой (схема IV) является то обстоятельство, что наде­тые на поршень и введенные в цилиндр они скручиваются к центру. Такие коль­ца прилегают к зеркалу цилиндра острой кромкой и работают так же, как и конические, но обеспечивают боль­шую герметичность подвижного соеди­нения в результате лучшего контакта с торцовыми поверхностями поршневой канавки. Поршневые кольца с фасками и выточками ставят на поршень так, чтобы фаски или выточки были направ­лены вверх, в сторону головки блока. Первое компрессионное кольцо рабо­тает в условиях высокой температуры, больших давлений и изнашивается бы­стрее других. Для повышения износо­стойкости первого компрессионного кольца его наружную цилиндрическую поверхность подвергают пористому хромированию. Собирающееся в порах хрома масло несколько улучшает усло­вия работы кольца. В настоящее время переходят от хромирования колец к напыливанию их наружной поверхности молибденом. При хромировании перво­го кольца увеличивается долговечность остальных поршневых колец, которые покрывают слоем олова для лучшей приработки их к цилиндрам. В двигате­ле автомобиля ЗИЛ-130 два верхних компрессионных кольца хромированы. Первое компрессионное кольцо дизеля КамАЗ-740, работающее в тяжелых тем­пературных условиях, хромировано и установлено в чугунное кольцо, зали­тое в поршень из алюминиевого сплава, а второе покрыто слоем молибдена. Маслосъемное кольцо имеет витой пру­жинный расширитель.

Проникновение масла в камеру сгора­ния очень нежелательно, так как приво­дит к интенсивному нагарообразованию и ухудшению работы двигателя. Масло в камеру сгорания может попадать в ре­зультате разности давлений в картере и цилиндре при такте впуска и вслед­ствие насосного действия поршневых колец. При движении поршня 6 (рис. 30, г) вниз кольца прижимаются к верх­ним кромкам канавок и масло запол­няет зазор между нижними торцами ко­лец и канавками. Когда поршень дви­жется вверх, кольца прижимаются к нижним кромкам канавок и масло вы­давливается вверх.

Маслосъемные кольца (обычно не бо­лее двух) устанавливают на поршне ни­же компрессионных колец. По конструк­ции они отличаются от компрессионных колец тем, что на их наружной поверх­ности имеются кольцевые канавки и сквозные прорези или отверстия для прохода масла. На поршнях применяют

 

 

Рис. 30.

Поршневые кольца:

а — формы поперечных сечений компрессионных колец и их положения в рабочем состоянии; й — составное маслосъемное кольцо; «— головка поршня двигателя автомобиля ЗИЛ-130 с поршневыми кольцами; г — схема насосного действия компрессионных колец; д — схема работы маслосъемных колец; /—кольцо прямоугольного сечения; //—кольцо с конической наружной поверхностью; /// — кольцо с фаской на внутренней стороне; IV— кольцо с выточкой на внутренней стороне; /—диско образное кольцо; 2 — осевой расширитель; 3 — радиальный расширитель; 4 — замок кольца; 5 — компрессионные кольца; 6 — поршень; 7 — отверстие в канавке маслосъемного кольца; 8 — цилиндр; 9 — маслосъемное кольцо; 10 — прорезь в кольце; // — отверстие в поршне; сплошными стрелками показано направление движения поршня, штриховыми — масла

 

 

и составные (рис. 30,6) маслосъемные кольца (двигатели автомобилей ГАЗ-3102 «Волга», ГАЗ-24 «Волга», ГАЗ-53-12, ГАЗ-53А, ЗИЛ-130 и др.). Та­кое кольцо состоит из двух плоских стальных доскообразных колец / и двух расширителей — осевого 2, разжимаю­щего кольца, и радиального 3, прижи­мающего доскообразные кольца к зер­калу цилиндра. Составное кольцо оказывает большое давление на стенки цилиндра и лучше очищает его от из­лишков масла. Устанавливая на пор­шень поршневые кольца, необходимо следить за тем, чтобы замки соседних колец были смещены на некоторый угол (90—180°) один относительно другого, а не расположены на одной прямой.

Поршневые пальцы. Поршень с верх­ней

 

 

головкой шатуна соединяет поршне­вой палец. Он должен быть прочным, легким и износостойким, так как во вре­мя работы подвергается трению и боль­шим механическим нагрузкам, пере­менным по величине и направлению. Пальцы изготовляют из углеродистой и малоуглеродистой стали в виде пусто­телых трубок. Для повышения надежно­сти и износостойкости наружную по­верхность пальца цементуют или зака­ливают, а затем тщательно шлифуют и полируют. Пальцы из углеродистой стали закаливают на глубину 1 — 1,5 мм, а изготовленные из малоуглеродистой стали подвергают цементации на глуби­ну 1 — 1,4 мм. После цементации пальцы закаливают и отпускают до определен­ной твердости. После такой термообра­ботки наружная поверхность пальца твердая, а сердцевина вязкая. В бобыш­ках поршня палец укреплен стопорными кольцами, удерживающими его от осе­вого смещения. Такой палец называют плавающим, так как он при работе дви­гателя может повертываться в верхней головке шатуна и бобышках поршня. Плавающие поршневые пальцы 2 (см. рис. 29) равномернее изнашиваются и поэтому долговечнее.

У работающего двигателя поршень из алюминиевого сплава расширяется больше, чем стальной палец, поэтому возможен его стук в бобышках поршня.

Для устранения этого явления поршень перед сборкой с шатуном нагревают до 70 — 80 °С, а затем в поршень и шатун вставляют палец. Когда поршень осты­нет, палец в бобышках окажется закре­пленным неподвижно, а верхняя голов­ка шатуна будет иметь угловое смеще­ние относительно неподвижного пальца. При работе двигателя поршень нагре­вается и палец получает возможность повертываться вокруг своей оси. При­меняют пальцы, запрессованные в верх­ние головки шатунов (двигатели авто­мобилей «Жигули»). Такие пальцы мо­гут повертываться только в бобышках поршня.

Шатуны

Поршень с коленчатым валом соеди­няет шатун. Он преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого ва­ла. Основными частями шатуна (рис. 31) являются верхняя головка 7 с за­прессованной в нее бронзовой втулкой 5, стержень 4 и нижняя головка 9 с крышкой 10. Шатун воспринимает большие нагрузки, меняющиеся по ве­личине и направлению. Он подвергается сжатию, изгибу и растяжению. Чтобы выдержать такие нагрузки, шатун дол­жен быть прочным, жестким и легким для уменьшения сил инерции. Шатун штампуют из стали и подвергают тер­мообработке (закалке и ^отпуску); его стержень имеет двутавровое сечение для увеличения прочности и жесткости.

Шатун совершает сложное движение: верхняя головка вместе с поршнем дви­жется возвратно-поступательно, по­вертываясь на некоторый угол относи­тельно пальца или вместе с пальцем относительно бобышек поршня; нижняя головка вращается вместе с шатунной шейкой коленчатого вала; стержень ша­туна совершает колебательное движе­ние. В большинстве случаев нижнюю головку делают разъемной в плоскости, перпендикулярной оси шатуна. Иногда плоскость разъема располагают под углом к оси шатуна (дизель ЯМЗ-236, см. рис. 29, а). Необходимость в разъе­ме нижней головки шатуна под углом возникает тогда, когда шатунные шейки коленчатого вала имеют большой диа­метр. В этом случае нижняя головка шатуна получается значительных разме­ров, что затрудняет или делает невоз­можным монтаж и демонтаж поршня вместе с шатуном через цилиндр.

Крышку 10 (рис. 31) нижней головки шатуна крепят к нему двумя болтами, изготовленными из выс ококачеств енной стали. Гайки болтов шатуна затягивают только динамометрическим ключом и тщательно шплинтуют или стопорят специальными стопорными шайбами //.

Нижнюю головку шатуна и крышку растачивают вместе для получения от­верстия правильной цилиндрической формы. Поэтому крышку нельзя пере­вертывать или переставлять на другие шатуны, так как это может вызвать из­менение внутреннего диаметра вкладыша, что повлечет за собой выход из строя коленчатого вала или двигателя. На шатунах и крышках с одной сто­роны ставят необходимые метки 12. В нижние головки шатунов устанавли­вают подшипники скольжения, состоя­щие из двух вкладышей 13 (верхнего и нижнего). / Взаимозаменяемые тонко­стенные вкладыши изготовляют из стальной ленты толщиной 1,3— Ц З мм — для карб юраторных двигателей и 2 — 3,6 мм — для дизе лей, залитой ан­тифрикционным сплавом (толщина слоя соответственно 0,25 — 0,4 и 0,3 — 0,7 мм) на алюминиевой основе с 25 — 30% оло­ва. Применение сталеалюминевых вкладышей с тонким антифрикционным слоем обеспечивает надежную работу подшипника при малом зазоре между шейкой вала и вкладышами. На дизеле КамАЗ-740 применяют трехслойные взаимозаменяемые шатунные вклады­ши, залитые тонким слоем свинцови­стой бронзы. 1

От осевого смещения и провертыва­ния шатунные подшипники удержи­ваются в своих гнездах усиками 15, вхо­дящими в пазы 16, которые должны быть расположены на одной стороне шатуна. Обычно нижнюю головку ша­туна делают симметричной относитель­но оси стержня. В двигателе автомоби­ля ГАЗ-53А нижняя головка шатуна несколько несимметрична относительно оси стержня, что сделано для обеспече­ния упора двух шатунов в галтели ша­тунной шейки коленчатого вала. На­грузка на опорные поверхности ша­тунных подшипников распределяется равномерно, так

 

Шатун:

/ — гайка; 2 — болт; 3 и 14 — отверстия для масла. 4— стержень шатуна; 5 — бронзовая втулка; 6 — отверстие для прохода масла к поршневому пальцу; 7 — верхняя головка шатуна; Н — номер шатуна; 9 — нижняя головка шатуна; 10 — крышка нижней головки; //—стопорная шайба; 12— метка; 13 — вкладыши; /5— усик; 16 — па) в головке шатуна

 

как они расположены симметрично относительно оси стерж­ня. На нижней головке шатуна есть не­большое отверстие 3 для подачи масла на стенки цилиндра или на распредели­тельный вал (двигатели автомобилей ГАЗ-3102 «Волга», ГАЗ-24 «Волга», ГАЗ-53-12, ГАЗ-53А,

ЗИЛ-130). Для взаимозаменяемости на обоих вклады­шах 13 есть отверстия 14 для прохода масла. Шатунные вкладыши работаю! в тяжелых условиях, так как подвер­гаются большим нагрузкам, особенно верхние половины. Поэтому они и изнашиваются больше, чем нижние вклады­ши. На них действует давление расши­ряющихся газов, силы инерции поршня и шатуна, а на нижние только силы инерции.

Большое значение для прочности ша­туна имеет состояние его поверхности. Она должна быть чистой без рисок и за­боин, которые могут быть причиной разрушения шатунов. Дробеструйная обработка шатунов позволяет ликвиди­ровать риски и забоины и значительно увеличить их прочность. При разборке и сборке двигателя надо очень осторож­но обращаться с шатунами: не бросать, не сваливать навалом и оберегать от ударов.

Коленчатый вал и маховик

Коленчатый вал испытывает большие нагрузки и подвергается скручиванию, изгибу и механическому изнашиванию. Крутящий момент, развиваемый на ко­ленчатом валу, передается на трансмис­сию автомобиля, а также используется для привода в действие различных ме­ханизмов двигателя.

Коленчатый вал (рис. 32, а) имеет сле­дующие части: коренные 7 и шатунные 3 шейки, щеки 8, противовесы 4, перед­ний конец 1 и задний конец (хвостовик) с маслоотражателем 5, маслосгонной резьбой и фланцем 6 для крепления ма­ховика. Шатунные шейки служат для со­единения коленчатого вала с шатунами. Коренные шейки вала входят в подшип­ники, установленные в блоке цилин­дров. Щеки соединяют коренные и ша­тунные шейки вала, образуя колена или кривошипы. Противовесы, располо­женные на коленчатом валу, восприни­мают центробежные силы инерции и со­здаваемые ими моменты.

Форма коленчатого вала зависит от числа и расположения цилиндров, по­рядка работы и тактности двигателя. На большинстве автомобильных двига­телей применяют полноопорные колен­чатые валы, т. е. каждая шатунная шей­ка расположена между двумя коренны­ми. Таким образом, полноопорные вал имеет коренных шеек на одну больше, чем шатунных. Коленчатый вал двига­теля автомобиля ГАЗ-52-04 имеет шесть шатунных шеек и четыре коренных, т. е. неполно опорный. Коленчатый вал изго­товляют горячей штамповкой из.л еги рованной стали (двигатели автомобилей ЗИЛ-130, МАЗ-5335, КамАЗ-5320 и др.) или отливают из высокопрочного чугу­на (двигатели автомобилей ГАЗ-3102 «Волга», ГАЗ-24 «Волга», ГАЗ-53-12, ГАЗ-53А, «Жигули» и др.) вместе с про­тивовесами или без них. Шатунные шей­ки коленчатого вала располагают так, чтобы одноименные такты (например, такты расширения) в разных цилиндрах двигателя происходили через равные промежутки (по углу поворота коленча­того вала), а силы инерции, возникаю­щие в цилиндрах, взаимно уравновеши­вались. Коленчатые валы двигателей автомобилей ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12, ЗИЛ-130 и КамАЗ-5320 выполнены по крестообразной схеме (если смотреть с торца вала). Первая и четвертая ша­тунные шейки коленчатого вала напра­влены в разные стороны и лежат в одной плоскости. Вторая и третья шейки направлены в разные стороны, лежат в одной плоскости, но перпенди­кулярной к первой. Если расположение колен коленчатого вала не обеспечивает взаимного уравновешивания сил инер­ции и создаваемых ими моментов, то на таких коленчатых валах устанавливают противовесы или оборудуют двигатели специальными уравновешивающими ме­ханизмами.

Для повышения износостойкости и | долговечности шатунных и коренных шеек их закаливают с нагревом токами высокой частоты, после чего шлифуют и полируют. Переход от шеек к щекам, называемый галтелью, делают плавным, чтобы избежать концентрации напряже­ний и возможных поломок коленчатого вала. Для повышения жесткости и на­дежности коленчатых валов применяют перекрытие шеек, характеризуемое вели­чиной А (рис. 32,6). Перекрытие шеек составляет 22 мм у коленчатого вала двигателя автомобиля ЗИЛ-130, 25 мм — у коленчатых валов двигателей автомобилей ГАЗ-53-12 и МАЗ-5335. Размеры шеек коленчатых валов сле­дующие: в двигателе автомобилей ГАЗ-53-12, ГАЗ-53А диаметр шатунной шейки равен 60 мм, а коренной 70 мм; в двигателе автомобиля КамАЗ-5320 диаметр шатунной шейки 80 мм, а ко­ренной 95 мм; в двигателе автомобиля ЗИЛ-130 диаметр шатунной шейки 65,5 мм, а коренной 74,5 мм и в двигателе ЯМЗ-236 диаметр шатунной шейки 88 мм, а коренной ПО мм.

 

 

Рис. 32.

Коленчатые валы:

а — двигателя автомобиля ЗИЛ-130; б — дизеляЯМЗ-236; в — дизеля КамАЗ-740; /—передний конец вала; 2 — грязеуловительная полость; 3 — шатунная шейка; 4 — противовесы; 5 — маслоотражатель; 6 — фланец для крепления маховика; 7 — коренная шейка; 8 — щека; 9 —гайка; 10 и 15 — съемные противовесы; 11— распределительное зубчатое колесо; 12 — установочный штифт; 13 — зубчатое колесо привода масляного насоса; 14 — винт; 16 — шпонка; А — величина перекрытия шеек

 

 

 

Коленчатый вал дизеля ЯМЗ-236 (рис. 32, б) имеет три шатунные шейки 3, рас­положенные под углом 120°, и четыре коренные шейки 7. На коленчатом валу установлено семь противовесов, а вось­мой отлит в виде прилива вместе с ма­ховиком. Установка на коленчатом ва­лу, кроме основных противовесов, двух выносных улучшает уравновешивание моментов сил инерции, возникающих при работе двигателя, так как чередова­ние одноименных тактов при порядке работы 1—4 — 2 — 5 — 3 — 6 происходит неравномерно. Коленчатые валы дизе­лей ЯМЗ-236 и КамАЗ-740 не имеют фланцев для крепления маховиков. В шатунных шейках коленчатых валов

большинства двигателей имеются гря-зеуловительные полости 2 (рис. 32, в) для дополнительной центробежной очистки масла.

В качестве коренных подшипников ко­ленчатого вала применяют тонко­стенные вкладыши. Их назначение — уменьшить трение между шейками ко­ленчатого вала и соответствующими опорами и тем самым снизить скорость изнашивания трущихся поверхностей. Вкладыши изготовляют из сталеалюминевой ленты. У коренных вкладышей толщина стенки мала (1,9 — 2,8 мм — для карбюраторных двигателей и 3 - 6 мм — для дизелей), поэтому по­сле их установки на место форма вну­треннего отверстия подшипника зависит только от точности растачивания гнез­да. В карбюраторных двигателях не применяют коренные трехслойные (стальная лента, медно-никелевый под­слой и слой антифрикционного сплава) вкладыши вследствие низкого предела выносливости антифрикционного слоя, а используют двухслойные вкладыши, хорошо работающие в двигателях с большой частотой вращения коленча­того вала и значительными нагрузками.

Широкое использование высокооловянистых сталеалюминевых вкладышей вызвано тем, что они обладают повы­шенным сопротивлением усталости, хо­рошими противозадирными свойствами и коррозионной стойкостью, что увели­чивает надежность двигателя. Вклады­ши коренных подшипников дизелей КамАЗ-740 — трехслойные, с рабочим слоем из свинцовистой бронзы. Вклады­ши коренных подшипников дизелей ЯМЗ-236 и КамАЗ-740 — невзаимозаме­няемые, а двигателей автомобилей ГАЗ-3102 «Волга» и ЗИЛ-130 соответ­ственно взаимозаменяемы.

Вследствие работы сцепления и косозубых зубчатых колес механизма газо­распределения возникают силы, стремя­щиеся сдвинуть коленчатый вал вдоль оси. Особенно большие силы возникают в момент выключения сцепления. По­этому один из коренных подшипников коленчатого вала делают упорным, во­спринимающим осевые нагрузки и удерживающим вал от смещения. В двигате­лях автомобилей ГАЗ и ЗИЛ упор­ным является первый коренной под­шипник.

Коленчатый вал 6 (рис. 33, а) удержи­вается от осевого смещения двумя стальными неподвижными шайбами 8 и //, установленными с обеих сторон первого коренного подшипника. Пере­днюю шайбу 8 удерживают от враще­ния штифты 9 и 14, один из которых за­прессован в блок 10 цилиндров, а другой в крышку 13 коренного под­шипника. Задняя шайба 11 имеет пря­моугольный выступ, входящий в паз крышки. Плоскостью, залитой бабби­том, шайба // обращена к шлифован­ному поясу щеки коленчатого вала, а шайба 8 к упорной стальной шайбе 15, установленной на шпонке 16 между торцом передней коренной шейки ко­ленчатого вала и распределительным зубчатым колесом 17.

На переднем конце коленчатого вала кроме зубчатого колеса 17 расположены маслоотражатель 18, ступица 4 шкива 3 привода водяного насоса, вентилятора и генератора. В торец коленчатого вала ввернут храповик 5, служащий для пу­ска двигателя при помощи пусковой ру­коятки и удерживающий от смещения детали, установленные на конце вала. Передний конец коленчатого вала уп­лотнен самоподжимным резиновым сальником 1, расположенным в крышке 7 блока распределительных зубчатых ко­лес, и маслоотражателем 18. Масло не может попасть на сальник, так как он за­щищен специальным корпусом с ото­гнутыми краями. На ступицу шкива напрессован пылеотражатель 2, защи­щающий сальник от пыли и песка.

Уплотнение заднего конца коленчато­го вала 6 (рис. 33, 6) состоит из сальни­ка 24, маслосгонной резьбы 21 и масло отражательного гребня 19. Масло сгонная резьба или накатка нарезана в направлении, обратном вращению ко­ленчатого вала. Это способствует отво­ду масла в поддон. Сальник 24 предста­вляет собой асбестовый шнур, пропи­танный антифрикционным составом и покрытый графитом. Сальник состоит

 

 

 

Рис. 33.

Уплотнение коленчатого вала:

а — уплотнение переднею конца вала; 6 — уплотнение заднего конца вала;/ — самоподжимной сальник; 2 — пылеотражатель; 3 — шкив привода водяного насоса, вен шля гораи генератора; 4 — ступица; 5 — храповик; б — коленчатый вал; 7 — крышка блока распределительных зубчатых колес; Л — передняя неподвижная шайба; 9 и /«/ — штифты; К) — блок цилиндров; // — задняя неподвижная шайба; 12 — вкладыш; 13 — крышка коренного подшипника; 15 — упорная вращающаяся шайба; 16 — шпонка; 17 — распределительное зубчатое колесо; 18 — маслоотражатель; 19 — маслоотражательный гребень; 20 — болт крепления маховика; 21 — маслосгонная резьба; 22 — шарикоподшипник вала сцепления; 23 — фланец; 24 — сальник; 25 — держатель сальника; 26 — маховик

из двух половин, помещенных в канавки блока 10 цилиндров и в держатель 25 сальника, привернутый к блоку. В за­дний торец коленчатого вала запрессо­ван шарикоподшипник 22 вала сцепле­ния. Фланец 23, отштампованный как одно целое с коленчатым валом, служит для крепления маховика 26 болтами 20, изготовленными из высококачественной стали. Передние и задние концы колен­чатых валов двигателей тщательно уплотняют самоподжимными сальника-. _ми и маслоотражателями.

От осевого смещения коленчатые валы дизелей ЯМЗ-236 и КамАЗ-740 удерживаются двумя парами упорных полуколец из бронзы (ЯМЗ-236) или из сталеалюминия (КамАЗ-740), установленных в выточках задней коренной опоры. Верхние полукольца прикрепле­ны к торцам блока цилиндров, а ниж­ние имеют выступы для фиксации их в крышке заднего коренного подшипника.

Маховик. Для накопления энергии в течение рабочего хода, вращения ко­ленчатого вала во время вспомога­тельных тактов, уменьшения неравно­мерности вращения вала, сглаживания момента перехода деталей кривошипно-шатунного механизма через мертвые точки, облегчения пуска двигателя и трогания автомобиля с места служит маховик. При пуске двигателя в цилин­драх происходит воспламенение рабо­чей смеси, и маховик обеспечивает вра­щение коленчатого вала от конца рабо­чего хода в одном цилиндре до его начала в следующем в соответствии с порядком работы цилиндров двигате­ля.

Маховик отливают из серого чугуна, располагая основную массу металла на ободе для увеличения момента инерции. На обод маховика напрессовывают или надевают зубчатый венец, необходимый для вращения коленчатого вала при пу­ске двигателя стартером. Венец крепят болтами. Поверхность маховика, сопри­касающуюся с ведомым диском сцепле­ния, шлифуют и полируют. На ободе или торце маховика имеют­ся метки, позволяющие установить пор­шень первого цилиндра в ВМТ. Колен­чатый вал в сборе с маховиком и сцеплением подвергают динамической и статической балансировке, чтобы не­уравновешенные силы инерции не вызы­вали вибрацию двигателя и ускоренное изнашивание коренных подшипников. Обычно маховик крепят к фланцу ко­ленчатого вала болтами, которые под­вергают термической обработке и шли­фованию. Корончатые гайки, навер­нутые на эти болты, тщательно шплин­туют. Одно из крепежных отверстий на маховике и во фланце смещено по окружности на несколько градусов [2°— в двигателе автомобиля ЗИЛ-130), что обеспечивает точное соединение маховика и коленчатого вала, если их по чему-либо разбирали.

У дизелей ЯМЗ-236 и КамАЗ-740 маховик крепят болтами, которые вверты­вают непосредственно в коленчатый *ал. В этом случае маховик точно фиксируют относительно шеек коленчатого >ала двумя штифта

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: