Тема: «Определение геометрических параметров и конструктивных характеристик кривошипно-шатунного механизма двигателей».

Цель работы: закрепить знания по общему устройству двигателя, кривошипно-шатунному механизму и взаимодей­ствию его деталей.

Материалы и оборудование: плакаты, аль­бомы, каталоги, стенды с двигателями автомобилей марок ГАЗ, ЗИЛ, ВАЗ, Волга, КамАЗ; стенды с узлами и деталями КШМ, двигатель автомобиля ВАЗ-2106

Задание. Изучить: общее устройство двигателя (агрегаты, механизмы, системы и детали) с частичной подразборкой; устройство и назначение КШМ, назначение входящих в него деталей, их взаимодействие в процессе работы; основныегеометрические параметры и конструктивные характеристики КШМ.

Двигатель состоит из блока цилиндров, коленчатого вала, шатунов, поршней, поддона картера, головки блока, распределительных валов, крышки головки блока цилиндров, система смазки (состоит из масляного картера, шестеренчатого масляного насоса с маслоприемником, полнопоточного масляного фильтра, датчика давления масла и масляных каналов), системы охлаждения (двигателя состоит из рубашки охлаждения ВАЗ-2106, радиатора с электровентилятором, центробежного водяного насоса, термостата, расширительного бачка и шлангов),системы зажигания (состоит из индивидуальных катушек зажигания, установленных на крышке головки блока цилиндров, и свечей зажигания)

Назначение КШМ. Кривошипно-шатунный механизм – механизм двигателя. Основным назначением КШМ является преобразование возвратно-поступательных движений поршня цилиндрической формы во вращательные движения коленчатого вала в двигателе внутреннего сгорания и наоборот.

Рисунок 1.Детали кривошипно-шатунного механизма двигателя автомобиля ВАЗ-2106

На рисунке 1: 1-коленчатый вал; 2-вкладиш подшипника нижней головки шатуна; 3-поршневой палец; 4-шатун; болт прышки шатуна; 5-болт крышки шатуна; 6-крышка нижней головки шатуна; 7-головка поршня; 8-бобышки; 9-лумки; 10-маховик; 11-подшибник ведущего вала КПП; 12-зубчатый венец маховика; 13-упорное полукольцо; 14-вкладыши 1, 2, 4, 5 коренных подшипникой; 15-вкладыш центрального коренного подшипника; 16-копрессионные кольца; 17-расширительные пружины; 18-маслосъёмные кольца; А-противовес; Б-шатунная шейка; В-коренная шейка.

Поршни отлиты из высококремнистого алюминиевого сплава и термически обработаны. Головка поршня — цилиндрическая с плоским днищем. На цилиндрической поверхности головки проточены три канавки: в двух верхних установлены компрессионные кольца, а в нижней — маслосъемное. В канавке под маслосъемное кольцо с обеих сторон выполнены прорези для того, чтобы не перегревались трущиеся поверхности юбки поршня от тепла, идущего от днища поршня. По этим же прорезям отводится в картер двигателя масло, снимаемое маслосъемным кольцом. Под канавкой для маслосъемного кольца выполнена фаска и на ней — по два отверстия с обеих сторон, которые тоже служат для отвода масла, скапливающегося под маслосъемным кольцом.

Юбка поршня овальная в поперечном сечении и бочкообразная в продольном. Большая ось овала расположена в плоскости, перпендикулярной оси поршневого пальца. Величина овальности поршня составляет 0,39— 0,43 мм. Наибольший диаметр юбки поршня располагается на 8 мм ниже оси поршневого пальца. Диаметр юбки плавно уменьшается и в направлении к днищу и в противоположном направлении: максимальное уменьшение диаметра на кромке фаски под нижней канавкой составляет 0,034—0,064 мм, на нижней кромке опорной части юбки — 0,050—0,080 мм. Ось отверстия под поршневой палец смещена от средней плоскости на 1,5 мм в правую (по ходу автомобиля) сторону для уменьшения шума от перекладывания поршня от одной стенки гильзы к другой при изменении направления движения поршня (вверх — вниз).

Поршневые кольца. Компрессионные кольца отлиты из чугуна: верхнее — из высокопрочного чугуна, обладающего высокой упругостью; нижнее — из серого чугуна. Верхнее компрессионное кольцо работает в наиболее тяжелых условиях (при высоких температуре и давлении, а также при недостатке смазки). Для увеличения износостойкости его наружная поверхность, прилегающая к цилиндру, покрыта слоем хрома. Слой хрома значительно увеличивает срок службы верхнего кольца. Это способствует также увеличению срока службы нижнего кольца цилиндра.

Маслосъемное кольцо — сборное, четырех- или трехэлементное. Четырехэлементное кольцо состоит из двух стальных кольцевых дисков 3 и двух стальных расширителей: осевого 4 и радиального 5. Трехэлементное маслосъемное кольцо состоит из двух стальных кольцевых дисков и одного стального двухфункционального расширителя. Рабочая цилиндрическая поверхность (прилегающая к цилиндру) кольцевых дисков покрыта слоем хрома толщиной 0,080—0,130 мм. Высота компрессионных колец — 2 мм, маслосъемного в сборе — 4,9 мм. Замок колец — прямой.

Поршневые пальцы плавающего типа (они не закреплены ни в поршне, ни в шатуне) изготовлены из низколегированной стали методом холодной высадки. Наружная поверхность пальца подвергнута углеродонасыщению на глубину 1—1,5 мм и закалена нагревом ТВЧ до твердости HRC 59—66. Наружный диаметр пальца — 25 мм.

Шатуны — стальные кованые со стержнем двутаврового сечения. В поршневую головку шатуна запрессована тонкостенная втулка из оловянистой бронзы. Кривошипная головка шатуна — разъемная. Крышка кривошипной головки крепится к шатуну двумя болтами со шлифованной посадочной частью. Болты крепления крышек и гайки шатунных болтов изготовлены из легированной стали и термически обработаны. Гайки шатунных болтов затягиваются моментом 68—75 Н·м (6,8—7,5 кгс·м) и стопорятся герметиком «Унигерм-9». Крышки шатунов обрабатываются в сборе с шатуном, и поэтому их нельзя переставлять с одного шатуна на другой. Для предотвращения возможной ошибки на шатуне и на крышке (на бобышке под болт) выбиты порядковые номера цилиндров. Они должны быть расположены с одной стороны. Кроме того, углубления в крышке и шатуне для фиксирующих выступов вкладышей также должны находиться с одной стороны. В стержне шатуна у кривошипной головки имеется отверстие диаметром 1,5 мм, через которое производится смазка зеркала цилиндра. Это отверстие должно быть направлено в правую сторону двигателя, т. е. в сторону, противоположную распределительному валу. При правильной сборке число «24», выштампованное на средней полке стержня шатуна, а также выступ на крышке шатуна должны быть обращены к передней стороне двигателя. Для обеспечения динамической уравновешенности двигателя суммарная масса поршня, поршневого пальца, колец и шатуна, устанавливаемых в двигатель, может иметь разницу по цилиндрам не более 12 г, что обеспечивается подбором деталей соответствующей массы. По деталям разница в массе может быть: поршней — 4 г, шатунов — 18 г, поршневых пальцев — 2 г. Для обеспечения вышеуказанной разницы в массе деталей в одном двигателе (12 г) шатуны по массе разбиваются на четыре группы и должны подбираться для одного двигателя с разницей не более 5 г.

Коленчатый вал - отлит из высокопрочного чугуна, имеет пять опор, в сборе с маховиком и сцеплением динамически сбалансирован (допустимый дисбаланс — не более 35 г·см). Диаметр коренных шеек — 64 мм, шатунных — 58 мм. Шатунные шейки полые. Полости в шатунных шейках закрыты резьбовыми пробками и предназначены для дополнительной очистки масла, поступающего на шатунные шейки. Под действием центробежных сил, возникающих при вращении коленчатого вала, в полостях шатунных шеек отлагаются металлические частицы продуктов износа, содержащиеся в масле.

Маховик отлит из серого чугуна. Он крепится к фланцу на заднем конце коленчатого вала четырьмя шлифованными болтами. Момент затяжки гаек болтов — 76— 83 Н·м (7,6—8,3 кгс·м). Гайки законтрены отгибной пластиной. На маховик напрессован зубчатый обод для пуска двигателя стартером. Перед сборкой с коленчатым валом маховик статически балансируют.К заднему торцу маховика шестью болтами прикреплен кожух сцепления. На фланце кожуха сцепления и маховике выбита метка «О». При сборке двигателя обе метки должны быть совмещены, чтобы не нарушить балансировку коленчатого вала.

Вкладыши. Коренные и шатунные подшипники коленчатого вала состоят из тонкостенных взаимозаменяемых вкладышей, изготовленных из малоуглеродистой стальной ленты с тонким слоем антифрикционного высокооловянистого алюминиевого сплава. Толщина коренного вкладыша колеблется в пределах 2,233—2,240 мм, а шатунного — 1,738—1,745 мм. В каждом подшипнике установлено по два вкладыша. Осевому перемещению и проворачиванию вкладышей в постелях блока или в шатунах препятствуют фиксирующие выступы на вкладышах, входящие в соответствующие пазы в постелях блока или в шатунах.