Устройство кривошипно-шатунного механизма двигателя

Кривошипно-шатунный механизм двигателя состоит из поршней, поршневых колец, поршневых пальцев, шатунов, коленчатого вала и маховика. Поршень с кольцами и пальцем образует поршневую группу, шатун с подшипниками — шатунную группу.

Поршень. Поршень представляет собой металлический стакан, установленный в цилиндре с некоторым зазором. При рабочем ходе поршень днищем воспринимает давление газов, а при других ходах осуществляет вспомогательные такты. Верхняя усиленная часть поршня, на которую воздействует давление газов, называется головкой, а нижняя направляющая часть — юбкой. Приливы в стенках юбки, служащие для установки поршневого пальца, называются бобышками.

porshenПоршни карбюраторных двигателей изготовляют из алюминиевых сплавов. Алюминиевые поршни обладают небольшой массой, вследствие чего уменьшаются силы инерции, а следовательно, и нагрузки на детали двигателя при его работе. Кроме того, алюминиевые поршни, так же как и алюминиевые головки цилиндров, обладают лучшей теплопроводностью, поэтому они меньше нагреваются при работе и способствуют снижению температуры рабочей смеси.

Поршневые кольца. На поршне устанавливают компрессионные и маслосъемные кольца. Компрессионные кольца уплотняют поршень в цилиндре и служат для предотвращения прорыва газов через зазор между юбкой поршня и стенкой цилиндра. Маслосъемные кольца снимают излишки масла со стенок цилиндров, препятствуя проникновению его в камеру сгорания. Компрессионные кольца устанавливают в верхние канавки на головке поршня (два-три кольца). Маслосъемные кольца (одно-два) располагают под компрессионными кольцами на головке или одно кольцо размещают внизу на юбке. Компрессионные кольца изготовляют из чугуна в виде индивидуальных отливок и обрабатывают резанием; торцовую поверхность колец шлифуют. На кольце делают прямой вырез, называемый замком, позволяющий кольцу пружинить. Маслосъемные кольца, также изготовляемые из чугуна, обычно имеют проточку на наружной поверхности и сквозные прорези. porshnevie_kolzzaМаслосъемные кольца устанавливают в канавки с отверстиями в стенке поршня. При движении поршня маслосъемное кольцо снимает излишнее масло со стенок цилиндра, и через прорези и отверстия в поршне масло отводится в картер. Кроме чугунных маслосъемных колец с прорезями применяют также стальные составные маслосъемные кольца, представляющие собой два стальных плоских кольца (диска), между которыми установлен осевой расширитель, прижимающий их к стенкам канавки. Для прижатия колец к стенке цилиндра под ним в канавке установлен радиальный расширитель. Оба расширителя имеют вид стальных гофрированных пружинящих колец.

Поршневой палец. Для шарнирного соединения поршня с шатуном предназначен поршневой палец, представляющий собой короткую стальную трубку. Палец проходит через верхнюю головку шатуна и концами лежит в бобышках поршня. При работе двигателя на палец действуют силы, стремящиеся его изогнуть, а поверхность пальца подвергается износу в верхней головке шатуна и бобышках поршня. palezz

Чтобы палец обладал достаточной прочностью и износоустойчивостью, его изготовляют из мягкой углеродистой или специальной легированной стали и после обработки резанием подвергают термообработке — цементируют или закаливают токами высокой частоты (ТВЧ), в результате чего трущаяся поверхность пальца становится твердой и износоустойчивой. Наружную поверхность пальца шлифуют. Для того чтобы при работе двигателя палец не мог выйти из поршня и повредить стенки цилиндра, его закрепляют по бокам двумя пружинящими стопорными кольцами, установленными в канавках бобышек поршня.
На двигателях широко применяют пальцы плавающего типа. Такой палец может проворачиваться и в бобышках поршня, и в верхней головке шатуна, которая в этом случае снабжается бронзовой втулкой. У плавающего пальца вся поверхность рабочая, поэтому он меньше изнашивается и уменьшается возможность его заедания.

Шатун. Шатун передает усилие от поршня на коленчатый вал и вместе с валом преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение вала. Основными элементами шатуна являются стержень, верхняя  и нижняя  головки. Шатун изготовляют из углеродистой или специальной стали путем штамповки нагретых заготовок, после чего его подвергают обработке резанием и термообработке (закалке и отпуску).  Нижняя головка шатуна служит для соединения его с шатунной шейкой коленчатого вала. Для возможности сборки с валом нижнюю головку шатуна делают разъемной. Крышку 9 крепят к шатуну двумя шатунными болтами 4, изготовленными из специальной стали и термически обработанными. Болты имеют шлифованные пояса и точно подогнаны к отверстиям в шатуне и крышке, что обеспечивает высокую точность соединения крышки с шатуном и точность формы подшипника при закреплении крышки. Чтобы избежать ослабления крепления, гайки шатунных болтов надежно стопорят шплинтами, стопорными шайбами или контргайками. Применяют также самоконтрящиеся гайки с мелкой резьбой.

shatunЧтобы правильно собрать шатун с поршнем и установить его в двигателе в нужном положении, на шатуне делают соответствующие метки. На нижней головке шатуна и на крышке обычно выбивают порядковый номер шатуна.

Коленчатый вал. С помощью шатунов коленчатый вал воспринимает силы, действующие на поршни от давления газов в цилиндрах. Развиваемый на коленчатом валу крутящий момент передается механизмам трансмиссии автомобиля.

Маховик. Выход поршня из мертвых точек облегчает маховик, который представляет собой чугунный, тщательно отбалансированный диск, имеющий определенную массу. Маховик не только обеспечивает равномерное вращение коленчатого вала во время работы двигателя, но и способствует также преодолению сопротивления сжатия в цилиндрах при пуске двигателя. Кроме того, маховик, обладая энергией, запасенной при вращении, позволяет двигателю преодолевать кратковременные перегрузки, например при трогании автомобиля с места и т.д.rabota_dvigatelia
Маховик крепится к фланцу или торцовой шейке коленчатого вала болтами 16, которые шплинтуются. Для точного центрирования маховика на фланце служат установочные штифты, запрессованные в него, либо бурт самого фланца или шейки. На ободе маховика закреплен стальной зубчатый венец 12 для запуска двигателя стартером и нанесены установочные метки для определения ВМТ поршня первого цилиндра и установки зажигания, а также сделаны балансировочные метки, необходимые для правильной сборки маховика с коленчатым валом и сохранения
их балансировки.

Ссылка на основную публикацию