Кривошипно-шатунний механізм двигуна трактора
Кривошипно-шатунний механізм складається з наступних основних частин: циліндра (рис. 1), поршня з кільцями, шатуна з підшипником, поршневого пальця, колінчастого вала з противагами, що обертається в підшипниках, і маховика.
Деталі кривошипно-шатунного механізму сприймають великий тиск (до 6 ... 8 МПа) газів, що виникають при згорянні палива в циліндрах, а деякі з них, крім того, працюють в умовах високих температур (350 ° і вище) і при великій частоті обертання колінчастого вала . Щоб деталі могли задовільно працювати тривалий час (не менше 8 ... 9 тис. Годин) в таких важких умовах, забезпечуючи працездатність двигуна, їх виготовляють з великою точністю з високоякісних міцних металів і їх сплавів, а деталі з чорних металів (сталь, чавун), крім того, піддають термічній обробці (цементації, загартування).
Мал. 1. Кривошипно-шатунний механізм:
1 - корінний підшипник; 2 - шатунний підшипник; 3 - шатун; 4 - поршневий палець; 5 - поршневі кільця; 6 - поршень; 7 - циліндр; 8 - маховик; 9 - противагу; 10 - колінчастий вал.
Окремі деталі кривошипно-шатунного механізму мають наступний пристрій.
Циліндр (рис. 2) - основна частина двигуна, всередині якої згорає паливо. Циліндр виготовляють у вигляді окремої виливки, що зміцнюється на чавунній коробці - картері, або у вигляді змінної гільзи, що вставляється в блок циліндрів. Матеріалом для виготовлення циліндрів і гільз служить чавун. Внутрішню поверхню циліндрів і гільз, звану дзеркалом циліндра, роблять строго циліндричної форми і піддають шліфування та полірування. Число циліндрів або гільз у одного двигуна може бути по-різному: один, два, три, чотири, шість і більше.
Блок циліндрів може бути виготовлений так, що циліндри будуть розташовані в один або в два ряди під кутом в 90 °.
Блок циліндрів і картер знизу закриті піддоном і ущільнені прокладками. Циліндри зверху закриті головкою (в залежності від конструкції двигуна), ущільнюється метало-азбестовою прокладкою.
Поршень, який встановлюється всередині циліндра, стискає свіжий заряд повітря і сприймає тиск розширюються газів під час горіння палива і передає це тиск через палець і шатун на колінчастий вал, змушуючи його обертатися. Поршень відливається з алюмінієвого сплаву. На бічних стінках поршня роблять два припливу - бобишки з отворами, в які вставляється поршневий палець, який з'єднує поршень з шатуном. У днище поршня зроблена спеціальна камера, що сприяє кращому перемішуванню палива з повітрям.
Мал. 2. Деталі двигуна:
1 - блок-картери; 2, 4 - головки циліндрів; 3, 8- прокладки; 5 - циліндр; 6 - картер; 7 - гільза; 9 - поршень; 10 - піддон; 12 - вкладиші; 13 - кришка шатуна; 14 - стопорне кільце; 15 - поршневий палець; 16 - шатун; 17 - втулка; 18 - шплінт; 19 - болт; 20 - корінний підшипник.
Поршень під час роботи сильно нагрівається (до 350 ° С) і при цьому розширюється. Щоб уникнути заклинювання поршня в циліндрі його роблять трохи меншого діаметру, ніж циліндр, створюючи тим самим між ними зазор 0,25 ... 0,40 мм.
Поршневі кільця. Оскільки між поршнем і циліндром є зазор, то через нього можуть проходити з камери стиснення в картер гази. З картера в камеру стиснення потрапляє і там згорає мастило, при цьому збільшується його витрата.
Для усунення подібних явищ на поршень в спеціальні канавки надягають пружинні чавунні кільця. Діаметр кілець роблять трохи більше діаметра циліндра, в якому вони будуть працювати. Щоб таке кільце можна було вставити в циліндр, в ньому зроблено виріз (або, як його ще називають, замок), що дозволяє стиснути кільце перед постановкою в циліндр. Таке кільце, будучи вставлено в циліндр, прагне зайняти початкове положення і тому щільно прилягає до стінок циліндра, закриваючи при цьому своїм тілом зазор між поршнем і циліндром.
Під час роботи двигуна кільця, крім ущільнення, забезпечують розподіл мастила по циліндру, запобігають потраплянню масла в камеру згоряння, зменшуючи тим самим витрата його, а також відводять теплоту від сильно нагрітого поршня до стінок циліндра.
За призначенням кільця бувають двох типів: компресійні - ущільнюючі (їх зазвичай ставлять по три-чотири) і маслос'емниє (одно-два).
Компресійні кільця сприймають сили тиску газів, причому найбільше навантаження до 75% тиску несе перше кільце. Щоб уберегти поршень від підвищеного зносу, у деяких двигунів в першу канавку поршня встановлюють сталеву вставку, а для зменшення зносу кільця його циліндричну поверхню покривають пористим хромом. Решта кільця, що сприймають менше навантаження - 20 і 5% сил тиску, хромом не покривають.
Маслос'емниє кільця найчастіше роблять коробчатого перетину з прорізами. Завдяки цьому зусилля притиснення кільця до стінки циліндра передається через два вузьких паска, що збільшує питомий тиск кільця. Крім того, вузькі пояски кільця краще знімають зайву масло зі стінок циліндра або гільзи при русі поршня вниз.
На дні канавки маслос'емного кільця зроблені отвори в поршні, через які відводиться масло, зібране зі стінок циліндра.
У деяких двигунів, для того щоб збільшити пружність маслоз'ємних кілець, в зазор між кільцем і канавкою встановлюють сталевий розширювач.
Шатун з'єднує поршень з колінчастим валом. Його штампують зі сталі. Він складається з верхньої і нижньої головок і стержня. Верхня, нероз'ємна, головка служить для з'єднання з поршнем, в неї вставляється поршневий палець. Для зменшення тертя між пальцем і шатуном в верхню головку запресовують бронзову втулку. Нижня, роз'ємна, головка має кришку і охоплює шийку колінчастого вала. Щоб зменшити тертя шатуна про шийку вала, в нижню головку і кришку встановлюють вкладиші - сталеві пластини, у яких поверхня, прилегла до шийки вала, покрита тонким шаром свинцювата бронзи або спеціальним алюмінієвим сплавом.
Нижню головку шатуна і її кришку з'єднують шатунними болтами, гайки яких після затяжки шплинтуют.
Поршневий палець, що з'єднує шатун з поршнем, виготовляють зі сталі, а зовнішню поверхню піддають термічній (цементації і загартування) і механічною (шліфовці) обробці.
Палець під час роботи двигуна може переміщатися у верхній голівці шатуна і бобишках поршня в невеликих межах, тому його називають плаваючим. Для того щоб палець під час роботи не вийшов з поршня і не подряпав дзеркало циліндра, обмежують переміщення пальця в осьовому напрямку, встановлюючи в бобишках (припливах) поршня стопорні пружинні кільця, які, не перешкоджаючи пальцю повертатися в бобишках і головцішатуна, не дозволяють йому переміщатися за межі поршня.
Колінчастий вал сприймає через шатуни сили розширюються газів, що діють на поршні, і перетворює ці сили в обертальний рух, яке потім передається трансмісії трактора. Від колінчастого вала також наводяться в рух і інші пристрої і механізми двигуна (газорозподільний, паливний і масляний насоси та ін.). Колінчастий вал штампують із сталі або відливають із спеціального чавуну. Колінчастий вал складається з наступних частин: корінних або опорних шийок, на яких він обертається в корінних підшипниках, шатунних шийок, які охоплюють нижні головки шатунів, щік, що з'єднують шийки між собою, і фланця, призначеного для кріплення маховика.
Щоб продовжити термін служби колінчастого вала, поверхні шийок піддають термічній обробці - загартуванню.
Маховик є масивний диск, відлитий з чавуну, він зміцнюється на фланці заднього кінця колінчастого вала.
Маховик під час роботи двигуна накопичує кінетичну енергію, зменшує нерівномірність частоти обертання колінчастого вала, виводить поршні з мертвих точок і полегшує роботу двигуна при розгоні машинно-тракторного агрегату і подоланні короткочасних перевантажень.
На маховику зміцнюється зубчастий вінець, через який спеціальними пристроями обертають колінчастий вал під час пуску двигуна.
Основними деталями кривошипно-шатуіного механізму є: циліндри, поршні в комплекті з кільцями і поршневими пальцями, шатуни в комплекті зі втулками у верхній голівці і підшипниками в нижній головці, колінчастий вал з корінними підшипниками і маховик.
Циліндри виконані у вигляді окремих гільз, вставлених в отвори блоку циліндрів. Такий пристрій спрощує виготовлення блоку і дає можливість замінювати зношені або пошкоджені гільзи новими. Вони відливаються з легованого чавуну. Внутрішня поверхня гільзи загартована. На зовнішній поверхні є два посадкових і один опорний пояски. Зверху гільза притискається голівкою. Гільзи омиваються охолоджувальною рідиною, що циркулює в сорочці блоку. Для запобігання попадання її в масляний піддон гільзи мають по дві кільцеві канавки, в яких встановлені ущільнювальні гумові кільця.
Поршень відливається з висококремниста алюмінієвого сплаву. У днище поршня є фасонная виїмка, яка є камерою згоряння. У голівці поршня виконані кільцеві канавки для компресійних кілець. Разом з кільцями головка є ущільнюючої частиною поршня. У бобишках поршня зроблені отвори для поршневого пальця і канавки для установки стопорних кілець. Напрямна частина поршня має кільцеві канавки для маслос'ем-них кілець.
На кожному поршні розташовані три компресійних і два масло-знімних кільця. Компресійні кільця мають трапецієподібно розтин. Верхнє кільце запобігає прорив повітря і газів з надпоршневого простору в картер. Воно найбільш навантажене тиском газів, сильно нагрівається і працює при недостатньому мастилі. Для зменшення стирання на зовнішню поверхню кільця наносять пористий шар зносостійкого металу - хрому. Масло, що знаходиться в порах, зменшує тертя і знос кільця і гільзи. Коли поршень здійснює рух, компресійні кільця притискаються то до нижньої, то до верхньої кромки його канавок і створюють необхідний ущільнення, що перешкоджає прориву газів в картер.
Маслос'емниє кільця стосуються циліндра вузькими крайками і добре знімають масло з його дзеркала. Масло по свердлінням в поршні стікає в піддон двигуна. Щоб запобігти прорив газів в картер, замки сусідніх кілець зміщують відносно один одного по колу.
Для забезпечення точної посадки поршні і гільзи мають шість розмірних груп, які охоплюють клеймами на днищах поршнів і на верхніх торцях гільз. При складанні поршень і гільза повинні підбиратися з одних розмірних груп.
Поршневий палець з'єднує шарнірно поршень з шатуном. Палець пустотіла; в отвір шатуна він вставляється з зазором, а в бобишки поршня без зазору. Під час роботи двигуна бобишка нагрівається і з'являється зазор між нею і пальцем. Палець вільно повертається в шатуне і бобишки. Осьове переміщення пальця обмежується стопорними кільцями.
Шатун являє собою сталеву фасонну поковки і складається з стрижня і двох головок (верхньої і нижньої). Верхня головка через поршневий палець з'єднується з поршнем, нижня - з колінчастим валом. Стрижень двотаврового перетину, що надає йому при невеликій масі достатню міцність. У верхню головку запрессована бронзова втулка. Каналом в стрижні і радіальним отворів у втулці підводиться мастило до поршневого пальця. Нижня головка має роз'єм під кутом 55 ° до осі стержня. Це дозволяє встановлювати і знімати комплект поршня з шатуном через циліндр.
Знімна частина шатуна називається кришкою. Стик шатуна з кришкою має форму гребінки з трикутними зубами. Це надійно оберігає кришку від радіального зсуву щодо шатуна. Осьова фіксація кришки на шатуне здійснюється штифтом, запресованим в шатун і входять в паз кришки. У одного стику з боку довгого болта є мітки спаренности (двозначне число), однакові для обох частин, і ризики на обох частинах шатуна. Кришки шатунів НЕ взаємозамінні.
У нижній головці шатуна і його кришці розташований підшипник, що охоплює шатунную шийку колінчастого вала. Він складається з тонкостінних вкладишів 6, виготовлених з Сталеалюмінієвий смуги. Вкладки утримуються в тілі шатуна і в кришці внаслідок щільної посадки і наявності ушков, які входять в виточки нижньої головки і її кришки. Болти кріплення кришки вживають запобіжних засобів від самоотворачіванія замковими шайбами з вусами, відігнутими на межі болтів і кришки. Обидва вкладиша нижньої головки шатуна взаємозамінні.
Колінчастий вал складається з чотирьох шатунних і п'яти корінних шийок, щік, передньої частини і хвостовика, що врівноважують противаг. У шатунних шийках є закриті заглушками внутрішні порожнини, в яких масло піддається додаткової Відцентровій очищення. Ці порожнини повідомляються похилими каналами з радіальними каналами в корінних шийках.
Для зменшення дії відцентрових сил на щоках колінчастого вала встановлюються противаги. Крім того, є дві виносні маси, одна з яких виконана у вигляді припливу на маховику, інша являє собою противагу, напресованими на передній кінець колінчастого вала. Вал балансується в зборі з противагами. В осьовому напрямку він фіксується чотирма бронзовими півкільцями, встановленими в виточками задньої корінний опори. Для запобігання від провертання нижні півкільця своїми пазами входять в штифти, запресовані в кришку корінного підшипника.
Носок і хвостовик колінчастого вала ущільнюються самоподжимной сальниками.
Вкладиші корінних підшипників складаються з змінних тонкостінних елементів, виготовлених з Сталеалюмінієвий смуги. Верхній і нижній вкладиші корінних підшипників НЕ взаємозамінні. У верхньому вкладиші є отвір; для підведення масла і канавки для його розподілу.
Для ремонту колінчастого вала передбачено шість ремонтних розмірів шийок і вкладишів. Клеймо наноситься на тильну сторону вкладиша недалеко від стику.
Маховик кріпиться болтами до заднього торця вала і точно фіксується щодо шийок колінчастого вала двома штифтами. Зубчастий вінець служить для пуску двигуна стартером. Дванадцять радіальних отворів призначені для провертання колінчастого вала при регулюванні двигуна.
До атегорія: - Трактори