Устройство и работа кривошипно-шатунного механизма двигателя автомобиля

 

 

Контрольная работа № 1

 

 

«Устройство и работа кривошипно-шатунного механизма двигателя автомобиля»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

1. Назначение механизма
2. Общее устройство
3. Неисправности и способы их устранения
4. Техническое обслуживание кривошипно-шатунного механизма
5. Список источников

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Назначение КШМ

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) служит для преобразования возвратно-поступательных движений поршня во вращательное движение коленчатого вала, и наоборот.

Детали КШМ делят на две группы, это подвижные и неподвижные детали:

• подвижные: поршень с кольцами, поршневой палец, шатун, головка цилиндра, коленчатый вал, маховик.
• неподвижные: блок цилиндров (является остовом двигателя внутреннего сгорания), головка блока, прокладка, поддон (картер).

Кривошипно-шатунный механизм определяет тип двигателя по расположению цилиндров.

В двигателях автомобилей применяются  различные кривошипно-шатунные механизмы (рисунок 1): однорядные кривошипно-шатунные механизмы с вертикальным перемещением поршней и с перемещением поршней под углом применяются в рядных двигателях; двухрядные кривошипно-шатунные механизмы с перемещением поршней под углом применяются в V-образных двигателях; одно- и двухрядные кривошипно-шатунные механизмы с горизонтальным перемещением поршней находят применение в тех случаях, когда ограничены габаритные размеры двигателя по высоте.

Рисунок 1 – Типы кривошипно-шатунных механизмов, классифицированных по различным признакам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Общее устройство механизма

Рисунок 2 – схематичное  изображение КШМ

Детали КШМ делятся:  
1 Подвижные. 
2 Неподвижные.

Подвижные детали: 
1 поршень в сборе с поршневыми кольцами и поршневым пальцем.  
2 шатун. 
3 коленчатый вал. 
4 маховик.

Поршень, изготовленный  из алюминиевого сплава, имеет днище, уплотняющую часть и направляющую часть. Днище и уплотняющая часть составляют головку поршня. В головке поршня проточены канавки для поршневых колец, в средней части поршня (уплотняющая) расположены приливы-бобышки с отверстиями для установки поршневого пальца. В нижней части(направляющая)-юбки, сделаны вырезы для прохода противовесов коленчатого вала при работе двигателя. Вырезы уменьшают массу поршня.

Из-за большого нагрева диаметр головки поршня делают меньше диаметра направляющей части(юбки) поршня.

Заклинивание поршня при нагреве исключается приданием  юбке поршня овальной формы, малая ось  овала совпадает с продольной осью поршневого пальца, а большая ось- перпендикулярна ей. При нагреве поршень расширяется больше в направлении малой оси овала, совпадающей с продольной осью поршневого пальца, где в бобышках сосредоточенно наибольшая масса металла и принимает цилиндрическую форму. Юбка поршня имеет П или Т-образную прорезь, которая придает ей пружинящее свойство и обеспечивает работу непрогретого двигателя без стуков. У двигателей "ВАЗ" и "УАЗ" для работы поршня в непрогретом состоянии без стуков в тело поршня залито стальное терморегулирующее кольцо. Для улучшения приработки поршней к гильзам цилиндра и предохранения их от задиров юбку поршня покрывают тонким слоем олова. Отверстие под поршневой палец смещено на 1.5мм вправо по ходу движения автомобиля. Этим уменьшается перекашивание и стуки поршня при переходе его через в.м.т.

Поршневые кольца делятся  на компрессионные и маслосъёмные. Компрессионные кольца уплотняют поршень  в гильзе цилиндра. Для повышения  износостойкости поверхность верхнего поршневого кольца хромируют. Второе кольцо при ускорении покрывают слоем олова. маслосъёмные кольца снимают из лишки масла со стенок гильз и предотвращают попадание масла в камеру сгорания. Кольца изготовляют из чугуна или стали. Маслосъёмное чугунное кольцо отличается от компрессионных сквозными прорезями для прохода масла. В канавке поршня для маслосъёмного кольца просверлены отверстия для отвода масла внутрь поршня. Поршневой палец служит для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна. Пальцы изготовляют полыми из стали. Их наружную поверхность для повышения износостойкости закаливают токами высокой частоты. Наиболее распространены "плавающие" пальцы, которые свободно поворачиваются во втулке верхней головки шатуна и бобышках поршня. От осевого сечения(перемещения) поршневой палец фиксируется стопорными кольцами, вставляемыми в выточки обеих бобышек поршня. Шатун передаёт усилие от поршня к коленчатому валу. Он состоит из верхней головки, стержня и разъёмной нижней головки, закрепляемой на шатунной слейке коленвала. Шатун и его крышку изготовляют из стали. Стержень шатуна имеет двутавровое сечение и выдерживает значительные, переменные по величине и направлению нагрузки. В верхнюю головку шатуна запрессовывают втулку из оловянистой бронзы. В верхней части головки шатуна имеется отверстие для смазки поршневого пальца. В нижнюю головку шатуна вставляют тонкостенные стальные вкладыши. Нижняя головка и крышка соединены двумя болтами.

Вкладыши подшипников  изготовляют из стальной ленты. их внутреннюю поверхность заливают тонким слоем  антифрикционного оловянисто-алюминевого сплава. Вкладыши от поворачивания в нижней головке шатуна и осевых перемещений удерживаются отогнутыми усиками, которые выдавлены у стыков и упираются в соответствующие пазы в шатуне и его крышке.

Коленчатый вал воспринимает усилия, передаваемые от поршней шатунами и преобразует их в крутящий момент. Он имеет коренные и шатунные шейки, соединяющие коренные и шатунные шейки, противовесы, фланец для крепления маховика, носок, на котором установлены храповик пусковой рукоятки, распределительная шестерня и шкив привода вентилятора и водяного насоса. Шатунная шейка с щеками образует колено, или кривошип.

Коленчатые валы двигателей ВАЗ, ГАЗ, УАЗ, отлиты из магниевого чугуна, а коленвалы автомобиля "Москвич"- стали. Шейки коленвала тщательно  шлифуют и полируют, а также закаливают токами высокой частоты. Количество шатунных шеек равно числу цилиндров. Для равномерного чередования рабочих ходов колено вала четырёхцилиндрового двигателя, если смотреть на вал с торца, располагаются под углом 180, т.е. первое и четвёртое колено направлены в одну сторону. Второе и третье- в противоположную. Коренных шеек-5. Частота вращения коленчатого вала достигает 4000-6000 оборотов в минуту, поэтому возникают большие центробежные силы, действующие на шатунные шейки, щёки и нижние головки шатунов. Эти силы нагружают коренные подшипники, вызывая их ускоренное изнашивание. Для разгрузки коренных подшипников от центробежных сил служат противовесы, расположенные на продолжении щёк коленчатого вала.

Коренные и шатунные шейки коленчатого вала соединены наклонными каналами (в щеках) для подвода масла от коренных к шатунным подшипникам. Полые шатунные шейки имеют полости - грязеуловители. В этих полостях под действием центробежных сил при работе двигателя отлагаются тяжёлые частицы и продукты износа деталей, содержащиеся в масле. Грязеуловители очищают при разборке двигателя, вывёртывая пробки. Осевые нагрузки коленчатого вала воспринимаются упорной стальной шайбой и стальными, залитыми с одной стороны баббитом шайбами, и расположенными по обе стороны переднего коренного подшипника.

Вкладыши коренных и  шатунных подшипников имеют одинаковую конструкцию. Верхние вкладыши устанавливают в выемке (постели) верхней части картера. Нижние - в крышке коренных подшипников. Во вкладышах имеются масленые канавки и отверстия. Для предотвращения утечки масла из картера на переднем и задним концах коленчатого вала устанавливают маслоотражатели и сальники.

Маховик повышает равномерность  вращения коленчатого вала при малой  частоте и передаёт крутящий момент трансмиссии автомобиля. Изготовляют маховик из чугуна. На обод маховика напрессовывают стальной зубчатый венец, предназначенный для вращения коленчатого вала стартером при пуске двигателя. К маховику крепится механизм сцепления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Неисправности и  способы их устранения

Неисправности кривошипно-шатунного механизма – самые серьезные неисправности двигателя. Их устранение очень трудоемкое и затратное, так как, зачастую, предполагает проведение капитального ремонта двигателя.

К неисправностям кривошипно-шатунного механизма  относятся:

• износ коренных и шатунных подшипников;
• износ поршней и цилиндров;
• износ поршневых пальцев;
• поломка и залегание поршневых колец.

Основными причинами данных неисправностей являются:

• выработка установленного ресурса двигателя;
• нарушение правил эксплуатации двигателя (использование некачественного масла, увеличение сроков технического обслуживания, длительное использование автомобиля под нагрузкой и др.)

Практически все неисправности кривошипно-шатунного механизма (КШМ) могут быть диагностированы по внешним признакам, а также с помощью простейших приборов (стетоскопа, компрессометра). Неисправности КШМ сопровождаются посторонними шумами и стуками, дымлением, падением компрессии, повышенным расходом масла.

Внешние признаки и соответствующие им неисправности  КШМ 

Признаки	Неисправности
глухой стук в нижней части блока цилиндров (усиливается при увеличении оборотов и нагрузки); снижение давления масла (горит сигнальная лампа)	износ коренных подшипников
плавающий глухой стук в средней части блока цилиндров (усиливается при увеличении оборотов и нагрузки, пропадает при отключении соответствующей свечи зажигания); снижение давления масла (горит сигнальная лампа)	износ шатунных подшипников
звонкий стук (стук глиняной посуды) на холодном двигателе (исчезает при прогреве); синий дым отработавших газов	износ поршней и цилиндров
звонкий стук в верхней части блока цилиндров на всех режимах работы двигателя (усиливается при увеличении оборотов и нагрузки, пропадает при отключении соответствующей свечи зажигания)	износ поршневых пальцев
синий дым отработавших газов; снижение уровня масла в картере двигателя; работа двигателя с перебоями	поломка и залегание колец

 

 

При диагностировании износа коренных и шатунных подшипников дальнейшая эксплуатация автомобиля категорически запрещена. В остальных случаях с максимальной осторожностью необходимо выдвинуться в гараж или автосервис.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Техническое обслуживание КШМ

Техническое состояние  кривошипно-шатунного механизма  оценивают по

характеристикам виброударных импульсов в характерных точках двигателя

(виброакустическая метод), суммарному размеру зазоров в  верхней головке шатуна

и шатунном подшипнике, количеству газов, прорывающихся в картер, давлению в

цилиндрах в  конце такта сжатия (компрессии), расходу или падению давления

сжатого воздуха, подаваемого в цилиндры.

     Виброакустический метод дает наиболее достоверные и исчерпывающие

результаты  диагностирования при использовании комплекта в

виброакустической аппаратуры. Однако из-за большой стоимости и сложности,

требующей высокой  квалификации операторов-диагностов, его применение

ограничено.

Наиболее простым  и доступным устройством для виброакустического контроля

является стетоскоп. В корпусе стетоскопа размещены  источник питания н

усилитель, с  одной стороны корпуса выведен  наконечник-щуп, с другой

— головной телефон с соединительным кабелем.

Перед диагностированием  двигатель прогревают до температуры охлаждающей

жидкости 85...95°С и прослушивают, прикасаясь остриём щупа к проверяемым

участкам.

Работу сопряжения поршень — цилиндр прослушивают по всей высоте

цилиндра при  малой частоте вращения коленчатого  вала с переходом на среднюю.

Сильный, глухого  тона стук, иногда напоминающий дрожащий звук колокола и

усиливающийся с увеличением нагрузки, возможен при увеличенном зазоре между

поршнем и цилиндром, изгибе шатуна, перекосе оси шатунной шейки или поршневого

пальца. Скрипы и шорохи указывают на начинающееся заедание, вызванное малым

зазором или  недостаточным количеством смазки.

Состояние сопряжения поршневое кольцо—канавка поршня проверяют на уровне

НМТ хода поршня у всех цилиндров при средней  частоте вращения коленчатого

вала. Слабый, щелкающий стук высокого тона, похожий на звук от ударов колец

одно о другое, свидетельствует об увеличенном  зазоре между кольцами и поршневой

канавкой либо об изломе кольца.

     Сопряжение поршневой палец—втулка верхней головки шатуна проверяют на