Лекции по "Транспорту"

При такте впуска внутренняя поверхность цилиндра обдувается холодным воздухом температурой 40...80°С, однако через короткий промежуток времени температура может возрасти до 2000...2500ºС. Все это приводит к нарушению структуры металла и увеличению износа.

Хотя воздух, поступающий в цилиндры, предварительно фильтруется, незначительное количество пыли может проникать внутрь цилиндров. Там пыль смешивается с маслом, превращаясь в абразивную массу, вызывающую интенсивный износ цилиндров, особенно их верхней части. Этому способствует и перекладывание верхнего компрессорного кольца при переходе через ВМТ.

Для уменьшения износа необходимо тщательно фильтровать воздух, следить за герметизацией впускного тракта. А также применять чистое масло и бензин, не допускать работу двигателя с перегревом или переохлаждением. Все это предохраняет зеркало цилиндров от преждевременного износа.

У дизелей, кроме того, наблюдается вибрация гильз цилиндров, возникающая при переходе поршня через ВМТ, т.е. при перемещении (перекладке) его с одной стороны цилиндра на другую.

Между поршнем и зеркалом цилиндра есть зазор, и перекладка поршня происходит с ударом, что вызывает вибрацию и, как следствие, его кавитационное разрушение.

У карбюраторных двигателей кавитационное разрушение цилиндров почти не происходит из-за меньших значений давления во время рабочего хода.

Для уменьшения износа верхней части цилиндров в некоторых двигателях (ЗИЛ-130, ГАЗ-24 и т.д.) запрессовывали короткие (длина 50 мм), вставки из особо прочного аустенитного чугуна. Современные двигатели таких вставок в цилиндрах не имеют.

 

Материалы. Гильзы цилиндров отливают из специального чугуна с перлитной структурой.

Рабочая поверхность гильзы проходит закалку токами высокой частоты, тщательно шлифуется и полируется.

Двигатели, имеющие цилиндры, изготовленные в виде сменных мокрых гильз, проще ремонтировать и эксплуатировать.

 

13

4. Назначение, конструкция и материал головки цилиндров.

 

Конструкция. Самую простую конструкцию имеют головки цилиндров двигателей с нижним расположением клапанов. Эти головки имеют рубашки охлаждения, кроме того, в них находятся камеры сгорания и отверстия для установки свечей зажигания.

Несколько более сложную конструкцию имеют головки цилиндров, выполненные для всего ряда цилиндров. Кроме камер сгорания они имеют каналы для подвода горючей смеси отвода отработавших газов, гнезда впускных и выпускных клапанов. Они изготавливаются из чугуна и запрессовываются в теле головки.

Кроме того, в них выполнены гнезда для установки свечей зажигания или форсунок, запрессованы направляющие втулки клапанов и установлены оси коромысел для открытия клапанов. В головке блока имеются водяные рубашки, отверстия для прохода штанг, каналы для подвода масла и каналы для сообщения рубашки охлаждения головки блока с рубашкой охлаждения блока цилиндров.

Материалы. Головки блока цилиндров закрывают цилиндры, являясь их крышками. Они могут отливаться из легированного чугуна (двигатели ЗИЛ-635, Д-245.12) или алюминиевого сплава (двигатели автомобилей «Жигули», «Волга», «ГАЗель», ИЖ-2126). Для предотвращения коробления и снятия остаточных напряжений головки при изготовлении подвергают искусственному старению. Головки выполняют общими для целого ряда цилиндров у рядных и V-oбразных двигателей (кроме двигателей автомобиля КамАЗ, у которых головки делаются раздельными на каждый цилиндр).

Головки цилиндров на каждый цилиндр лучше отводят тепло, но у них усложнено устройство привода клапанов, затруднена герметизация соединений впускных и выпускных труб. Каждая головка закрывается отдельно литой алюминиевой крышкой, под которой установлена уплотнительная прокладка из маслостойкой резины с пробковой крошкой. На нижней привалочной плоскости головки проточена кольцевая канавка, в которой запрессована стальное кольцо. При креплении головки это кольцо вжимается в прокладку, деформируя ее, и этим создавая надежный газовый стык. Отверстие для прохода масла и охлаждающей жидкости из блока цилиндров в головку, а также головка по контуру уплотнены специальной резиновой прокладкой.

Головки цилиндров из алюминиевого сплава улучшают отвод теплоты и дают возможность повысить степень сжатия на 0,2...0,3 единицы без опасности появления детонации рабочей смеси.

 

Контрольные вопросы

 

1. Для чего предназначен  кривошипно-шатунный механизм?

2. Как устроены блоки  цилиндров и из каких материалов  их изготавливают?

3. Перечислите преимущества  и недостатки этих материалов.

4. Как устроены головки  блока цилиндров и их прокладки?

 

 

 

 

 

14

Рис. 1. Детали кривошипно-шатунного механизма:

а — V-образного карбюраторного двигателя; б — V-образного дизеля; в — соединение головки цилиндра, гильзы, головки и блока цилиндров дизеля КамАЗ-740: 1 — крышка блока распределительных зубчатых колес; 2 — прокладка головки блока цилиндров; 3 — камера сгорания; 4— головка блока цилиндров; 5 — гильза цилиндра; 6, 19 — уплотнительные кольца; 7 — блок цилиндров; 8 — резиновая прокладка; 9 — головка цилиндра; 10 — прокладка крышки; 11 — крышка головки цилиндра; 12, 13 — болты крепления крышки и головки цилиндра; 14 — патрубок выпускного коллектора; 15 — болт-стяжка; 16 — крышка коренного подшипника; 17 — болт крепления крышки коренного подшипника; 18 — стальное опорное кольцо; 20 — стальная прокладка головки цилиндра.

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Блок цилиндров двигателя и его детали:

1—блок цилиндров; 2—картер сцепления; 3—площадка для установки корпуса масляных фильтров с каналами подачи и слива масла; 4—отверстия в блоке для установки гильз цилиндров; 5—установочный штифт головки цилиндров; 6—площадка для установки передней части впускного трубопровода с фильтром вентиляции картера и отверстием для заливки масла в картер; 7—каналы для подачи охлаждающей жидкости от водяного насоса в блок цилиндров; 8—правый магистральный канал для подачи масла к правому ряду толкателей и компрессору; 9—левый магистральный канал для подачи масла к коренным подшипникам коленвала и к левому ряду толкателей; 10—отверстие для установки распредвала; 11—крышка распределительных шестерен; 12—фланец для крепления центробежного датчика ограничителя числа оборотов коленвала; 13—отверстие для выхода носка коленчатого вала; 14—отверстие для подачи масла к компрессору; 15—пробка отверстия для слива масла из компрессора; 16—крышка переднего коренного подшипника коленвала; 17—крышка среднего коренного подшипника коленвала; 18—крышка заднего коренного подшипника коленвала; 19—перегородка поддона картера; 20—поддон картера двигателя; 21—прокладка; 22—нижняя крышка картера сцепления; 23—площадка для крепления масляного насоса

 

 

15

Рис. 3. Впускной трубопровод V-образного двигателя:

1 — впускной трубопровод; 2 — отверстие для установки датчика указателя температуры воды; 3 — корпус клапана вентиляции картера; 4 — клапан вентиляции картера; 5 — труба вентиляции картера; 6 — площадка для крепления карбюратора; 7 — отверстие для подключения к системе стационарного отопителя; 8 — фланец для выпускного патрубка системы охлаждения; 9 — выпускной патрубок системы охлаждения; 10 — фильтр системы вентиляции картера; 11— маслоналивной патрубок вентиляции картера; 12 — площадка для крепления маслоналивного патрубка; 13 — отверстие для присоединения трубки подачи охлаждающей жидкости в компрессор; 14 — канал подачи нагретой охлаждающей жидкости во впускной трубопровод; 15 — каналы подачи горючей смеси в цилиндры; 16 — прокладка впускной трубы; 17 — маслоуловитель системы вентиляции картера; 18 — отверстие для крепления крана отопителя кабины

 

 

Рис. 4. Формы камеры сгорания:

а — карбюраторных двигателей; б — дизелей; I— цилиндрическая; II — полусферическая; III — клиновая; IV — смещенная (Г-образная); V, VI — неразделенные; VII, VIII — разделенные; 1 — клапан; 2 — свеча зажигания; 3 — поршень; 4 — камера сгорания; 5 — форсунка; 6 — предкамера;  7 — основная камера; 8 — вихревая камера

 

16

Лекция 4.

 

Тема: КОНСТРУКЦИЯ ПОДВИЖНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА ДВИГАТЕЛЯ.

 

1. Назначение, конструкция  и материал коленчатых валов.

2. Назначение, конструкция  и материал деталей поршневой  группы.

3. Назначение, конструкция и материал шатунов.

 

1. Назначение, конструкция и материал коленчатых валов.

Коленчатый вал в двигателе преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение вала.

Конструкция. Основными частями колен.вала (рис.5) являются коренные 20 и шатунные 18 шейки, которые соединяются щеками 34 и сопрягаются с ними переходными галтелями. По количеству коренных и шатунных шеек колен.валы подразделяются на полноопорные и неполноопорные. Полноопорными называются колен.валы, у которых каждая шатунная шейка имеет с обеих сторон коренные шейки. Неполноопорный — это вал, у которого хотя бы одна шатунная шейка не имеет с обеих сторон коренных шеек.

На носке колен.вала 1 устанавливается при помощи шпонки шкив 2 привода вспомогательных приборов (водяного насоса, генератора и др.). Там же на шпонке устанавливается шестерня 40 привода ГРМ.

На заднем конце колен.вала имеется фланец для крепления маховика 26. Между фланцем и коренной шейкой устроен маслосбрасывающий гребень 23 и маслоотгонные спиральные витки 24.

Коленчатый вал в комплекте с маховиком подвергают динамической балансировке. В заднем торце коленчатого вала имеется гнездо, в которое запрессовывается шариковый подшипник, являющийся передней опорой для ведущего вала коробки передач.

В шатунных шейках коленчатого вала выполняют центробежные ловушки 32 для очистки масла от механических частиц, закрываемые пробками. При работе двигателя на шатунных шейках возникают центробежные силы, уводящие вал в сторону. Для удержания коленчатого вала один из коренных подшипников делают упорным.

Осевое перемещение коленчатого вала у двигателей автомобилей ВАЗ ограничивается двумя упорными полукольцами. С задней стороны ставится металлокерамическое полукольцо, а с передней стороны — сталеалюминевое.

Подшипники. Они служат для уменьшения износа коренных шеек и опор. Осевому перемещению и проворачиванию вкладышей в постелях блока цилиндра или в разъемных нижних головках шатунов препятствуют специальные усики, выштампованные на вкладышах, и соответствующие пазы в крышках подшипников блока цилиндров или нижней головки шатунов. Все коренные вкладыши имеют кольцевые проточки, по которым масло непрерывным потоком подается к шатунным подшипникам. Для прохода масла из масляных каналов в перегородках и стенках картера во вкладышах имеются специальные сверления.

Материалы. Коленчатые валы изготавливают из высокопрочного чугуна (двигатели «ГАЗель», «Волга», ВАЗ) или высокоуглеродистой стали (двигатели ЯМЗ, ЗИЛ, ИЖ-2126 и др.). Чугунные коленчатые валы изготавливают литьем, стальные — ковкой. Вкладыши коренных 6 и шатунных 7 подшипников изготавливают из малоуглеродистой стальной ленты с тонким антифрикционным высокооловянистым алюминиевым слоем.

17

2. Назначение, конструкция и материал  деталей поршневой группы.

 

Поршень. Поршень предназначен для восприятия силы взрыва газов при рабочем ходе и для производства вспомогательных тактов — впуска, сжатия и выпуска отработавших газов. Условия работы поршня характеризуются большими механическими и тепловыми нагрузками, а именно высокими значениями температур (до 2500 °С), давления до 10 МПа (100 кгс/см2) и скоростей (скорость движения поршня достигает 15...20 м/с). Конструкция. Основными частями поршня являются головка с днищем 10 и направляющая часть боковой стенки поршня, именуемая юбкой 13 (рис. 6).

На внутренней части головки поршня имеются ребра жесткости 8. Для соединения поршня с шатуном служат бобышки 3 с кольцевыми канавками 2 для установки стопорных колец поршневого пальца. В головке поршня выполнены кольцевые канавки для установки компрессионных 6 и маслосъемного 4 колец. Для верхнего компрессионного кольца в головку поршня заливается чугунная вставка 11, в которой и прорезана канавка для верхнего компрессионного кольца. В канавке для маслосъемного кольца сделаны сквозные сверления внутрь поршня — дренажные каналы 5, по которым излишки масла, снятые со стенок цилиндра стекают внутрь поршня, а затем в поддон картера двигателя.

Чтобы получить минимальный зазор между юбкой поршня цилиндром в холодном двигателе и устранить заедание поршня при нагреве, юбки поршней из алюминиевого сплава в поперечном сечении делают овальной формы (овальность юбки в пределах 0,18...0,80 мм), а поршни — конусными по высоте. Если юбка поршня овальная, то меньшая ось овала проходит вдоль оси поршневого пальца. При нагреве наибольшее расширение происходит именно в этой плоскости из-за большого количества металла, сосредоточенного в бобышках, и юбка приобретает цилиндрическую форму.

В некоторых моделях двигателей в тело поршня заливаются стальные терморегулирующие пластинки, способствующие равномерному распределению теплоты и увеличивающие механическую прочность. Высота юбки поршня зависит от допустимого давления на цилиндр, которое не должно превышать 0,3 МПа. Для улучшения приработки поршни иногда покрывают тонким слоем олова (0,004...0,006мм). Направляющие (юбки) поршней дизелей также выполняются в виде конуса овального сечения. Кроме того, в головках поршней дизелей выполняются камеры сгорания.