Типы спортивных судов Устройство спортивных судов Катерные двигатели Правила плавания Общая лоция Основы спасательного дела Клининг на водных судах Полезные ссылки Полезные статьи
 

Пособие для водителей катеров, яхт, лодок, судов, водного транспорта

30.05.2015 21:29
дата обновления страницы

Кривошипно-шатунный механизм

Входящий в состав кривошипно-шатунного механизма цилиндр с головкой является камерой, в которой проходит рабочий процесс двигателя. Стенки цилиндра служат направляющими для движения поршня. Блоком цилиндров называется общая отливка нескольких цилиндров вместе (рис. 79). Блок цилиндров отливается совместно с верхней толовиной картера, в которой крепится коленчатый вал, что также обеспечивает большую жесткость всей конструкции. Внутренняя рабочая поверхность цилиндров шлифуется для уменьшения трения и называется зеркалом цилиндра.

Рис. 79. Блок цилиндров с нижним расположением клапанов: 1 - головка блока цилиндров; 2-отверстие для прохода воды; 3-камера сжатия; 4- шпилька; 5-блок цилиндров; 6-цилиндр; 7-гнездо клапана; 8- отверстие для прохода воды; 9-выпускное отверстие; 10-клапанная коробка; //-коренной подшипник коленчатого вала; 12 - место соединения с нижней половиной картера; 13-прокладка между блоком цилиндров и головкой блока

Материалом для отливки блоков цилиндров служит серый мелкозернистый чугун или алюминиевый сплав. При отливке блока из алюминиевого сплава в цилиндры вставляются гильзы из чугуна или стали. В некоторых двигателях применяются вставные сменные гильзы цилиндров (см. рис. 85,Б), что облегчает ремонт блока; при износе гильзы заменяют на новые В верхнюю часть цилиндра или гильзы, наиболее подвергающуюся воздействию высокой температуры и отработавших газов, вставляют короткую гильзу из износоустойчивого антикоррозийного чугуна (аустенитного), что увеличивает срок службы стенок цилиндра (см. рис. 85, 11).

При нижнем (боковом) (расположении клапанов с одной стороны блока имеются впускные и выпускные отверстия (гнезда), в которые устанавливают клапаны и клапанную коробку с крышкой, где находятся детали механизма распределения.

Верхняя часть блока цилиндров обработана точно, и на ней устанавливается съемная общая головка, закрывающая все цилиндры. Головка у большинства карбюраторных двигателей отливается из алюминиевого сплава, который обладает высокой теплопроводностью. Это способствует понижению температуры рабочей смеси в момент ее сжатия в цилиндре и дает возможность повысить степень сжатия без появления детонационного сгорания. Головка к блоку крепится на шпильках при помощи гаек или на болтах. Между блоком и головкой установлена металло-асбестовая уплотняющая прокладка, устраняющая пропуск газов из цилиндров и протекание воды из рубашки двигателя. В головке блока находится камера сгорания, форма которой при нижнем одностороннем расположении клапанов (рис. 80,а) смещена в сторону расположения клапанов, что создает хорошее завихрение рабочей смеси при сжатии и наилучшие условия для сгорания рабочей смеси.

При верхнем расположении клапанов камера сгорания имеет большей частью полусферическую форму (рис. 80,6).

Поршень, двигаясь внутри цилиндра, воспринимает давление во время рабочего хода и производит подготовку к совершению рабочего процесса (впуск, сжатие, выпуск). Поршень представляет собой металлический стакан, перемещающийся в цилиндре с некоторым зазором (тепловым).

Поршни карбюраторных двигателей изготовляют из алюминиевых сплавов. Алюминиевый поршень имеет:

а) меньший вес (на 25-30% меньше чугунного);

б) хорошую теплопроводность (в 4-5 раз больше чугуна);

в) меньшую теплопередачу (нагревается на 25-30% меньше чугунного поршня);

г) меньшие потери на трение по сравнению с чугунным поршнем.

Все это позволяет при установке поршней из алюминиевого сплава повышать степень сжатия, а следовательно, и мощность двигателя.

Поршень (рис. 81,в) состоит из днища 1, головки 2 и юбки 3. Форма днища поршня у карбюраторных двигателей обычно бывает плоская, стенки у днища толстые и с обратной стороны усилены ребрами 4 для повышения прочности и улучшения отвода тепла. В головке имеются канавки 5 для установки поршневых колец. В некоторых поршнях в самой верхней части головки находится узкая канавка, которая уменьшает теплопередачу от днища поршня на верхнее компрессионное кольцо, чем предохраняет его от пригорания в канавке. В нижней канавке поршневых колец имеются сквозные отверстия для стока масла, собранного со стенок маслосборным кольцом. Для улучшения приработки нового поршня по цилиндру юбку поршня 3 покрывают очень тонким слоем олова (0,004-0,006 мм). В средней части юбки находятся отверстия 6 в приливах бобышек для установки поршневого пальца.

Рис. 80. Формы камер сгорания 4-тактных карбюраторных двигателей: а - при нижнем расположении клапанов; б - при верхнем расположении клапанов

Размеры поршня предусматривают наличие некоторого зазора между ним и стенками цилиндра, чтобы поршень не заедало при нагревании. Алюминиевый сплав при нагревании расширяется значительное больше чугуна, и поэтому зазор у алюминиевых поршней должен быть большим.

Для ультразвуковой очистки поршней, деталей ДВС применяют Фаворит Ультра.

 Чтобы в холодном двигателе поршни не стучали о стенки цилиндров, у алюминиевых поршней зазор в головке поршня делают большим, так что юбка поршня входит в цилиндр с минимальным зазором, в среднем равным 0,012-0,08 мм (в головке зазор в среднем равен 0,6 мм при (3 поршня 100 мм). Для того чтобы юбка при нагревании поршня не заклинивалась в цилиндре, в ней делают боковые разрезы:

а) боковой разрез на всю длину; при таком разрезе поршень может быть вставлен в цилиндр холодного двигателя очень плотно;

Рис. 81. Поршни катерных двигателей: я-с боковым разрезом; б- с частичным разрезом юбки; в - разрез поршня: 1-днище; 2-головка; 3- юбка; 4-ребро жесткости; 5-канавки поршневых колец; б - отверстие для поршневого пальца; 7-поршневой палец; 8-стопорное кольцо поршневого пальца; 9-канавка для стопорного кольца

б) юбка поршня выполняется с несквозным разрезом, такой разрез повышает жесткость юбки.

Для уменьшения бокового зазора сечения юбки ее делают не круглой, а эллиптической формы. За счет этого юбка при нагревании может расширяться в сторону малой оси эллипса, где между стенкой юбки и цилиндром имеется большой зазор (зазор у ГАЗ-51 0,024-0,036 мм). При сборке двигателя поршни устанавливаются разрезом юбки в сторону наименьшего давления при такте сжатия на стенку цилиндра, т. е. в левую сторону двигателя. Чтобы не перепутать сторону установки разреза, на днище поршня имеется стрелка-указатель, которую надо поставить вперед, или надпись "Перед". При установке поршней в двигателе их подбирают как равными по весу, чтобы не нарушить равномерность работы двигателя, так

Рис. 82. Поршневые кольца: 1-компрессионные кольца; 2-3-маслосъемное кольцо; 4-пружинный расширитель маслосъемного кольца

и по размеру. Поэтому на днище поршня всегда указаны (выбиты) его размерная группа и вес.

На поршнях устанавливаются кольца (рис. 82): компрессионные- для задержки прорыва тазов из цилиндра через тепловой зазор -и маслосъемные, снимающие излишки масла со стенок цилиндра и не пропускающие масло в камеру сгорания. Наружная сторона поршневых колец шлифуется. Тепловой зазор в замке кольца делается в пределах 0,15-0,45 мм. Для повышения работоспособности поршневых колец трущиеся поверхности покрывают пористым хромом, что придает кольцам большую износоустойчивость, так как пористый хром хорошо удерживает в себе смазку. Нижние поршневые кольца обычно покрывают слоем олова при помощи электролужения (слой толщиной 0,005-0,01 мм), что помогает им лучше приработаться к стенкам цилиндра.

Маслосъемные кольца (обычно одно из них, самое нижнее) имеют сквозные отверстия (рис. 82) 2 и канавку по наружной стороне для сбора излишнего масла, находящегося на стенках цилиндра, которое через прорези в кольце и отверстия в канавке поршня стекает обратно в картер. Для того чтобы маслосъемное кольцо плотнее прилегало к стенкам цилиндра, под него с внутренней стороны устанавливается специальное разжимное кольцо 4 (эспандер). Обычно на поршнях устанавливаются два-три кольца компрессионных и одно маслосъемное. От большого перегрева двигателя кольца теряют свою упругость и выходят из строя.

Поршень с шатуном соединяется шарнирно при помощи поршневого пальца, который проходит через верхнюю головку шатуна, а своими концами входит в бобышки поршня. Палец (рис. 81) 7 представляет собой короткую стальную трубку (для уменьшения веса). Материалом для поршневого пальца служит прочная сталь, подвергающаяся цементации. Во время работы двигателя на палец действуют силы, старающиеся его изогнуть и срезать. Чтобы бороться с этими нагрузками, палец должен быть прочным, а его поверхность - износоустойчивой. Поэтому после цементации поверхность пальца закаливают на глубину 0,4-0,6 мм, в результате чего трущаяся поверхность его становится прочной и износоустойчивой. Для того чтобы палец во время работы двигателя не имел осевой подвижки и не повреждал зеркала цилиндра своими концами, его закрепляют в бобышках поршня (см. рис. 54, стр. 81). Стальной поршневой палец вставляется в алюминиевый поршень, отверстие которого при нагревании расширяется больше, чем поршневой палец. Во избежание появления стука поршневого пальца во время работы двигателя отверстие в бобышке поршня делается меньше диаметра пальца. Палец вставляют, 'предварительно нагрев поршень до 100-150° С. В холодном виде палец в отверстие бобышки не войдет.

Шатун, связывая между собой поршень и коленчатый вал, преобразует прямолинейное движение поршня во вращательное

движение коленчатого вала и одновременно передает полученное давление от поршня на коленчатый вал.

Шатун (рис. 83) состоит из верхней головки 3, стержня 2 и нижней головки 1.

В верхнюю головку шатуна вставляется поршневой палец. При плавающем креплении поршневого пальца головка делается цельной с вставной бронзовой втулкой 4, имеющей отверстия для смазки трущейся поверхности пальца. При мертвом креплении поршневого пальца верхняя головка делается разрезной с ушками для стяжного болта и втулки не имеет.

Рис. 83. Шатун двигателя: 1-нижняя головка шатуна; 2-тело шатуна (стержень); 3~верхняя головка; втулка верхней головки шатуна; 5-усики,фиксирующие вкладыш от проворачивания; 6-вкладыш нижней головки шатуна; 7-болт для крепления крышки нижней головки шатуна с гайкой

Стержень 2 шатуна для прочности изготовляется двутаврового или крестообразного сечения и при смазке под давлением внутри имеет просверленный канал.

Нижняя головка шатуна 1 служит для соединения шатуна с коленчатым валом; она делается разборной - для соединения с шатунной шейкой кривошипа. Крышка крепится к шатуну на двух болтах 7, гайки которых шплинтуются или стопорятся при помощи стопорных шайб. В нижней головке имеется шатунный подшипник скользящего типа, имеющий тонкостенный стальной вкладыш 6, залитый антифрикционным металлом, представляющим собой сплав нескольких металлов на оловянной или свинцовой основе. Для автомобильных двигателей, в основном, применяется сплав "баббит" марки СОС-6-6, содержащий: сурьмы 5,5-6,5%, олова - 5,5-6,5%, свинца 89-87%. В современных двигателях вкладыши нижней головки шатуна изготовляют из стальной ленты толщиной 1-2 мм, на которую залит тонким слоем баббит (толщина слоя 0,3-0,4 мм). Чтобы вкладыши не проворачивались, они фиксируются отогнутыми усиками, входящими в тело шатуна.

Внутренняя часть вкладышей точно подогнана по шейке коленчатого вала. При ремонте двигателя вкладыши заменяют. При большом износе шеек вала их шлифуют под утолщенные размеры вкладышей. Применение вкладышей в подшипниках упрощает ремонт двигателей.

Шатун изготовляют из стали путем штамповки с последующей механической и термической обработкой.

Коленчатый вал (рис. 84) состоит из: носка 1, коренных шеек 3, шатунных шеек 2, щеки 4, противовеса 5 и фланца 6.

Рис. 84. Коленчатый вал 6-цилиндрового двигателя: 1-носок коленчатого вала; 2- шатунная шейка; 3-коренная шейка; 4-щека; 5-противовес; б-фланец для крепления маховика

Коренными шейками коленчатый вал крепится в картере двигателя. К шатунным шейкам присоединяются нижние головки шатуна. Щеки соединяют между собой коренные и шатунные шейки. Задняя коренная шейка имеет маслоотражательное устройство, предохраняющее от утечки масла из картера двигателя.

На переднем конце вала крепится распределительная шестерня, храповик для заводки и шкив для привода генератора и водяного насоса охлаждения.

На фланец заднего конца вала крепится маховик. Число шатунных шеек равно числу цилиндров при рядном расположении цилиндров; при V-образном расположении цилиндров число шатунных шеек равно половине числа цилиндров, так как к одной шейке присоединены два шатуна. У коленчатых валов четырехцилиндровых двигателей имеются три или четыре коренные шейки. У шестицилиндровых двигателей валы имеют четыре или семь шеек. Чем больше число коренных шеек (опор) коленчатого вала, тем выше его жесткость; одной из коренных шеек коленчатый вал удерживается от осевых перемещений. Для подачи смазки в теле коленчатого 'вала между шатунными и коренными шейками просверлены каналы.

Расположение шатунных шеек зависит от числа и расположения цилиндров. У четырехцилиндровых двигателей шатунные шейки расположены через 180°, у шестицилиндровых - через 120°. Противовесы уравновешивают работу коленчатого вала. Их обычно размещают с противоположной стороны от кривошипа, что повышает срок службы коренных ^подшипников и шеек вала шатуна. В последнее время коленчатые валы делают литыми из специального, "магниевого", чугуна-это удешевляет их производство. На коленчатых валах шести- и 'восьмицилиндровых двигателей часто устанавливаются гасители крутильных колебаний - демпферы. Демпферы имеются, например, "а коленчатых валах двигателей автомобилей ЗИЛ-110, ЯМЗ-М206.

Маховик представляет собой довольно тяжелый чугунный или стальной диск, тщательно отбалансированный. Маховик обеспечивает равномерное вращение коленчатого вала, выводит поршень из положения мертвых точек и, используя запасенную во время рабочего хода энергию, обеспечивает нерабочие ходы процесса (всасывание, сжатие, выпуск). Маховик крепится к фланцу коленчатого вала при помощи болтов, которые должны быть очень сильно затянуты. На ободе маховика укреплен зубчатый венец для пуска двигателя от стартера, нанесены специальные метки для определения ВМТ первого цилиндра при установке зажигания.

Картером двигателя называется нижняя часть отливки блока цилиндров. Картер служит основанием, на котором монтируются все детали двигателя. К картеру снизу присоединяется поддон, штампованный из листовой стали, являющийся резервуаром для масла и защищающий двигатель от грязи. Для устранения утечки масла в месте соединения ставится уплотняющая прокладка. В картере расположены коренные подшипники, на которых крепится коленчатый вал, состоящие из гнезда, расположенного в стенке картера, и крышки, привертывающейся к гнезду на двух или четырех болтах. Болты необходимо шплинтовать. В коренных подшипниках также применяются тонкостенные стальные вкладыши, с более толстым слоем баббита, чем у шатунных подшипников.

Внутренняя часть картера обязательно должна быть соединена с атмосферой для выхода скопившихся паров топлива и отработавших газов; для этой цели сделана вентиляция картера, которая осуществляется отсосом газов из картера во впускной трубопровод через специальную трубку.

Читать про стационарные катерные двигатели...

На главную страницу

Развитие водного транспорта в России   Тайны морских катастроф   Управление судном и его техническая эксплуатация от А до Я
 

Смотрите также интересные ссылки:
Ультразвуковая очистка  Чистка днищ катеров   Краски необрастайки  Водный транспорт  Химия для подвижного железнодорожного состава  Интернет магазин автокосметики Управление судном