Обеспечение выполнения лабораторной работы №2
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № __
Тема: ____________________________________________
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ
190000 Транспортные средства
укрупнённая группа направлений подготовки и специальностей (УГС)
190631Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта
специальность
ПМ.01 Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта
профессиональный модуль
МДК 01.02.Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта
междисциплинарный курс
Москва
Тема: Кривошипно-шатунный механизм.(подвижные детали)
Цель работы:Углубить и закрепить знания, полученные на теоретических занятиях по устройству и принципу работы кривошипно-шатунного механизма.
Содержание работы:
I. На автомобиле рассмотрите расположение и крепление двигателя.
II. На плакатах рассмотрите общее устройство корпусных деталей двигателя, его кривошипно-шатунного и распределительного механизмов. Прочитайте и запомните названия деталей.
III. Разберите механизмы двигателя.
Изучите подвижные детали КШМ!
Оборудование: Стенд для закрепления двигателя, комплект головок, трещетка, комплект рожковых ключей, динамометрический ключ.
Ход работы. Порядок разборки двигателя.
| Порядок выполнения | ||
| Установить двигатель на стенд для разборки и надежно закрепить. |  | |
| Отсоединить всю электропроводку. |  | |
| Отсоединить все трубопроводы и каналы(включая рампу подачи топлива) | ||
| Отсоединить все навесное оборудование двигателя. | ||
| Отвернуть гайки головки блока цилиндров,с последующим ее демонтажом. |  | |
| Отвернуть болты поддона картера двигателя и снять картер двигателя. |  | |
| Отвернуть болты и снять коленчатый вал двигателя. |  | |
| Снять масляный насос |  | |
| Отвернуть болты крепления коренных подшипников коленчатого вала и держателем задней уплотнительной манжеты, снять крышки с вкладышами, запомнить порядок в котором они собирались. |  | |
| Вынуть из опор коленчатый вал. |  | |
| Подвижными деталями двигателя являются: | ||
| Поршень |  | |
| Кольца поршневые |  | |
| Шатун |  | |
| Вкладыши |  | |
| 5) | Коленчатый вал |  |
Обеспечение выполнения лабораторной работы №2
Теоретический блок
Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршней, воспринимающих силу давления газов, во вращательное движение коленчатого вала. В состав механизма входят картер двигателя, цилиндр или блок цилиндров с головкой, поршни с кольцами и пальцами, шатуны, коленчатый вал, маховик и картер маховика.
Поршень. При рабочем ходе поршень воспринимает и передает через палец шатуну силу давления газов и, нагреваясь, отводит от них теплоту через кольца в стенки цилиндра. При вспомогательных тактах с помощью поршня создается разрежение в цилиндре для впуска воздуха или горючей смеси, сжимается этот воздух (или смесь) и выталкиваются из цилиндра отработавшие газы. В двухтактных двигателях поршень, кроме того, открывает и закрывает окна газораспределения.
Работая в условиях высоких температур и больших давлений, поршень испытывает также значительные нагрузки от сил инерции, вызванные переменной скоростью движения. К. тому же трущиеся поверхности поршня и колец нельзя обильно смазывать во избежание попадания масла в камеру сгорания.
Рис. 1 - Поршень и его сечение: 1 - маслосбрасывающая кромка; 2 - канавка для маслосъемного кольца; 3 - канавка для стопорного кольца;4-сверление для подвода масла к поршневому пальцу; 5 - сверление для стока масла; 6 - канавки для компрессионных колец; 7 - выемка; 8 - утолщение. А – днище; Б – головка; В – юбка; Г – бобышкакривошипный шатунный Изготавливают поршень из легкого, но прочного алюминиевого сплава, обладающего высокой теплопроводностью и небольшим коэффициентом трения. Различают четыре части поршня: днище А (рис. 4), головку Б, юбку В и бобышки Г.
Днище поршня карбюраторных двигателей плоское, поэтому проще в изготовлении и меньше нагревается при работе. В днище поршня дизелей имеется выемка - часть камеры сгорания. Форма выемки способствует лучшему перемешиванию воздуха с поступающим в цилиндр топливом и более полному его сгоранию. Для улучшения смесеобразования камеру сгорания смещают от оси поршня на 1...3 мм в сторону форсунки, а для увеличения прочности и улучшения отвода теплоты днище поршня делают массивным и с внутренними ребрами.
Головка поршня имеет четыре (в дизелях) или три (в карбюраторных двигателях) канавки под кольца. Вместе с кольцами она служит уплотняющей частью поршня. В нижней канавке и под ней просверлены отверстия 5 для отвода масла, снимаемого кольцом со стенок цилиндра. В головке поршня дизелей СМД-62, СМД-18Н, Д-245 имеется чугунная или стальная вставка под верхнее поршневое кольцо. Она в 2...3 раза уменьшает изнашивание канавки по высоте.
Поршневые кольца. От их состояния зависят работоспособность и длительность нормальной работы двигателя. На поршне установлено от трех до пяти колец.
Рис. 2 - Поршневые кольца и схема их действия: а - сечения колец; б - детали сборного кольца; в - распределение давления газов на поршневые кольца; г - схема насосного действия колец; д - схема действия маслосъемного кольца; 1...8 - сечения компрессионных колец; 9...14 - сечения маслосъемных колец
Компрессионные кольца установлены в верхней части поршня и нужны для уплотнения между цилиндром и поршнем. Они свободно входят в канавки поршня, но не пропускают газы из над поршневого пространства в картер, и передают теплоту от нагретого поршня охлаждаемым стенкам цилиндра.
Кольца отливают из специального чугуна. Наружный диаметр кольца, имеющего вырез в стыке (замок), больше внутреннего диаметра цилиндра и свободно входит в канавку поршня. При установке поршня с кольцами в цилиндр за счет выреза их сжимают. Силой упругости, а также давлением газов, проникающих в канавку поршня, кольцо плотно, без просвета, прижимается к зеркалу цилиндра по всей окружности.
Маслосъемное кольцо установлено ниже компрессионных и необходимо для предотвращения чрезмерного поступления масла в камеру сгорания. Оно направляет снятое со стенок цилиндра масло в картер (рис. 5,д). Масло будет сниматься больше, если увеличить удельное давление кольца на зеркало цилиндра. Для этого сечение кольца 9 коробчатое. Сила упругости этого широкого кольца передается зеркалу цилиндра через две узкие рабочие кромки, между которыми имеется проточка и сквозные щели для отвода масла в картер.
Шатун подвижно соединяет поршень с коленчатым валом. Изготавливают его из стали и термически обрабатывают. Он состоит из стержня Б и двух головок: верхней А и нижней В.
Рис. 3 - Шатун и шатунные подшипники: а - шатун и его детали; б - сечение стержня шатунов; 1 - шатун; 2 - втулка; 3 - вкладыши; 4 - крышка головки; 5 - корончатая гайка; 6 – шплинт
В верхнюю головку А (рис. 6) для уменьшения трения с поршневым пальцем запрессована бронзовая или биметаллическая втулка 2, на которой имеются кольцевая канавка и радиальные отверстия.
В верхней головке шатунов двигателей Д-240 просверлено отверстие Д с широкой фаской улавливания капель масла. В других двигателях масло подается к пальцу по каналу в стержне шатуна из его нижней головки.
Стержень Б двутаврового сечения, придающего шатуну прочность и жесткость при наименьшей массе. На нижней головке В шатуна имеется крышка; окончательно шатун обрабатывают вместе с ней, поэтому крышки шатунов нельзя заменять. Поршень в сборе с шатуном без крышки вынимают и устанавливают через цилиндр. Если размер нижней головки большой и она не может пройти через цилиндр, тогда разъем выполняют с наклоном к оси шатуна (А-41, СМД-60, ЯМЗ-240Б). Поверхность разъема может быть гладкой или иметь треугольные шлицы Ж. Они фиксируют крышку относительно головки и разгружают шатунные болты от изгибающих сил. Для фиксации крышки используют также штифты. Утолщение и ребро придают крышке жесткость. Шатунные болты и гайки затягивают так, чтобы усилие в болтах в 2...3 раза превышало силу, растягивающую их при работе. Трение в резьбовом соединении удерживает эти детали от самоотвинчивания.
В нижней головке шатуна и его крышке расположен подшипник скольжения, охватывающий шатунную шейку коленчатого вала. Он образован двумя вкладышами 3 толщиной 1,5...3,0 мм, изготовленными из стальной ленты, покрытой антифрикционным сплавом. Тонкий слой сплава, обращенный к шатунной шейке, при нормальном смазывании снижает трение, выдерживает большие нагрузки и обладает высокой износостойкостью. Вкладыши удерживаются за счет плотной посадки в шатуне и зафиксированы усиками Г, входящими в выточки нижней головки шатуна и ее крышки. В верхнем вкладыше шатуна с каналом в стержне для масла имеется отверстие, расположенное против этого канала.
Между шатунной шейкой и подшипником должен быть зазор для масляной пленки. Когда в результате изнашивания трущихся поверхностей этот зазор возрастает до предельно допустимого значения, вкладыши заменяют.
На нижней головке и крышке шатуна ставят номер спаренности, а на крышке, кроме того, - порядковый номер цилиндра и массу шатуна.
Коленчатый вал воспринимает усилия, передаваемые каждым шатуном при такте рабочего хода, преобразует эти усилия в крутящий момент, который передается обычно через маховик к трансмиссии трактора. Коленчатый вал изготавливают из стали или из высокопрочного чугуна (СМД-18Н). Он состоит из шатунных Д (рис. 7) и коренных (опорных) Г шеек, щек В, носка (передней части) и хвостовика (задней части). Коренные и шатунные шейки вместе со щеками образуют кривошипы.
Рис. 4 - Коленчатые валы с сопряженными деталями: 1 шкив; 2 - пробка; 3 - трубка; 4 - упорные полукольца; 5 - вкладыш коренного подшипника; 6 - маховик; 7 - маслоотражатель; 8 - установочный штифт; 9 - болт крепления маховика; 10 - зубчатый венец; 11 - противовесы; 12 - шестерня коленчатого вала; 13 - ведущая шестерня привода масляного насоса; 14 - болт для проворачивания вала; 15 - роликовый подшипник; 16 -масленка канала подвода масла к подшипнику; 17-штифт фиксации полуколец; 18 - храповик; 19 - шестерня привода уравновешивающего механизма
У валов рядных двигателей шатунных шеек столько же, сколько шатунов, у V-образных - вдвое меньше, так как с каждой шейкой соединены два шатуна (по одному из каждого ряда цилиндров). Центробежные силы шатунных шеек уменьшают, выполняя их пустотелыми, а полости Б используют для центробежной очистки масла, поступающего к шатунному подшипнику. В шейках выполнены радиальные отверстия, в которые вставлены трубки для забора масла из центра полости. В шатунных шейках V-образных двигателей просверлено по два отверстия (каждое для своего шатуна).
Коренные, шатунные шейки вала подвергают поверхностной закалке токами высокой частоты (ТВЧ) на глубину 3...6 мм, а затем шлифуют и полируют. В шейках и щеках просверлены каналы А для подвода масла: из блока - к коренным шейкам, от них - к полостям Б (грязеуловителям) и далее через радиальные отверстия - к шатунным подшипникам. Грязеуловители очищают через резьбовые отверстия, вывинтив заглушку, которую фиксируют с помощью шплинта или кернением. Переход от шеек к щекам плавный и называется галтелью. Галтели уменьшают напряжение металла в месте перехода.
Все части коленчатого вала уравновешены относительно его оси. Во время работы двигателя центробежные силы, возникающие при вращении кривошипов и нижних частей шатунов, нагружают коренные подшипники. Для уменьшения действия этих сил (при большой частоте они значительны) на валах многих двигателей сделаны противовесы, расположенные на щеках со стороны, противоположной шатунным шейкам.
На носке коленчатого вала обычно закреплены одна или две шестерни, маслоотражатель, шкив и храповик (в дизелях А-41) или болт (Д-240) с шестигранной головкой для проворачивания коленчатого вала. В дизелях СМД-62 и ЯМЗ-240Б шестерня привода распределительного механизма установлена на хвостовике коленчатого вала.
На хвостовике вала или его фланца установочными штифтами 8 и болтами 9 закреплен маховик. В торце хвостовика всех двигателей (кроме Д-240 и ЯМЗ-240Б) выполнено гнездо для подшипника ведущего вала трансмиссии.
Осевое перемещение коленчатого вала в блоке (или картере) ограничивается фиксированными полукольцами 4. Они расположены только в одной опоре: по бокам заднего (А-41, Д-240, СМД-60) и среднего (СМД-18Н, Д-144) коренного подшипника. Такое крепление не мешает валу удлиняться при тепловом расширении. На концах коленчатого вала, в местах выхода из блока, установлены маслоотражатели 7, а в передних и задних корпусах уплотнители.
Маховик отлит из чугуна, размеры его зависят от частоты вращения вала и числа цилиндров (чем больше эти параметры, тем маховики легче). На ободе закреплен стальной зубчатый венец для вращения вала пусковым устройством.
В маховиках некоторых двигателей имеются сверления для проворачивания ломиком коленчатого вала; каналы для подвода масла к подшипнику, расположенному в торце вала; метки, глухие отверстия или паз для определения в.м.т. поршня первого цилиндра или момента начала подачи топлива (в Д-240). Маховик установлен на хвостовике коленчатого вала (А-41, Д-144), на его фланце (СМД-62, СМД-18Н) или ступице (ЯМЗ-240Б). Маховик относительно коленвала зафиксирован установочными штифтами и закреплен болтами. Во всех двигателях (кроме ЯМЗ-240Б) на задней плоскости маховика установлено сцепление - часть трансмиссии трактора.
Герметизация нужна для того, чтобы из картера двигателя не вытекало масло и в него не попадала пыль или вода. Привалочные поверхности неподвижных корпусных деталей герметично уплотнены прокладками. Их изготавливают из картона, паронита или пробковой композиции. Чтобы масло не вытекало в местах выхода концов коленчатого вала, используют маслоотражатели разной конструкции, сальники и упругие резиновые кольца - манжеты. В качестве маслоотражателей используют штампованные из тонкой стали детали тарельчатой формы, а также гребень, расположенный на заднем конце вала.
Контрольные вопросы:
1. Из каких элементов состоит КШМ.
2. Опишите принцип действия коленвала.
3. Определение КШМ.