Вопрос №1. Кривошипно-шатунный механизм двигателя. Назначение и устройство неподвижных и подвижных частей.

КШМ предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленвала.

КШМ состоит из:

- картер;

- блок цилиндров;

- коленчатый вал;

- маховика и шатунно-поршневой группы.

Кривошипно-шатунный механизм можно разделить на две группы деталей: подвижные и неподвижные.

Неподвижные детали образуют основу несущей конструкции, своеобразным скелетом которой являются силовые шпильки ци­линдров и перегородки картера.

К неподвижным деталямотно­сятся: картер, два блока цилиндров, головки блоков, коренные подшипники, детали крепления и уплотнения, гильзы цилиндров.

К подвижным деталям относятся коленчатый вал, маховик и шатунно-поршневая группа.

Картерслужит основанием для монтажа всех деталей и агрегатов двигателя, а так же самого двигателя в машине. Он состоит из двух половин: верхней и нижней. Обе половины соединяются шпильками.

Верхняя половина предназначена для восприятия усилий возникающих от давления газов в блоках цилиндров, и сил инерции от КШМ.

Верхняя половина картера отлита из алюминиевого сплава и имеет три обработанные плоскости.

На средней плоскости крепятся топливный насос НК-10 и воздухопуск, Другие две плоскости расположены под углом 120 град. одна по отношению к другой и служат для установки блоков цилиндров. В каждой наклонной плоскости расточено по 6 отверстий, в которые входят выступающие из нижней части гильз. Между 1-2-5-6 отверстиями для гильз попарно запрессованы цилиндрические штифты, фиксирующие блоки цилиндров относительно картера.

Внизу верхней половины картера имеется 7 поперечных перегородок, которые увеличивают жесткость картера и служат опорами для коренных подшипников колен вала. В поперечные перегородки сверху ввертывают силовые шпильки, которые крепят блоки цилиндров к картеру. Снизу силовые шпильки крепят подвеску коренных подшипников.

Верхняя половина картера имеет:

- штифты, фиксирующие блоки цилиндров относительно картера,

- гнездо для установки стакана верхнего вертикального валика,

- гнезда для установки стаканов наклонных валиков, передающих вращение к распределительным валам,

- гнезда для установки валика привод генератора, кронштейны для установки масляного фильтра.

- лапы для установки генератора,

- лапы для крепления двигателя к раме.

Нижняя половина картера закрывает КШМ снизу и служит маслосборником. Впереди снаружи нижней половины картера расположены приводы к водяному насосу и топливоподкачивающей помпе.

Внутри на дне картера имеется продольная впадина, куда стекается масло. Впадина с обеих сторон заканчивается углублениями, называемыми задними и передними маслоотстойниками. Из маслоотстойника масло насосами откачивается в масляный бак.

Внутри картера вмонтированы маслоуспокоитель, щиток и трубки для отсасывания масла из заднего и переднего маслоотстойников.

Блок цилиндров состоит из рубашки цилиндров и гильз. Рубашка отливается из алюминиевого сплава. Внутри рубашки имеется 6 гнезд для установки гильз. В каждом гнезде имеется кольцевая выточка, которая служит для установки фланца гильзы. В перегородках рубашки расположены каналы для сообщения водяных рубашек гильз, 14 отверстий под силовые шпильки и 24 отверстия для прохода воды из рубашки цилиндров в головку блоков.

В каждое отверстие для прохода воды устанавливается перепускная трубка с уплотняющим кольцом из маслостойкой резины. Для обеспечения герметичности вокруг каждого отверстия выполнено по 2 концентрические канавки.

На наружной боковой стенке рубашки цилиндров расположены площадки для крепления фланцев водопроводящей трубы.

В нижней части боковой поверхности рубашки против каждой полости силовых шпилек выполнены контрольные отверстия, соединяющие полость с атмосферой. Просачивание воды между отверстиями сигнализирует о неисправности уплотнения рубашки с головкой блоков.

В нижней полости рубашки цилиндров просверлены 4 глубоких отверстия для установки штифтов, фиксирующих рубашки относительно верхней половины картера. На верхней плоскости рубашки установлены 4 штифта для фиксирования алюминиевой прокладки и головки блока цилиндров.

Головка блока цилиндров служит крышкой цилиндров. Она отлита из алюминиевого сплава. В нижней плоскости головки расточено 6 углублений с плоским дном. Углубления образуют с входящими в них поршнями камеры сгорания.

Дно камеры сгорания соединено 4 отв. С выпускными и впускными каналами: 2 впускных и 2 выпускных расположенные на разных сторонах

В отв. соединяющих камеру с впускным и выпускными каналами расточены конусные гнезда, в которые запрессованы стальные седла клапанов : 2 седла большего диаметра для впускных и 2 меньшего диаметра для выпускных клапанов.

Прокладка головки блока служит для предотвращения прорыва газов из камеры сгорания. Изготавливается из сплошного сплава.

Коленчатый вал формирует крутящий момент, преобразуя сложное движение шатунов во вращательное и суммируя крутя­щие моменты отдельных цилиндров. Вал — полноопорный штам­пованный из низкоуглеродистой высококачественной легированной стали 18ХНВА. Основными элементами коленчатого вала явля­ются коренные и шатунные шейки, щеки, носок и хвостовик. Кри­вошипы вала расположены под углом 120° попарно. Шатунные и коренные шейки полые. В щеках, соединяющих шатунные и ко­ренные шейки, выполнены радиальные отверстия, через которые сообщаются внутренние полосы шеек. В шейках просверлены от­верстия, через которые масло подается к шатунным и коренным подшипникам.

Внутренняя полость вала используется для подачи масла к шатунным и коренным подшипникам, в вал масло подается через полый хвостовик. Наиболее неблагоприятны условия для смазки подшипников, расположенных со стороны маховика. Внутренние полости шатунных шеек используются для дополнительной цент­робежной очистки масла. Отложения со стенок шеек снимаются при ремонте, для чего снимаются торцевые заглушки. На шлицах хвостовика коленчатого вала установлена кониче­ская шестерня привода механизма передач. Между седьмой и восьмой коренными шейками устанавливается шариковый упор­ный подшипник, который воспринимает осевые нагрузки, возни­кающие на хвостовике от конической шестерни. Носок коленчато­го вала уплотняется посредством установки маслосбрасывающих кольца и лабиринтного уплотнения.

Маховик улучшает равномерность хода двигателя. Он крепит­ся на шлицах носка коленчатого вала. Точное положение махо­вика на носке обеспечивается совмещением радиальных отверстий на ступице и носке. На ободе маховика нанесены градуировка и метки положения поршней в верхней мертвой точке. На ободе маховика имеется зубчатый венец для привода стартером при пуске.

В щатунно-поршневую группу входят шатуны, поршни, поршневые пальцы, порш­невые кольца и заглушки.

Поршень обеспечивает процессы газообмена и воспринимает силу давления газов, передавая ее на палец и шатун во время рабочего хода. Он изготовлен методом горячей штамповки из дюр­алюминиевого сплава основными элементами поршня являются днище, головка (уплотняющая часть) и юбка (направляющая часть).

На наружной стороне днища поршня выполнен выступ торои­дальной формы. Это способствует образованию воздушного вихря при сжатии воздуха в целях улучшения смесеобразования. На го­ловке проточены четыре канавки для поршневых колец. На на­правляющей части выполнены бобышки, в которые устанавлива­ется поршневой палец, ниже бобышек, проточена канавка для ниж­него маслосъемного кольца.

Поршневой палец передает усилия от поршня на шатун. Па­лец - стальной, пустотелый, устанавливается в бобышках на пла­вающей посадке (при работающем двигателе) и с натягом (при холодном двигателе). Это позволяет избежать стуков вследствие большой разницы расширения бобышек и пальца, кроме того, пла­вающее положение способствует равномерному износу в сопря­жении палец — бобышки. От осевых смеще­ний палец удерживается заглушками, запрессованными в бо­бышки.

Поршневые кольца по назначению делятся на компрессионные (два верхних) и маслосъемные (остальные). Два верхних коль­ца - цилиндрические (прямоугольного сечения), по наружной поверхности покрыты пористым хромом, что улучшает приработку к зеркалу цилиндра. Верхнее кольцо испытывает наибольшую механическую и термическую нагрузки, поэтому оно изготовля­ется из стали, а остальные кольца - из легированного чугуна. Ма­слосъемные кольца снимают излишки масла с зеркала цилиндра при ходе поршня от ВМТ к НМТ и регулируют толщину масля­ного слоя при обратном ходе. Они имеют форму усеченного кону­са. Необходимо помнить, что цилиндрические кольца склонны к. залеганию при длительной работе на малых нагрузках. Залега­ние колец может привести к поломке дизеля, в том числе к за­клиниванию поршня в цилиндре.

В шатунную группу входят главный и прицепной шатуны, ша­тунные подшипники и детали крепления.

Шатуны осуществляют кинематическую и динамическую связь между поршнем и коленчатым валом. Они делятся на главные и прицепные. Главный шатун состоит из верхней головки, стерж­ня и нижней головки. Верхняя головка имеет отверстие, в кото­рое запрессована бронзовая втулка, являющаяся подшипником для поршневого пальца. В головке имеется пять отверстий для смазки и одно для стопорения бронзовой втулки. Стержень ша­туна - двутаврового сечения, такой профиль наиболее успешно работает на растяжение, сжатие и изгиб. Нижняя головка глав­ного шатуна - разъемная, соединение крышки с верхней частью головки осуществляется посредством гребенки и двух самотормо­зящихся штифтов. Такое соединение сложно по исполнению, но имеет высокую надежность. Нижняя головка главного шатуна имеет две проушины, к которым посредством пальца крепится неразъемная нижняя головка прицепного шатуна. Верхняя голов­ка прицепного шатуна аналогично верхней головке главного ша­туна.

1 Главный шатун 2 Прицепной шатун 3. Втулка 6. Палец 7. Ступенчатая трубка 8. Штифт вкладыша 11. Стопорный штифт 12. Вкладыш нижний 13. Соединительный штифт 14. Вкладыш верхний 15. Стопор