Одна из немаловажных деталей автомобиля - кривошипно-шатунный механизм, который служит для превращения возвратно-поступательных движений в движение коленчатого вала, и наоборот. Его применение распространяется на четырехцилиндровые двигатели внутреннего сгорания, поршневые компрессоры и насосы. Как и в любом другом механизме, в нем присутствуют сложные детали – блок цилиндров и его головки, которые имеют сложную форму. Вследствие этого, их изготавливают литьем. Подробнее, про устройство кривошипно-шатунного механизма двигателя, можно узнать из этой статьи.
Блок цилиндров – фундаментальная деталь двигателя. К нему фиксируются все детали и механизмы. Цилиндры же, непосредственно в данном блоке, располагаются V-образно, под углом 900. Головка цилиндра, в свою очередь, затянута крышкой, изготовленной из алюминия, уплотненной прокладкой.
Снизу поддоном закрывается картер двигателя, к которому он крепится болтами, герметизируя их прокладкой. Он защищает картер от попадания мелкой пыли и грязи. Также, его используют в качестве резервуара для масла.
Рассмотрим каждую деталь КШМ в отдельности.
Головка цилиндров
Каждый цилиндр по отдельности закрывается алюминиевой головкой, которая фиксируется, относительно блока, двумя штифтами и четырьмя болтами. Каждая из них снабжена клапанным механизмом, который закрыт алюминиевыми крышками, под которыми размещена уплотнительная прокладка; и форсункой.
Цилиндро-поршневые группы
В данную группу входят несколько деталей:
- 1. Поршень.
Поршень включает в себя следующие составляющие: юбка поршня, днище поршня, бобышка, Т-образный разрез. Принцип действия его очень прост – поршень передает давление газов шатуну и коленчатому валу через поршневой палец.
Поршень должен быть устроен так, чтобы между ним и цилиндром был зазор, обеспечивающий исключение стука, и заклинивания поршня после запуска двигателя. Также, он не должен перегреваться, т.к. прогорает днище поршня, что приводит к его заклиниванию. Во избежание этого, необходимо охлаждать его внутреннюю поверхность.
Юбка поршня представляет собой овальный цилиндр в поперечном сечении, и конический – по высоте. На ней выполняют разрез для улучшения собственных качеств упругости.
Также, в средней части самой юбки находятся проемы под поршневой палец.
- 2. Поршневые кольца
Изготавливаются из чугуна, сплавленного с никелем, молибденом, хромом и другими металлами. Предназначены для уплотнения, отвода тепла от поршня, удаления излишек масла со стенок цилиндра.
Поршневые кольца бывают двух видов:
1) Компрессионные кольца, работающие – уплотняют поршень в гильзе цилиндров, и предотвращает прорыв газов через зазор между юбкой поршня и стенкой гильзы. Поверхность подвергают пористому хромированию, т.к. работают они в тяжелых условиях (нагреваются до 225-2750С).
2) Масло-съемные кольца – удаляют излишки масла со стенок гильз, и не допускают попадания его в камеры сгорания. Имеет коническую, скребковую, пластинчатую формы. Поверхность покрывается тонким слоем олова или молибдена.
- 3. Поршневые пальцы
Представляют собой короткую стальную трубку, и изготовляются из сталей, сплавленных с никелем и хромом. Цель их использования – соединить с их помощью поршень и шатун. Поверхность полируется, обрабатывается с высокой точностью, укрепляются токами высокой частоты, цементируется или азотируется.
Поршневые пальцы различаются по способу соединения их с верхней головкой шатуна:
1) Пальцы плавающего типа. Между втулкой и бобышкой поршня палец располагается с небольшим натягом, устанавливается в верхнюю головку шатуна
2) Пальцы, запрессованные в верхнюю головку шатуна. В бобышках перемещаются свободно, а в головке шатуна – с немалым натягом. Это способствует неподвижному положению пальца.
Шатун
С помощью этой детали соединяют поршень с коленчатым валом.
Его основные составляющие:
- стержень;
- разъемная нижняя головка;
- верхняя головка.
Сам шатун изготовлен из углеродистой стали, в головке находятся одна или две втулки, состоящие из оловянной бронзы. В нижней крышке – стальные вкладыши, покрытые слоем антифрикционного сплава.
Крышку и шатун нумеруют порядковым номером цилиндра. Изготовители шатуна предусмотрели, чтобы нижняя головка давала возможность выжимать поршень с шатуном из верхней части цилиндра. Ее вместе с крышкой крепят между собой двумя болтами, под крышки которых помещают стопорные шайбы с ушками, гайки с резьбой.
Коленчатый вал
Преобразует, переданные от поршня шатуна, усилия в крутящий момент. Состоит из коренных и шатунных шеек, щеки, фланца, носка. Шатунная шейка с щеками образует кривошип вала. Колена на валу распределены таким образом, чтобы рабочие ходы чередовались равномерно.
В современных легковых автомобилях частота вращения коленчатого вала составляет 4500-бссс мин-1, при этом возникают большие силы инерции, которые действую на шатунные шейки. Это действие совершают подшипники, которые создают их ускорение и изнашивание. Противовесы служат для разгрузки подшипников от центробежных сил.
Наклонные каналы соединяют шатунные и коренные шейки, также служат для подвода масла к коренным и шатунным подшипникам. На шатунных шейках высверливают грязеуловители, в которых, под действием центробежной силы, откладываются тяжелые продукты и остатки изнашивания из масла. Чтобы очистить данную грязь, необходимо разобрать двигатель, и вывернуть пробки.
