Практическое занятие №1: Работа механизмов и систем двигателя внутреннего сгорания. Учебный вопрос №1: Работа механизмов и систем двигателя.

1 Назначение, устройство и принцип работы

кривошипно-шатунного механизма (КШМ)

Кривошипно-шатунный механизм двигателя предназначен для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршней, воспринимающих давление газа, в такте рабочего хода, во вращательное движение коленчатого вала.

КШМ состоит из двух групп деталей:

• неподвижные

• подвижные.

К неподвижным деталям КШМ двигателя относятся:

• блок цилиндров (блок-картер)

• гильзы цилиндров

• головки блока цилиндров

• прокладки головки блока цилиндров

• крышка головки блока цилиндров.

К подвижным деталям КШМ двигателя относятся:

• коленчатый вал

• маховик

• шатуны

• поршневая группа, которая состоит из:

а) поршня;

б) поршневых колец;

в) поршневого пальца.

1.1 Устройство и работа кшм зил-131

Неподвижные детали КШМ

Блок цилиндров - деталь двигателя, объединяющая все цилиндры двигателя в один общий узел.

Картером двигателя называют корпусную деталь двигателя, в которой размещаются и работают коленчатый вал и шатуны.

На двигателе ЗИЛ-131 блок цилиндров и картер объединяют в одну деталь и она носит название блок-картер.

Блок-картер двигателя ЗИЛ-131 отлит из серого чугуна. Плоскость разъема между картером и поддоном картера опущена ниже коленчатого вала для повышения жесткости и прочности блок-картера. В блок-картере имеются пять поперечных ребристых перегородок, в которых расположены гнезда для коренных подшипников коленчатого вала и гнезда подшипников распределительного вала.

В блок-картере выполнен ряд каналов для обеспечения циркуляции масла в системе смазки двигателя. К ним относятся:

1. Два продольных магистральных канала;

2. Канал для подачи масла от насоса в распределительную камеру;

3. Канал для подвода масла к масляному насосу;

4. Поперечные каналы в перегородках картера для подвода масла к трущимся деталям двигателя;

5. Продольный канал всасывающей магистрали насоса.

Р ис.1. Блок-картер

1-картер; 2-отверстие под коленчатый вал; 3-отверстие под распределительный вал; 4- каналы подвода охлаждающей жидкости; 5-гильзы

Кроме того, блок-картер имеет ряд полостей и каналов для циркуляции охлаждающей жидкости:

В передней части блока двигателя устанавливают отлитую из алюминиевого сплава крышку распределительных шестерен, на которой крепится к фланцу центробежный датчик ограничителя числа оборотов коленчатого вала двигателя.

Сзади к блоку двигателя крепят чугунный картер сцепления, а снизу к картеру крепят отлитую из алюминиевого сплава крышку. По бокам картер имеет опоры для крепления двигателя к раме.

Гнезда коренных подшипников коленчатого вала закрепляются крышками. Снизу картер закрывается поддоном, который одновременно является местом хранения основного запаса масла в системе смазывания двигателя.

Гильзы цилиндров являются направляющими поршней и ограничивают объем рабочих камер цилиндров.

В блок цилиндров двигателя ЗИЛ-131 вставляются гильзы мокрого типа, выполненные из специального чугуна. В верхнюю часть гильз для повышения коррозийной устойчивости запрессованы вставки из коррозийно-стойкого чугуна. Кроме того, в верхней части гильз имеются бурты, которыми они упираются на блок цилиндров (0,02-0,15 мм). Уплотнение гильз в нижней части осуществляется резиновыми кольцами.

Г оловки блоков цилиндров закрывают цилиндры и ограничивают сверху объем камеры сгорания, головки служат для крепления клапанного механизма, для размещения свечей.

Рис.2. Головка блока цилиндров

В головке размещаются каналы для циркуляции охлаждающей жидкости. На левый и правый ряд двигателя ЗИЛ-131 соответственно устанавливают левую и правую головки. Головки отлиты из алюминиевого сплава. В головках цилиндров запрессованы чугунные направляющие втулки клапанов и седла клапанов. Снизу каждая головка цилиндров имеет по четыре камеры сгорания. Каждую головку крепят в блоку болтами.

Прокладка у двигателя ЗИЛ-131 – плоскость стыка головки блока и блока уплотнена сталеасбестовой прокладкой.

Подвижные детали КШМ

Поршни служат для восприятия усилия газов при рабочем ходе

Для интенсивного отвода тепла поршень отлит из специального алюминиевого сплава. Для лучшей приработки и уменьшения потерь на трение поршень покрывают тонким слоем олова.

Поршень состоит из:

• днища;

• головки;

• юбки.

Рис.3. Шатунно-поршневая группа

1- поршень; 2-кольца; 3-вставка; 4-отверстие для смазки; 5-гайка; 6-шплинт; 7- крышка шатуна; 8- нижняя головка; 9-шатунный болт; 10-стопорное кольцо; 11-поршневой палец; 12-верхняя головка шатуна; 13-втулка; 14-стержень шатуна

На внешней поверхности головки поршня и юбке проточены канавки для установки поршневых колец. Верхняя часть поршня называется уплотнительным пояском, т.к. размещенные здесь поршневые кольца предотвращают прорыв газов через зазоры между поршнем и цилиндром. На внутренней стороне юбки имеются приливы называемые бобышками, в которых сделаны отверстия для установки пальца и проточены кольцевые канавки для стопорных колец. Поршни двигателя ЗИЛ-131 имеют поперечные прорези под головкой, а на юбке выполнен Т-образный разрез для температурной компенсации.

Поршневые кольца уплотняют полость цилиндра, не допускают прорыва газов в картер двигателя и попадания масла в камеру сгорания.

В соответствии с назначением они делятся на:

• компрессионные;

• маслосъемные.

Комплект поршневых колец ЗИЛ-131 состоит из:

• трех чугунных компрессорных колец;

• одного составного маслосъемного кольца, собранного из стальных деталей.

Канавка верхнего, наиболее нагруженного компрессорного кольца, выполнена в чугунной, залитой в поршень вставке. Для замедления изнашивания наружные цилиндрические поверхности двух верхних компрессорных колец покрыты слоем пористого хрома.

Маслосъемное кольцо состоит из:

• двух стальных плоских хромированных дисков;

• двух расширителей осевого и радиального.

Между разрезными концами колец (замками) должен быть зазор в пределах 0,15-0,5 мм.

Поршневой палец служит для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна. Палец полый, стальной, плавающего типа. Поршневые пальцы изготавливают с большой точностью и устанавливают в отверстия бобышки поршня с натягом 0,0025-0,0075 мм, а во втулку верхней головки шатуна с зазором 0,0045-0,0095 мм. Номинальный диаметр пальца находится в пределах 28-27,99 мм.

Шатун двигателя кованный, стальной, двутаврового сечения. Верхняя головка шатуна цельная, имеет отверстие для поступления масла. В головку запрессована бронзовая разрезная втулка. Нижняя головка шатуна разъемная, ее крышка крепится двумя изготовленными из высококачественной стали болтами.

К оленчатый вал работает в условиях больших и переменных по направлению нагрузок, высокое давление сгорания вызывает в вале значительные деформации изгиба, большие нагрузки на вал возникают вследствие сил инерции возвратно-поступательно движущихся и вращающихся масс КШМ и от передачи крутящего момента.

Рис.4. Коленчатый вал

1-передний конец вала; 2-грязеуловитель; 3-шатунные шейки; 4-противовесы; 5-маслоотражатель; 6-фланец; 7-коренные шейки; 8-щека

Коленчатый вал кованный, стальной, пятиопорный. Коренные и шатунные шейки вала закалены. Вал имеет пять коренных шеек и четыре шатунные шейки, которые соединены между собой восемью щеками, шесть из которых имеют противовесы.

Для уплотнения носка коленчатого вала в крышке распределительных шестерен устанавливают сальник. Между шестерней и буртом первой коренной шейки вала находится распорно-упорная шайба.

Осевая фиксация коленчатого вала относительно блока цилиндров при нагревании и тепловом расширении вала обеспечивается установкой у переднего коренного подшипника двух упорных шайб.

Для подачи масла от коренных подшипников к шатунным в валу имеются каналы, а внутри шатунных шеек располагается центробежная ловушка для очистки масла.

Взаимозаменяемые тонкостенные вкладыши изготавливают из стальной ленты, залитой антифрикционным сплавом на алюминиевой основе с 25-30% олова. В качестве коренных подшипников коленчатого вала двигателя ЗИЛ-131 применяют тонкостенные вкладыши. Вкладыши также изготавливают из сталеалюминевой ленты.

В заднем коренном подшипнике двигателя ЗИЛ-131 для предотвращения утечки масла устанавливается:

• резиновый каркасный сальник;

• резиновые уплотнительные прокладки;

• деревянные боковые уплотнители.

На задней коренной шейке коленчатого вала имеется маслосбрасывающий гребень и маслосгонные витки. Для стока масла имеются дренажные канавки.

Маховик отлит из чугуна и имеет стальной зубчатый венец, используемый для пуска двигателя стартером.

Коленчатый вал в сборе с шестерней, ступицей шкивов, маховиком, сцеплением динамически сбалансирован.