
Введение.
Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) можно считать «скелетом»
двигателя. В КШМ действуют силы инерции поступательно движущихся
масс (ПДМ) и вращательно движущихся масс (ВДМ). Силы инерции ПДМ
вызывают массы поршневой группы (поршень – кольца – палец – верхняя
часть шатуна). Силы инерции ВДМ вызывают массы шатунной шейки,
щёк коленчатого вала и нижней части шатуна.
Правильная эксплуатация двигателя крайне необходима, т.к. его ремонт
– достаточно трудоёмкий и дорогостоящий процесс. И к КШМ это относит-
ся в первую очередь.
Для отечественных автомобилей ресурс двигателя составляет приблизи-
тельно 150 – 200 тыс. км пробега и несколько больше – для иномарок.
Первый фактор, уменьшающий ресурс двигателя – частые перегрузки авто-
мобиля. Вторым фактором, влияющим на срок службы двигателя, является
движение с максимально возможной скоростью длительное время. Третий
фактор, ускоряющий износ двигателя, – экология. Грязный воздух и гряз-
ные дороги укорачивают жизнь не только человеку, но и разрушающе дей-
ствуют на структуру металла, уменьшая ресурс двигателя. Поэтому необхо-
димо вовремя производить замену фильтров, по мере возможности приме-
нять чистые масла и бензин, следить за внешним видом двигателя автомо-
биля.
Практика показывает, что стуки и резкие шумы могут быть вследствие
износа поршневых пальцев, отверстий в бобышках поршней и во втулках
верхних головок шатунов, износа вкладышей шатунных и коренных под-
шипников. Они появляются и при задирах поверхностей цилиндров и
поршней, а также при увеличении тепловых зазоров в приводе клапанов
или поломке клапанных пружин.
Назначением ТО-1 и ТО-2 является выявление и предупреждение отка-
зов и неисправностей механизмов и систем двигателя путём своевременно-
го выполнения контрольно-диагностических, смазочных, крепёжных, регули-
ровочных и других работ.
Значительный объём работ при ТО-1 приходится на контроль и восста-
новление затяжки резьбовых соединений, крепящих оборудование, трубо-
проводы и приёмные трубы глушителя, а также сам двигатель на опорах.
При ТО-2 проверяют и при необходимости подтягивают крепление го-
ловки блока цилиндров ГБЦ, регулируют тепловые зазоры в механизме га-
зораспределения. Проверяют и регулируют натяжение ремней привода ге-
нератора и т.п.
Смазочные работы при ТО выполняются в соответствии с таблицей
(картой) смазки.
Цель данной работы – приобретение теоретических знаний о техноло-
гии и оборудовании технического обслуживания и диагностике КШМ дви-
гателя.
Для выполнения этой цели необходимо решить следующие задачи:
1) изучить техническую и справочную литературу;
2) изучить методику проведения технического обслуживания и диагностики
КШМ двигателя, а также применяемое оборудование и инструменты;
3) сделать выводы.
1 НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП РАБОТЫ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО
МЕХАНИЗМА (КШМ).
Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) предназначен для преобразо-
вания возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре во враща-
тельное движение коленчатого вала двигателя.
У четырёхцилиндрового двигателя КШМ состоит из:
- блока цилиндров с картером,
- головки блока цилиндров,
- поддона картера двигателя,
- поршней с кольцами и пальцами,
- шатунов,
- коленчатого вала,
- маховика.
В состав КШМ двигателя входит две группы деталей: неподвижные и
подвижные.
К неподвижным деталям относятся блок цилиндров, служащий основой
двигателя, цилиндр, головки блока или головки цилиндров и поддон кар-
тера.
Подвижными деталями являются поршни с кольцами и поршневыми
пальцами, шатун, коленчатый вал, маховик.
У V-образных двигателей блок цилиндров представляет собой массив-
ный литой корпус, снаружи и внутри которого монтируются все механиз-
мы и системы. Блок цилиндров объединяет в себе не только цилиндры и
шатунно-поршневую группу, но и другие системы двигателя. Он является
основой двигателя, в которой есть множество литых каналов и сверлений,
подшипников и заглушек. Именно в блоке цилиндров вращается (на под-
шипниках) коленчатый вал. Во внутренних полостях блока циркулирует
жидкость системы охлаждения, там же проходят и масляные каналы систе-
мы смазки двигателя. Большая часть из навесного оборудования двигателя
монтируется, опять же, на блоке цилиндров.
Преимущественное применение в двигателях мокрых гильз связано с
тем, что они обеспечивают лучший отвод тепла. Это повышает работоспо-
собность и срок службы деталей цилиндро-поршневой группы, при этом
снижаются затраты, связанные с ремонтом двигателей в процессе эксплуа-
тации.
Шатун служит для соединения поршня с кривошипом коленчатого ва-
ла и обеспечивает при такте рабочего хода передачу усилия от давления
газов на поршень к коленчатому валу, а при вспомогательных тактах
(впуск, сжатия, выпуск), наоборот, от коленчатого вала к поршню. При
работе двигателя шатун совершает сложное движение. Он движется воз-
вратно-поступательно вдоль оси цилиндра и качается относительно оси
поршневого кольца.
Для лучшей уравновешенности КШМ разница в массе шатунов не
должна превышать 6 – 8 г. В V-образных двигателях на каждой шатунной
шейке коленчатого вала расположены два шатуна. В этих двигателях для
правильной сборки шатунно-поршневой группы поршни и шатуны устанав-
ливают строго по меткам.
Коленчатый вал воспринимает силу давления газов на поршень и силы
инерции возвратно-поступательно движущихся масс КШМ.
Силы, передающиеся поршнями на коленчатый вал, создают крутящий
момент, который при помощи трансмиссии передаётся на колеса автомо-
биля.
Маховик служит для обеспечения вывода поршней из мёртвых точек,
более равномерного вращения коленчатого вала многоцилиндрового двига-
теля при его работе на режиме холостого хода, облегчение пуска двигате-
ля, снижение кратковременных перегрузок при трогании автомобиля с мес-
та и передачи крутящего момента агрегатам трансмиссии на всех режимах
работы двигателя.
Детали КШМ воспринимают большое давление (до 6...8 МПа) газов,
возникающих при сгорании топлива в цилиндрах, а некоторые из них, кро-
ме того, работают в условиях высоких температур (350° и выше) и при
большой частоте вращения коленчатого вала (свыше 2000 об/мин). Чтобы
детали могли удовлетворительно работать длительное время (не менее 8...9
тысяч часов) в таких тяжёлых условиях, обеспечивая работоспособность
двигателя, их изготавливают с большой точностью из высококачественных
прочных металлов и их сплавов, а детали из чёрных металлов (сталь, чу-
гун), кроме того, подвергают термической обработке (цементации, закалке).
Из рабочего цикла двигателя видно, что полезная работа совершается
только в течение рабочего хода, а остальные три такта являются вспомога-
тельными. Для равномерности вращения коленчатого вала на его конце
устанавливают маховик, обладающий значительной массой. Маховик полу-
чает энергию при рабочем ходе и часть её отдаёт на совершение вспомо-
гательных тактов.
Техническое обслуживание КШМ двигателя заключается в проверке
технического состояния, выявлении неисправностей и их устранении, под-
тяжке креплений головки блока цилиндров и других резьбовых соедине-
ний.
2 ВОЗМОЖНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ КШМ, ПРИЧИНЫ, ПРИЗНАКИ
И СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ.
2.1 ИЗНОС КОРЕННЫХ И ШАТУННЫХ ШЕЕК КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА
И ИХ ПОДШИПНИКОВ.
Причины неисправности:
- ослабление крепления крышек подшипников;
- применение масла несоответствующего сорта;
- ослабление крепления маховика на валу;
- естественный износ сопряженных поверхностей.
Признаки неисправности: глухие стуки, которые прослушиваются при
переходе на большую частоту вращения.
Для устранения неисправности необходимо:
- расточить коленчатый вал под очередной ремонтный размер и заменить
вкладыши;
- подтянуть болты крепления маховика и зашплинтовать их;
- заменить масло в соответствии с инструкцией по эксплуатации.
2.2 ИЗНОС ПОРШНЕВЫХ ПАЛЬЦЕВ, ОТВЕРСТИЙ В БОБЫШКАХ
ПОРШНЕЙ ИЛИ БРОНЗОВЫХ ВТУЛОК В ВЕРХНИХ ГОЛОВКАХ
ШАТУНОВ.
Причины неисправности:
- применение масла несоответствующего сорта;
- предельный износ сопряжённых поверхностей;
- некачественная обработка сопряжённых поверхностей.
Признаки неисправности: звонкие металлические звуки при резком
изменении частоты вращения коленчатого вала.
Для устранения неисправности необходимо: заменить масло и изно-
шенные детали.
2.3 ИЗНОС ПОРШНЕЙ И ГИЛЬЗ ЦИЛИНДРОВ, УМЕНЬШЕНИЕ
КОМПРЕССИИ В ЦИЛИНДРАХ.
Причины неисправности:
- длительная работа двигателя с большими нагрузками;
- частый перегрев двигателя;
- естественный износ сопряжения;
- износ поршневых колец.
Признак неисправности:
- щёлкающие звуки, которые прослушиваются при запуске и прогреве
двигателя;
- признаком падения компрессии является лёгкое проворачивание карбюра-
торного двигателя пусковой рукояткой, падение мощности, дымный вы-
хлоп, повышенный расход моторного масла, неплотное прилегание кла-
панов, прогорание прокладки головки блока цилиндров.
Для устранения неисправностей необходимо:
- заменить изношенные поршни и кольца;
- очистить кольца и канавки поршня от нагара;
- очистить посадочные фаски клапанов и их сёдел, а при необходимости
отрегулировать зазоры в клапанах;
- заменить прогоревшую прокладку головки блока цилиндров, подтянуть
гайки крепления головки блока цилиндров.
При значительных изнашиваниях и поломках детали КШМ восстанав-
ливают или заменяют. Эти работы, как правило, выполняют, отправляя в
централизованный ремонт.
Закоксование поршневых колец в канавках можно устранить без раз-
борки двигателя. Для этого в конце рабочего дня, пока двигатель не остыл,
в каждый цилиндр через отверстие для свечей зажигания заливают по 20 г
смеси равных частей денатурированного спирта и керосина. Утром двига-
тель пускают и после его работы 10 – 15 мин на холостом ходу останавли-
вают и заменяют масло.
Диагностирование КШМ производится на посту Д-2 при выявлении по-
ниженных тяговых качеств, замеренных во всех цилиндрах автомобиля на
стенде тягово-экономических качеств.
Рис.1. Компрессия – проверка.
Компрессию двигателя определяют при вывернутых свечах у прогрето-
го двигателя при t = 70 – 80°С и полностью открытых воздушных и дрос-
сельных заслонках. Установив резиновый наконечник компрессометра (см.
рисунок 1) в отверстие свечи проверяемого цилиндра, нужно провернуть
коленчатый вал стартером на 10 – 15 оборотов и записать показания моно-
метра. Компрессия должна быть для исправного автомобиля 0,75 – 0,80 мПа.
Разница в показателях между цилиндрами не должна быть более 0,07 – 0,1
мПа.
Рис.2. Компрессометр.