1. Кривошипно-шатунный механизм

Н азначение, схемы компоновок. Кривошипно-шатунный механизм служит для восприятия давления газов, возникающего в цилиндре, и преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение ко­ленчатого вала. Все детали кривошипно-шатунного механизма делятся на подвижные и не­подвижные. К неподвижным деталям относятся цилиндр, его го­ловка и картер. Подвижные детали - поршень с пальцем. шатун, коленвал и маховик. Цилиндры отлиты, как правило, в общем блоке с верхней частью картера. Материалом для бло­ков цилиндров служит серый чугун или алюминиевый сплав. Ци­линдры двигателей с жидкостным охлаждением выполняют с двойными стен­ками, причем внутренняя стенка обра­зует гильзу цилиндра. Полость между гильзой и наружной стенкой заполнена охлаждающей жидкостью. Часто гильзы цилиндров выполняют вставными, что позволяет использовать для рабочих поверхностей цилиндров дорогостоящие более износостойкие ма­териалы. Гильзы, непосредственно омы­ваемые охлаждающей жидкостью, назы­ваются мокрыми. У некоторых двигателей в верхнюю, наиболее изнашивае­мую зону гильзы впрессовывают встав­ки длиной 50 - 60 мм из износостойкого чугуна, что увеличивает срок службы. Внутренняя часть гильзы, называется зеркалом цилиндра. Головка блока цилиндров закрывает цилиндры сверху и служит для полного или частичного размещения камеры сго­рания. Головки блока цилиндров из­готовляют из алюминиевого сплава, бо­лее интенсивно отводящего тепло. Поршни: воспринимают значительные усилия от расши­ряющихся газов. Для уменьшения сил инерции, их массы должны быть наименьшими. Поршни для от­вода теплоты имеют внутренние ох­лаждающие ребра, одновременно повы­шающие их прочность. Поршни изготовлены из алюми­ниевого сплава. Они обладают прочностью, высокой теплопро­водностью и хорошими антифрик­ционными свойствами. Днище поршня выполняют плоским, выпуклым, вогнутым и фигурным. Юбка соприка­сается со стенками цилиндра и передает на них боковые усилия. Для лучшей приработки к цилиндрам поверхность юбки поршня покрывают тонким слоем олова. 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 уплотнительные (компрессионные) и маслосъемные. Порш­невые кольца чаще всего изготовляют из специального чугуна, иногда из ста­ли. Канавка верхнего наиболее нагружен­ного компрессионного кольца выполне­на в чугунной, залитой в поршень вставке. Для замедления изнашива­ния наружные цилиндрические поверх­ности двух верхних компрессионных ко­лец покрыты слоем пористого хрома. Маслосъемное кольцо состоит из двух стальных плоских хромированных дисков и двух расширителей - осевого и радиального.

Поршневые пальцы служат для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна. Пальцы полые, стальные. предпочтительнее плавающие пальцы. Шатуны соединяют поршни с кривошипами коленчатою вала, пере­дают коленчатому валу силу от давле­ния газов во время такта расширения, а при других тактах приводят поршень в движение. Шатуны изго­товляют горячей штамповкой из каче­ственных сталей. Для увеличения проч­ности стержень шатуна обычно выпол­няют двутаврового сечения, расширяю­щимся к низу. Нижнюю головку выпол­няют разъемной. От коленчатого вала приво­дятся в работу различные механизмы двигателя. Коленчатые валы изготовляют ковкой из легиро­ванных сталей или литьем из высокока­чественных чугунов. Основными частя­ми коленчатою вала являются. ко­ренные шейки, шатунные шейки, щеки, противовесы, служащие для разгрузки коренных подшипников от центробежных сил неуравнове­шенных масс; передняя часть вала, на которой крепятся шестерня привода механизма газораспределения, шкив ременной передачи и храповик для проворачивания вала вручную, задняя часть вала, заканчивающаяся фланцем для крепления маховика. Полости внутри шеек используют для подвода масла к подшипникам ва­ла, а также для центробежной очистки масла (грязеуловитель). Маховик уменьшает неравномерность вращения коленчатого вала, накапли­вает энергию во время рабочего хода, необходимую для вращения вала в тече­ние подготовительных тактов, и выво­дит детали кривошипно-шатунною ме­ханизма из мертвых точек. На обод маховика на­прессовывают зубчатый венец, предназ­наченный для пуска двигателя электри­ческим стартером.

2. ГРМ Механизм газораспределения служит для впуска в цилиндры го­рючей смеси (карбюраторные двигатели) или воздуха (дизели) и выпуска отработавших газов. Клапанные механизмы газораспреде­ления раз­деляются на механизмы с нижним и верхним расположением клапанов. В механизме газораспределения с нижним расположением к лапанов клапан размещен сбоку ци­линдра. Клапан состоит из тарелки и стержня. На тарелке выполнен конусный поясок, который, когда клапан закрыт, плотно прижимается пружиной к седлу, имеющему также конусную поверхность. Пружина, закрепленная на стержне кла­пана, одним концом упирается в шайбу, а другим - в тело цилиндра. Кулачок приводится во враще­ние от коленчатого вала зубчатыми колесами и. Пере­даточное отношение зубчатой пары должно быть 2: 1 Когда выступ кулач­ка сходит с толкателя, пружина плотно прижимает клапан к седла. тем самым герметизируя внутреннюю полость ци­линдра. В механизме газораспределения с верхним расположением клапанов клапан находится над ци­линдром. В этом механизме используются дополнительно детали штанга и коромысло. Клапаны работают в условиях высокой температуры. Для плот­ной посадки клапана на седло необходим тепловой за­зор (0,15 - 0,3 мм). Для регулировки этого зазора, имеются регулиро­вочные болты. При верхнем расположении клапанов может быть увеличена степень сжатия и улучшено наполнение цилиндров дви­гателя горючей смесью. Фазы газораспределения. Продолжи­тельность открытия впускных и вы­пускных клапанов, выраженная в граду­сах угла поворота коленчатого вала относительно мертвых точек, называет­ся фазами газораспределения. Чтобы улуч­шить наполнение цилиндров и их очист­ку, время впуска и выпуска стремятся увеличить, поэтому продолжительность фаз впуска и выпуска делают больше 180 за счет того, что моменты открытия и закрытия клапанов не совпадают с положениями поршня в ВМТ и НМТ. Впускной клапан открывается за 10- 30° до мо­мента достижения поршнем ВМТ. За­крывается впускной клапан после 40-70° с момента достижения поршнем НМТ. Фаза впуска у двигателя в среднем составляет 230-280. Примерно такая же продолжитель­ность фазы выпуска. Выпускной клапан открывается за 40 - 60° до достижения поршнем НМТ.

Закрывается выпускной клапан через 15 - 20 после прохождения ВМТ, что позволяет использовав повышенное давление в цилиндре в конце выпуска для улуч­шения очистки его от отработавших газов. Явление открытия обоих клапанов одновременно назы­вается перекрытием клапанов. Впускные и выпускные клапаны обычно отличаются размерами головок, их изгото­вляют из различных сталей. У впускных клапанов для лучшего наполнения ци­линдров размеры головок больше, чем у выпускных. Выпускные клапаны, рабо­тающие в более напряженных темпера­турных условиях, выполняют из жаро­прочных сталей. Клапан устанавливают в головке блока цилиндров в направляющей. К седлу, впрессованно­му в головку блока, клапан прижи­мается пружиной. Выпускные клапаны иногда для улучшения отвода теплоты имеют натриевое охлаждение. Распределительный вал куют из ста­лей или отливают из чугу­на. Опорные шейки распределительного вала вращаются в стальных, залитых антифрикционным сплавом втулках, которые запрессовывают в гнезда блока или картера. Профиль кулачка обеспечивает не­обходимые подъем и опускание клапана соответственно продолжительности его открытия Кроме кулачков как одно целое с валом выполнены эксцентрик привода топливною насоса и шестер­ня привода распределителя зажига­ния и масляного насоса. Привод распределительного вала ча­ще всего выполняется зубчатым или цепным. Натяжение цепи осуществляется баш­маком, на который воздействует пружина натяжного устройства. Для гашения колебаний ведущей ветви цепи имеется успокоитель. На некоторых двигателях располо­женные на головках блока распредели­тельные валы приводятся во вращение зубчатыми ремнями, изготовленными из синтетических материалов. Зубчатые ремни работают бесшумно и не нуждаются в смазке. Толкатели передают движение от ку­лачков распределительного вала штангам. Штанги передают усилия от толкате­лей к коромыслам. Штанги изготовляют из стали или алюминиевого спла­ва. Коромысла представляют собой двуплечие рычаги, качающиеся на осях. Положение коромысел на оси фикси­руют распорные пружины. В полую ось коромысел через одну из стоек пода­ется под давлением масло для смазы­вания втулок коромысел. Плечо ко­ромысла, обращенное к штанге, имеет регулировочный винт с контргайкой для регулирования теплового зазора. Чтобы уменьшить ход толкателя и штанги, плечо коромысла, обращен­ное к ним, делается короче плеча, дей­ствующего на клапан.