2. Типи кривошипно-шатунних механізмів, основні поняття і позначення

У практиці конструювання поршневих двигунів внутрішнього згоряння застосовують такі типи кривошипно-шатунних механізмів (КШМ):

а) центральний (аксіальний), в якому вісь циліндра і колінчастого вала лежать в одній площині (рис.12.1,а);

Рисунок 12.1 - Схеми кривошипно-шатунних механізмів

б) дезаксіальний (рис.12.1,б), в якому вісь циліндра зміщена відносно осі колінчастого вала на деяку величину е , яка називається дезаксажем і не перевищує 10 % величини ходу поршня.

При використанні дезаксіального КШМ є такі переваги:

- збільшується відстань між колінчастим і розподільним валами, а тому збільшується простір для переміщення нижньої головки шатуна;

- перерозподіляється навантаження на ході розширення і стиску, що дозволяє рівномірно зношуватися циліндрам двигуна;

- при однакових радіусах кривошипа до довжини шатуна зростає хід поршня, що забезпечує менше утворення токсичних складових у відпрацьованих газах;

- підвищується при інших рівних умовах робочий об’єм циліндрів двигуна і відповідно потужність.

в) кривошипно-шатунні механізми V- подібних двигунів, в яких нижні головки шатунів можуть безпосередньо з'єднуватися з шатунною шийкою колінчастого вала (рис.12.1,в) або один шатун, який називається причіпним, може приєднуватися до нижньої головки другого шатуна (рис.1,г).

Різновидом центрального КШМ є механізм зі зміщенням (1,5...2 мм) осі поршневого пальця відносно осі циліндра проти напрямку обертання колінчастого вала. Більш докладно розглянемо схему центрального кривошипно-шатунного механізму (рис.12.2), який в нинішній час найбільш поширений в автомобільних двигунах. На цій схемі приведені основні позначення:

Рисунок 12.2 - Схема центрального КШМ

А - вісь поршневого пальця; В - вісь шатунної шийки; О - вісь колінчастого вала;

А' - верхня мертва точка; А" - нижня мертва точка; S_x - поточне переміщення поршня; - кут повороту кривошипа (ОВ), який відраховується від осі циліндра (А'О) в напрямку обертання колінчастого вала за годинниковою стрілкою; - кут відхилення осі шатуна (АВ) від осі циліндра; - кутова швидкість обертання колінчастого вала; R = ОВ - радіус кривошипа; S =2R - хід поршня; L_ш= АВ - довжина шатуна.

- відношення радіуса кривошипа до довжини шатуна - величина, яка характеризує геометричні розміри КШМ (0,24…0,31).

Максимальне прискорення поршня 10 000м/с²

Відношення поршня до діаметра циліндра. Хід поршня S діаметр циліндра D, основні розміри циліндра двигуна. В автомобільних двигунах D = 70…130 мм. Відношення S/D є одним із основних параметрів визначаючих розміри і масу двигуна. В сучасних двигунах відношення S/D = 0,8…1,2.

Коли S/D > 1, двигуни називаються довгохідними; при S/D < 1 – двигуни називають короткохідними.

У високо обертових двигунів S/D бажано зменшувати для утримування помірної швидкості поршня, збільшення механічного ККД, зниження розмірів в напрямку вісі циліндрів і підвищення жорсткості колін валу.