Т.7. КРИВОШИПНО-ШАТУННИЙ МЕХАНІЗМ

Ключові слова та поняття

Циліндр

Блок циліндрів

Картер

Блок-картер

Гільза циліндра

Мокра гільза

Суха гільза

Дзеркало циліндра

Піддон картера (масляний піддон, нижній картер)

Головка циліндра

Прокладка головки блоку

Поршень

Компресійні кільця

Маслознімні кільця

Поршневий палець

Шатун

Колінчастий вал

Повноопорний колінчастий вал

Неповноопорний колінчастий вал

Противага

Маховик

Вхідна інформація

Приступаючи до вивчення даної теми, ВАМ необхідно відновити в пам’яті знання з минулих періодів навчання:

• з курсу «Фізики»: механіка руху поршня у циліндрі, тертя;

• з курсу «Деталі машин»: підшипники ковзання;

• з курсу «Основи газової динаміки»: лабіринтні ущільнення.

Зміст теми

§ 1. Загальна конструкція КШМ

§ 2. Нерухомі деталі КШМ

§ 2.1. Циліндр

§ 2.2. Картер

§ 2.3. Головка циліндрів

§ 3. Рухомі деталі КШМ

§ 3.1. Поршень

§ 3.2. Поршневі кільця

§ 3.3. Поршневий палець

§ 3.4. Шатун

§ 3.5. Колінчастий вал

§ 3.6. Підшипники колінчастого вала

§ 3.7. Маховик

§ 4. Балансування ДВЗ

§ 5. Тенденції розвитку КШМ

Тематичний зміст

§ 1. Загальна конструкція кшм

Кривошипно-шатунний механізм (КШМ)  призначений для перетворення зворотно-поступового руху поршнів у обертальний рух колінчастого вала.

КШМ визначає тип ДВЗ за розташуванням циліндрів (рядний, V-подібний — див. тему  Т.1).

КШМ складається з нерухомих деталей — циліндрів, картера, головки циліндрів та рухомих — поршневої групи, шатунної групи, колінчастого вала, маховика.

Поршнева група включає поршень, поршневі кільця (компресійні та маслознімні), поршневий палець, стопорні кільця (для пальців плаваючого типу). У шатунну групу входять шатун, шатунні вкладиші, шатунні болти (шпильки) з гайками.

Більш детально будову зображено на рис. 1.

Рис. 1. Кривошипно-шатунний механізм ДВЗ ВАЗ:

1 — нижня кришка підшипника колінчастого вала, 2 — опора, 3,9 — порожнини, 4,5 — прокладки, 6 — кришка головки блоку, 7 — горловина, 8 — головка блоку, 10 — картер, 11 — блок циліндрів, 12-16, 20 — приливи, 17,33 — отвори, 18,19 — кільця, 21 — канавки, 22 — головка поршня, 23 — днище поршня, 24 — поршень, 25 — юбка поршня, 26 — поршневий палець, 27 — шатун, 28 — верхня головка шатуна, 29 — стержень шатуна, 30 — нижня головка шатуна, 31,42 — болти, 32,44 — вкладиші підшипників, 34 — колінчастий вал, 35 — передній кінець (носок) колінчастого вала, 36 — корінні шийки колінчастого вала, 37 — щока, 38 — шатунні шийки колінчастого вала, 39 — противага, 40 — хвостовик колінчастого вала, 41 — шайба, 43 — маховик, 45 — напівкільце.

§ 2. Нерухомі деталі кшм

§ 2.1. Циліндр

Циліндр є напрямним елементом для поршня. У ДВЗ з рідинним охолодженням, як правило, усі циліндри з’єднані у єдиний елемент — блок циліндрів 11 (рис. 1). Блок циліндрів, у свою чергу, для забезпечення жорсткості відливають як одне ціле з картером 10 (його іноді називають верхнім картером). Ця деталь називається блок-картером та є остовом двигуна.

Рис.2. Блок зі змінними мокрими гільзами циліндрів; 1 — ущільнювальне кільце, 2 — гільза, 3 — порожнина сорочки охолодження, 4 — блок циліндрів, 5 — картер, 6 — гніздо гільзи

Вимоги до циліндрів та блоків циліндрів:

• стійкість проти спрацьовування;

• жорсткість і міцність;

• технологічність виготовлення;

• мала маса;

• низька собівартість.

Циліндри виготовляють з сірого чавуна або (рідше) сталі. Для зменшення ваги ДВЗ часто блок виготовляють з алюмінієвого сплаву, у який запресовують змінні гільзи циліндрів (рис. 2, 3). Це, крім того, підвищує ремонтопридатність ДВЗ, але знижує жорсткість, збільшує габарити та масу. Гільзи бувають сухимита мокрими (рис. 4). Для підвищення жорсткості алюмінієві блоки мають ребра. Для зменшення зносу іноді у верхню частину мокрих гільз установлюють вставку зі зносостійкого чавуна.

Ущільнення мокрих гільз у блоці досягається гумовими (іноді — мідними) кільцями. Для збереження геометричної форми мокру гільзу фіксують у двох поясах — у верхній та нижній частинах. Ретельно оброблену внутрішню поверхню гільз (чи циліндрів) називають дзеркалом циліндра.

Рис. 3. Блок зі змінними сухими гільзами циліндрів

а	б	в	г	д
Рис. 4. Типи гільз циліндрів: а — суха без опорного бурта, б — суха з опорним буртом, в — мокра з верхнім опорним фланцем, г — мокра з нижнім опорним фланцем, д — мокра з середнім опорним фланцем

У блоці циліндрів таких двигунів виконано спеціальну порожнину для охолоджувальної рідини — сорочку охолодження, що оточує циліндри (рис. 5), канали системи змащення, а також місця для кріплення інших вузлів і приладів. У V-подібного багатоциліндрового двигуна блок має два ряди циліндрів (рис. 6). Зверніть увагу на те, що у деяких ДВЗ (наприклад, рис. 6) між сусідніми циліндрами немає порожнини для охолоджувальної рідини («сіамський» блок). Це збільшує жорсткість блоку, але погіршує умови охолодження та не дає можливості подальшого збільшення робочого об’єму шляхом збільшення діаметра циліндрів.

Спереду блок-картер закривають кришкою, під якою розміщені деталі приводу газорозподільного механізму — зубчасті колеса, ланцюг або зубчастий пас.

Рис. 5. Сорочка охолодження у блоці циліндрів

Рис. 6. Блок-картер V-подібного ДВЗ	Рис. 7. Циліндр двотактного ДВЗ з повітряним охолодженням

Циліндри двигунів повітряного охолодження звичайно виготовляють окремими з зовнішнім оребренням для підвищення ефективності їхнього охолодження. Силову загрузку при цьому приймає на себе або сам циліндр (рис. 7), або силові шпильки (рис. 8). Циліндри таких ДВЗ можуть виготовляти з алюмінієвого сплаву, але тоді на поверхню дзеркала наносять спеціальне антикорозійне покриття.

Рис. 8. Циліндр ДВЗ повітряного охолодження з силовими шпильками