Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования «Сибирскаягосударственнаяавтомобильно-дорожнаяакадемия(СибАДИ)»

Кафедра«Тепловыедвигателииавтотракторноеэлектрооборудование»

Омск

Рецензенты:

канд. техн. наук, доц. И.М. Князев (СибАДИ); канд. техн. наук, доц. И.В. Хамов (СибАДИ);

канд. техн. наук, доц. В.В. Троценко (ОмГАУ им. П.А. Столыпина)

Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве учебного пособия.

Каня, Валерий Анатольевич.

К19 Обзор конструкций деталей кривошипно-шатунного и газораспределитель-ного механизмов двигателей внутреннего сгорания [Электронный ресурс] :курс лекций /В.А.

Каня. – Электрон. данСибАДИ. − Омск : СибАДИ, 2016. – URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/ irbis64r_plus/cgiirbis 64 ft.exe. - Режим доступа: для авторизованных пользователей.

ISBN 978-5-93204-938-9.

Рассмотрены вопросы, связанные с разнообразием конструктивного исполнения как кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов в ц елом, так и их деталей. Курс начинается с краткого изложения этапов проектирования, компоновочных схем двигателей и выбора основных конструктивных параметров. Далее излагается собственно обзор конструкций кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов поршневых двигателей внутреннего сгорания.

Имеет интерактивное оглавлен е в виде закладок.

Предназначен для обучающ хся направления «Энергомашиностроение», а также может использоваться для направлен я «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» при зучен д сциплины «Автомобильные двигатели».

Текстовое (символьное) издание (10,0 МБ)

Системные требования : Intel, 3,4 GHz ; 150 МБ ; Windows XP/Vista/7 ; DVD-ROM ; 1 ГБ свободного места на жестком диске ;

программа для чтения pdf-файлов Adobe Acrobat Reader ; Google Chrome

Редактор Т.И. Калинина

Техническая подготовка − Т.И. Кукина Издание первое. Дата подписания к использованию 07.07.2016

Издательско-полиграфический центр СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПЦ СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1

© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2016

ВВЕДЕНИЕ

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) применяются во многих отраслях хозяйственной деятельности в качестве стационарных и транспортных источников энергии. В этом же качестве ДВС используют в сельском, дорожном, строительном, лесном хозяйстве для механизации трудоёмких работ, а также в Вооружённых силах РФ.

Развитие электроники, появление новых конструкционных материалов и современные требования к экологии предъявляют высокие требования к конструкции вновь создаваемых и модернизируемых двигателей, к уровню их технико-экономических показателей.

В связи с вышесказанным современный специалист должен знать конструкцию узлов, механизмов, систем и двигателей в целом, способы проектирования и иметь навыки конструирования основных деталей, узлов и систем ДВС,

Цель работы – помочь студентам узнать особенности конструк-

дит научно-исследовательскиеС работы (НИР): изучает новейшие достижения в конструкциях двигателя, материалах, применяемых при изготовлении, статистические данные по двигателям с наилучшими показателями, для реализации требований к будущему двигателю, заложенных в техническом задании. ГОСТ 2.102-68 определяет название этой стадии как техническое предложение. Результатом выполнения этой работы является ТЗ, которое должно включать в себя как минимум:

1)назначение объекта;

2)условия эксплуатации, включающие область применения;

3

3) основные (выходные) параметры изделия, характеризующие его свойства, по которым потребитель выбирает данный вид изделия из предлагаемых на рынке сбыта.

Затем приступают к предварительным тепловым и динамическим расчётам, после проведения которых начинают разработку эскизного проекта и параллельно проводят ориентировочные прочностные расчёты деталей и механизмов двигателя. Эта стадия проектирования называется «эскизный проект».

Эскизный проект двигателя выполняется в виде поперечного и продольного разрезов. На этой стадии отсутствуют подробные конструктивные решения. Она необходима для оценки принятой конструкции как двигателя в целом, так и отдельных его узлов, механизмов и

По мере разработки конструкторских документов описание изделия становится всё более подробным и к моменту создания технического проекта оно должно быть Ддостаточным для изготовления опытного образца. Обязательные виды конструкторской документации, входящей в технический проект, представлены в ЕСКД [1 – 3]. Конструкторская документацияАвключает текстовую и графическую части, каждая из которых в свою очередь состоит из проектной и рабочей, проектной, рабочейбдокументаций.

Результатом проектирования является сборочный чертёж всего двигателя и отдельныхиузлов с нео ходимыми габаритными, присоединительными размерами, ра очие чертежи всех деталей, с нанесёнными на них Сдопусками, посадками и т.д., пояснительная записка, техническое описан е здел я, инструкция по эксплуатации и обслуживанию и пр., электрические, гидравлические, пневматические, кинематические схемы, ведомости эскизного и технического проектов, покупных изделий, эксплуатационных и ремонтных документов и т.п.

Появление электронно-вычислительных машин (ЭВМ) позволило внедрить давно созданный математический аппарат: метод конечных элементов (МКЭ), метод граничных элементов (МГЭ), метод конечных разностей (МКР). Появилась возможность производить ёмкие, сложные расчёты, например, стационарных температурных полей составных деталей цилиндропоршневой группы (ЦПГ), численный анализ тепловой и механической напряжённости деталей и узлов машин,

втом числе двигателей и т.д.

Спомощью современных компьютерных программ, таких как

КОМПАС, SolidWorks, t’Flexs, SolidEdge и др., можно создавать

4

трёхмерные модели изделия, в том числе технологической оснастки, после чего рабочие чертежи отдельных деталей и сборочные чертежи узлов выполняются без особых усилий. Кроме того, с помощью некоторых из этих программ можно определить газо- и гидродинамику, рассчитать температурные поля и напряжения деталей.

Таким образом, появление ЭВМ позволило создать системы автоматизированного проектирования (САПР), что облегчило процесс конструирования, сократило его сроки и затраты.

САПР включают следующие программно-методические комплексы:

а) расчётно-оптимизационные, то есть системы расчётов и инженерного анализа, называемые CAE (Computer Aided Engineering). К

б) графические, ориентированные на построение пространственных объектов и их взаимного расположения, то есть собственно на конструирование, которые называют системами конструкторского проектирования CAD (Computer Aided Design);

1.2. Компоновочные схемы двигателей [4, 5]

Под компоновочной схемой поршневого двигателя понимается, прежде всего, число цилиндров и их взаимное расположение относительно друг друга.

От компоновочной схемы поршневого двигателя зависят его размеры и масса. Компоновочная схема двигателя определяется и требованиями к двигателю в зависимости от его назначения.

Как правило, поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) имеют механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение вала. Однако имеются и безвальные двигатели, например, дизель-молоты, двигатель трамбовка.

Наибольшее распространение получил кривошипно-шатунный механизм (КШМ) для передачи усилий поршня к валу отбора мощно-

5

сти. Компоновочная схема у этих ДВС определяется взаиморасположением осей цилиндров и коленчатого вала или валов в многовальных схемах.

Одновальные ДВС

− рядный двигатель, число цилиндров в ряду до 11,

линдров до 6, применяется на быстроходных транспортных двигателях.

− W-образное расположение, число цилиндров до 6, применяется на быстроходных транспортных двигателях.

6

− X-образное расположение, число цилиндров до 4, применяется на быстроходных четырёхтактных двигателях специального назначения.

− двухрядное параллельно расположение цилиндров, число цилиндров до 6, применяется на тепловозах.

− двухрядное, H-образное расположение, число цилиндров до 6, применяется на двигателях специального назначения.

7

− расположение с противоположно движущимися поршнями (ПДП), число цилиндров до 10, применяется на тепловозах, судах, специальных двигателях, двухтактных.

− расположение с противоположно движущимися

− расположение двухрядное с ПДП, число цилиндров до 8, применяется на судовых двухтактных двигателях.

При расположении ∆-дельтиг может применяться любое число коленчатых валов, расположенных в вершинах соответствующих многоугольников. Однако такие схемы не получили практического применения. Все вышеприведённые схемы являются основными, но не исчерпывают композиции расположения, число цилиндров и коленчатых валов. Эти схемы относятся к двигателям простого дейст-

8