Областное государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ТЕХНИКУМ ИНФОРМАЦИОНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

Тема: КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ ВАЗ 2107

Выполнил студент: Крупенков Е.И.

Оглавление

Конструкция кривошипно-шатунного механизма. 15

В кривошипно-шатунный механизм входят блок цилиндров с картером и головкой цилиндров, шатунно-поршневая группа и коленчатый вал с маховиком. 15

Блок цилиндров 11 (с картером 10 и головка 8 цилиндров являются неподвижными частями кривошипно-шатунного механизма. 15

К подвижным частям механизма относятся коленчатый вал 34 с маховиком 43 и детали шатунно-поршневой группы – поршни 24, поршневые кольца 18 и 19, поршневые пальцы 26 и шатуны 27. 15

15

Кривошипно-шатунный механизм двигателей легковых автомобилей 15

1, 6 – крышки; 2 – опора; 3, 9 – полости; 4, 5 – прокладки; 7 – горловина; 8, 22, 28, 30 – головки; 10 – картер; 11 – блок цилиндров; 12 – 16, 20 – приливы; 17, 33 – отверстия; 18, 19 – кольца; 21 – канавки; 23 – днище; 24 – поршень; 25 – юбка; 26 – палец; 27 – шатун; 29 – стержень; 31, 42 – болты; 32, 44 – вкладыши; 34 – коленчатый вал; 35, 40 – концы коленчатого вала; 36, 38 – шейки; 37 – щека; 39 – противовес; 41 – шайба; 43 – маховик; 15

45 – полукольцо 15

Блок цилиндров вместе с картером является остовом двигателя. На нем и внутри него размещаются механизмы и устройства двигателя. В блоке 11, выполненном заодно с картером 10 из специального низколегированного чугуна, изготовлены цилиндры двигателя. Внутренние поверхности цилиндров отшлифованы и называются зеркалом цилиндров. Внутри блока между стенками цилиндров и его наружными стенками имеется специальная полость 9, называемая рубашкой охлаждения. В ней циркулирует охлаждающая жидкость системы охлаждения двигателя. 16

Внутри блока также имеются каналы и масляная магистраль смазочной системы, по которой подводится масло к трущимся деталям двигателя. В нижней части блока цилиндров (в картере) находятся опоры 2 для коренных подшипников коленчатого вала, которые имеют съемные крышки 1, прикрепляемые к блоку самоконтрящимися болтами. В передней части блока расположена полость 3 для цепного привода газораспределительного механизма. Эта полость закрывается крышкой, отлитой из алюминиевого сплава. В левой части блока цилиндров находятся отверстия 17 для подшипников вала привода масляного насоса, в которые запрессованы свертные сталеалюминиевые втулки. С правой стороны блока в передней его части имеются фланец для установки насоса охлаждающей жидкости и кронштейн для крепления генератора. На блоке цилиндров имеются специальные приливы для: 12 – крепления кронштейнов подвески двигателя; 13 – маслоотделителя системы вентиляции картера двигателя; 14 – топливного насоса; 15 – масляного фильтра; 16 – распределителя зажигания. Снизу блок цилиндров закрывается масляным поддоном, а к заднему его торцу прикрепляется картер сцепления. Для повышения жесткости нижняя плоскость блока цилиндров несколько опущена относительно оси коленчатого вала. 16

В отличие от блока, отлитого совместно с цилиндрами, на рисунке 3 представлен блок 4 цилиндров с картером 5, отлитые из алюминиевого сплава отдельно от цилиндров. Цилиндрами являются легкосъемные чугунные гильзы 2, устанавливаемые в гнезда 6 блока с уплотнительными кольцами 1 и закрытые сверху головкой блока с уплотнительной прокладкой. 16

17

Рисунок 3 – Блок двигателя со съемными гильзами цилиндров 17

1 – кольцо; 2 – гильза; 3 – полость; 4 – блок; 5 – картер; 6 – гнездо 17

Причины возникновения неисправностей в кривошипно-шатунном механизме. 20

Неисправности в кривошипно-шатунном механизме возникают в результате изнашивания поршневых колец, поршней и гильз цилиндров, коренных и шатунных подшипников и шеек коленчатого вала, поршневых пальцев, отверстий в бобышках поршня или бронзовых втулок верхней головки шатуна, повреждения прокладок головок блока цилиндров или ослабления крепления головок блока. 20

Признаками этих неисправностей являются характерные стуки, которые легко прослушиваются с помощью приборов, например, стетоскопа По характеру стука или шума в определенном месте двигателя определяют вид неисправности. 20

Компрессограф является прибором-самописцем, обеспечивающим запись показаний на специальных карточках. Он может иметь кнопку и электропроводку для подсоединения к реле включения стартера, что дает возможность проверить компрессию самостоятельно, без помощника. Для проверки компрессии карбюраторного двигателя необходимо прогреть двигатель и снять свечи зажигания. Наконечник компрессографа или компрессометра вставляют в свечное отверстие и предохраняют двигатель от запуска. 22

Чтобы исключить запуск двигателя, от прерывателя-распределителя отсоединяют провод для подачи низкого напряжения на катушку зажигания. У двигателей, оборудованных только распределителем зажигания, отсоединяют центральный провод от крышки распределителя и соединяют его с «массой». Для соединения с «массой» используют провод с зажимами. Если на двигателе установлена система впрыска топлива, обесточивают топливный насос снятием соответствующего предохранителя и проворачивают коленчатый вал стартером с частотой 200—250 об/мин. Компрессометры и компрессографы для карбюраторных двигателей имеют шкалу с пределом измерений 15—20 кгс/см2, для дизельных двигателей — 40—70 кгс/см2. Предельно допустимое значение компрессии 0,65 МПа. Проверку выполняют три раза для каждого цилиндра, записывая показатели манометра. Разница в показаниях между цилиндрами должна быть не более 1—2 кгс/см2 для карбюраторных двигателей и 2—5 кгс/см2 для дизельных. 22

В дизельных двигателях компрессию проверяют как при холодном двигателе (температура 20°С), так и при прогретом. Для проверки топливные трубки высокого давления отсоединяют от форсунок, предварительно ослабив их крепление и соблюдая осторожность, так как в трубках может быть остаточное высокое давление. Затем от форсунок отсоединяют трубку для слива топлива и выворачивают их. Далее к проверяемому цилиндру с помощью переходника подсоединяют компрессорметр или компрессограф и отсоединяют разъем электромагнитного клапана прекращения подачи топлива, чтобы исключить подачу топлива при проверке. После выполнения этих операций до отказа нажимают акселератор и с помощью стартера проворачивают коленчатый вал двигателя. 22

В дизельном двигателе компрессию измеряют на работающем и прогретом двигателе. Частота вращения 460–500 об/мин, температура 75—80°С. Компрессометр устанавливают вместо форсунки проверяемого цилиндра. Разница в показаниях между отдельными цилиндрами для дизельных двигателей должна составлять не более 2—5 кгс/см2. 22

Для измерения относительной величины компрессии применяют также и мотор-тестеры. В этом случае компрессия определяется по амплитуде пульсаций тока, потребляемого стартером при прокрутке коленчатого вала. Чем лучше состояние цилиндра, тем больше будет сила тока, потребляемого стартером. Преимуществами этого метода являются быстрота, одновременное измерение по всем цилиндрам и отсутствие необходимости выворачивать свечи. Недостатком метода является получение только относительной величины компрессии. 23

Чтобы оценить более полно техническое состояние двигателя при снижении давления в конце такта сжатия нужно залить в проверяемый цилиндр 10 г моторного масла и произвести повторное измерение. При этом необходимо помнить, что для двигателей с небольшим объемом камеры сгорания и дизельных двигателей количество заливаемого масла должно строго контролироваться, так как избыток его может привести к гидравлическому удару. Если давление в конце такта сжатия возросло, это свидетельствует об износе поршневых колец. Если давление осталось прежним, это указывает на неплотное прилегание клапанов к седлам или подгорание клапанов. Маховик двигателя может иметь следующие повреждения: риски, износ, задиры, микротрещины на рабочей поверхности, выкрашивание зубьев венца, износ зубьев по длине, износ отверстий под болты крепления к коленчатому валу, появление цвета побежалости, повреждения резьбы в отверстиях. 23

У карбюраторных двигателей минимальная частота вращения коленчатого вала на холостом ходу должна составлять 400–450 об/мин. У дизельных двигателей минимальная частота вращения коленчатого вала на холостом ходу должна составлять 500—600 об/мин. Перечисленные неисправности, связанные с изнашиванием деталей кривошипно-шатунного механизма, устраняются при проверке технического состояния и ремонте. Перед проверкой технического состояния коленчатого вала необходимо протереть коленчатый вал бензином, керосином, или растворителем и внимательно осмотреть его, нет ли на шейках следов неравномерного изнашивания, трещин, рисок, следов коррозии, задиров. Для этого несколько раз проводят монетой или медной шайбой по поверхности шейки. Если на шейке остаются частички меди, значит она изношена, ее нужно перешлифовать. Наличие следов износа на шейке коленчатого вала можно определить, если провести по ним, не нажимая, пальцем руки. 23

Закончив проверку, необходимо прочистить масляные каналы. Для этого используют жесткую волосяную или проволочную щетку. Затем надо удалить заглушки с каналов системы смазки, промыть каналы CMC или керосином, продуть сжатым воздухом, обработать зенкером гнезда заглушек, установить новые заглушки, зачеканив их керном в нескольких местах; с отверстий масляных каналов снять фаски, чтобы острые края не царапали и не оставляли выемок на вновь устанавливаемых подшипниках. Небольшие неровности на шейках зачищают шлифовальной шкуркой. 24

Далее необходимо проверить радиальное биение коренных шеек и смешение осей шеек от плоскости, проходящей через оси шатунных и коренных шеек. Проверяют и неперпендикулярность торцовой поверхности фланца по отношению к оси коленчатого вала. По средней коренной шейке проверяют биение, которое должно быть не более 0,025—0,030 мм в зависимости от модели двигателя. 24

При наличии на шейках вала глубоких рисок, неравномерного износа, задиров и овальности свыше 0,05 мм их необходимо шлифовать до ближайшего ремонтного размера, а затем полировать пастой ГОИ и алмазной пастой. Затем масляные каналы промывают. 24

Если установка стандартных подшипников номинального размера не обеспечивает нужный радиальный зазор, шейки коленчатого вала шлифуют на специальном станке под ближайший размер подшипников. Шлифование коренных и шатунных шеек может выполняться под разные ремонтные размеры, однако ремонтные размеры одноименных шеек, коренных или шатунных, различаться не должны. 24

Если наблюдается биение средней коренной шейки относительно крайних, т.е. имеется довольно большой изгиб коленчатого вала, то его устраняют правкой на прессе. Для этого вал устанавливают крайними коренными шейками на призмы, а штоком пресса через латунную или медную прокладку прикладывают усилие к средней шейке со стороны, противоположной изгибу. Прогиб должен быть в десять раз больше устраняемого изгиба. Вал выдерживают под нагрузкой в течение четырех минут. После проверки вал нагревают до 200°С и выдерживают при этой температуре 5 часов. 24

После правки вал вновь проверяют на биение и затем устанавливают в блок цилиндров. После установки коленчатого вала в блок цилиндров проверяют его осевой люфт с помощью индикатора. При отсутствии индикатора осевой люфт измеряют, правда, с меньшей точностью, с помощью набора щупов. Для этого отвертку вставляют между первым кривошипом вала и передней стенкой блока цилиндров (рис. 3) и отжимают ею вал к задней части двигателя. Затем с помощью щупа определяют зазор между торцом задней шайбы упорного подшипника и плоскостью бурта первой коренной шейки. При люфте больше нормы его регулируют с помощью полуколец (рис.4), заменив старые полукольца новыми или установив полукольца увеличенной толщины. 25

Проверка внутреннего диаметра шатунного подшипника 25

Проверка технического состояния и ремонт блока цилиндров 27

После мойки и очистки блока цилиндров в ванне с моющим раствором его хорошо продувают и просушивают сжатым воздухом, уделяя особое внимание системе масляных каналов. Затем блок цилиндров осматривают. Если в опорах или других местах блока цилиндров имеются трещины, то блок цилиндров заменяют. Если при работе двигателя наблюдается, попадание охлаждающей жидкости в масляный картер, то блок проверяют на герметичность на специальном стенде. 27

27

Можно проверить блок двигателя на наличие трещин и с частичной его разборкой. Для этого из системы охлаждения сливают охлаждающую жидкость, снимают головку блока цилиндров, рубашку охлаждения охлаждают холодной водой и в главный масляный канал подают сжатый воздух. Если в воде, которая заполняет рубашку, появляются пузырьки воздуха, значит, в блоке имеются трещины. Диаметр цилиндров, как правило, разбивается на классы: А, В, С, D, Е или 1, 2, 3, 4, 5. Обычно классов бывает от трех до пяти, однако автомобили «Опель» имеют 15 классов диаметра. Каждый последующий класс увеличен на 0,01 мм. Для блока цилиндров или гильз цилиндров предусмотрена расточка под ремонтные поршни, имеющие увеличенный диаметр. 27

Осматривая цилиндры, обращают внимание на состояние их зеркал. На них не должно быть выбоин и глубоких царапин. Степень износа цилиндра определяется общим износом, а также изменением его геометрических параметров: бочкообразностью, конусностью, овальностью. Зазор между поршнем и цилиндром измеряется для каждого цилиндра отдельно. Определяется он как разность между внутренним диаметром цилиндра и диаметром юбки поршня, измеренным на определенном расстоянии от днища поршня или от его нижнего края. 27

Зазор между поршнем и цилиндром можно измерить с помощью набора щупов. Для этого выбирают подходящий щуп и вставляют его между поршнем, на котором сняты кольца, и Цилиндром под углом 90° к поршневому пальцу. При нажатии на поршень с небольшим давлением он должен проходить через цилиндр без сопротивления. Щуп при проверке удерживают на месте. 28

Если поршень выпадает или легко проходит внутри цилиндра, значит, зазор выше допустимого, и необходима установка нового поршня следующей размерной группы. Если поршень задерживается у нижнего края цилиндра и свободно проходит у верхнего, то цилиндр имеет конусный износ — конусность. Если при проворачивании поршня вместе со щупом поршень задерживается, то цилиндр имеет овальный износ — овальность. 28

В зависимости от требований предприятия-изготовителя максимальный износ цилиндров допускается от 0,08 до 0,25 мм.. Если измеренный зазор входит в допустимые пределы, цилиндры можно не растачивать, достаточно установить новые поршневые кольца. Если зазор превышает максимально допустимое значение, нужно растачивать цилиндры (гильзы) под ближайший ремонтный размер. При растачивании образовавшиеся в результате износа искажения геометрической формы цилиндра устраняются. Растачивание гильз или цилиндров производится на специальных вертикальных отделочно-расточных станках. 28

Литература 35

Введение

Волжский автомобильный завод – ордена Трудового Красного Знамени ВАЗ имени 50-летия СССР. Этот автономный гигант в Тольятти на Волге начал выпуск машин в 1970 году. Его легковые автомобили несут марку “Жигули” (на экспорт они идут под маркой “Лада ”). ВАЗ - крупнейшее автомобильное предприятие России. ВАЗ-2107- легковой автомобиль с закрытым несущим четырех дверным кузовом типа “седан”. Карбюраторный двигатель рабочим объемом 1,45л.

«Семерка» - одна из самых популярных моделей Волжского автомобильного завода. Автомобиль ВАЗ 2107 представляет собой усовершенствованную модификацию пятой модели. Кузов не очень изменился внешне, но, тем не менее, стал более стильным благодаря новой радиаторной решетке. Серьезные изменения произошли в двигателе и в салоне, который стал более просторным, комфортным и обеспечил улучшенный обзор. На приборной панели ВАЗ 2107 появились новые приборы и тахометр, а также дефлектор холодного воздуха, позволяющий управлять микроклиматом. Сидения преобразились и стали более удобными. ВАЗ 2107 завоевал успех в СНГ и в России. Автомобиль занял достойное место в линейке моделей ВАЗ. Доступная цена и высокое качество позволили ВАЗ 2107 стать одним из лидеров продаж среди отечественных авто.

Целью моей работы является подробное изучение устройства, технического обслуживания и ремонта кривошипно-шатунного механизма автомобиля ВАЗ 2107.

Задачи дипломной работы:

- рассмотреть назначение, устройство и принцип работы кривошипно-шатунного механизма автомобиля ВАЗ 2107.;

-охарактеризовать техническое обслуживание и ремонт узла (механизма);

- выбрать оборудование и эксплуатационные материалы необходимые при ТО и ТР.

Кривошипно-шатунный механизм

Работа двигателя внутреннего сгорания в принципе невозможна без кривошипно-шатунного механизма. Его предназначение — преобразование поступательно-вращательного движения поршня внутри цилиндра во вращательное движение коленчатого вала.

У стандартного 4-цилиндрового мотора кривошипно-шатунный механизм состоит из следующих элементов:

блок цилиндров с картером;

головка блока цилиндров;

поддон картера двигателя;

поршни в комплекте с поршневыми кольцами и пальцами;

шатуны, на которых крепятся поршни;

коленчатый вал;

маховик.

Если двигатель — это сердце автомобиля, то блок цилиндров — это сердце любого двигателя внутреннего сгорания. Он включает в себя не только цилиндры и поршневую группу, но и целый ряд иных элементов: каналы, заглушки, подшипники, сверления. Коленчатый вал, установленный на специальных подшипниках, вращается именно в блоке цилиндров.

Коленчатый вал с маховиком

Нижняя часть блока цилиндров называется картер. Во время работы двигателя в блоке постоянно циркулирует специальная охлаждающая жидкость: летом это может быть обыкновенная вода, в зимнее время следует заливать специально предназначенные жидкости (например, тосол или антифриз).

Внутри блока цилиндров проходят также масляные каналы, которые относятся к системе смазки двигателя.

Значительная часть навесного моторного оборудования монтируется на блоке цилиндров и при работающем моторе составляет с ним единое целое.

Напомним, что под мощным давлением после сгорания рабочей смеси поршень передает движение через шатун (на котором он установлен) на коленчатый вал, образуя крутящий момент, с помощью которого автомобиль приводится в движение.

Двигатель внутреннего сгорания работает в очень жестком режиме. На холостых оборотах (то есть когда мотор работает, но машина стоит на месте, находясь на нейтральной передаче) коленчатый вал вращается со скоростью 600–900 об./мин (или около 10–16 об./с). Немало? Однако это лишь щадящий холостой режим. Во время движения со средней скоростью мотор работает интенсивнее и коленчатый вал крутится со скоростью от 2 000 до 4 000 об./мин. Что касается современных спортивных автомобилей, то у них скорость вращения коленчатого вала нередко превышает 200 об./мин (10 000–13 000 об./мин)!

Попробуйте представить, насколько стремительно двигаются поршни в цилиндрах. Как уже говорилось, за один полный оборот коленчатого вала поршень успевает два раза пройти расстояние между верхней и нижней мертвыми точками. Получается, что эти движения он выполняет буквально за доли секунды. Если к этому добавить мощное давление и высокую температуру в каждом цилиндре, то условия работы двигателя внутреннего сгорания можно смело назвать боевыми.

Несмотря на это, моторы способны проходить очень и очень большие расстояния, что обусловлено высоким уровнем современных технологий производства двигателей. Многие автопроизводители дают гарантию на двигатель на пробег 300 000, 500 000 и даже 1 000 000 км (последним показателем может похвастаться, например, «Мерседес»). Для сравнения: на новый автомобиль ВАЗ-2107, выпущенный в 2007 году, завод дает гарантию на 35 000 км пробега.

Разумеется, гарантия на двигатель сохраняется при соблюдении правил эксплуатации, таких как своевременная замена масла и фильтров (с использованием только качественных продуктов), заправка автомобиля хорошим топливом. По этим причинам ряд зарубежных автопроизводителей не дают столь длительных гарантий на машины, которые эксплуатируются в российских условиях. Ведь зачастую качество отечественных расходных материалов оставляет желать лучшего (несмотря на достаточно высокие цены).

Что касается возможных неисправностей кривошипно-шатунного механизма, то среди наиболее часто встречающихся отметим следующие: износ подшипников коленчатого вала (как коренных, так и шатунных);

износ шеек коленчатого вала;

износ поршневых пальцев и колец, а также залегание поршневых колец;

ослабление крепления головки блока цилиндров;

износ цилиндров;

образование нагара на днищах поршней и внутренних поверхностях камер сгорания.

Внешне определить неисправность кривошипно-шатунного механизма можно по таким критериям, как снижение компрессии в цилиндрах, потеря мощности двигателя, дымление из выхлопной трубы, повышенный расход масла (это является причиной дымления) и топлива, появление посторонних шумов во время работы мотора.

По характеру появившихся шумов опытные автомобилисты определяют, где именно возникла неисправность и что она собой представляет. Например, если звонкий стук, возникающий во время работы холодного двигателя, постепенно снижается или исчезает по мере его прогревания, произошел износ цилиндров и поршней. Когда подобный звук сохраняется во всех режимах работы двигателя — износились втулки верхних головок шатунов и поршневые пальцы.

Подобные неисправности могут затронуть как все цилиндры сразу, так и только некоторые из них. Чтобы узнать, в каком именно цилиндре вышли из строя детали кривошипно-шатунного механизма, нужно завести двигатель, прогреть его до рабочей температуры и поочередно с каждой свечи снять высоковольтный провод, после чего поставить его на место. Когда таким способом будет обесточен неисправный цилиндр, посторонние шумы либо исчезнут, либо заметно ослабеют.

Иногда работающий двигатель издает глухой стук, который заметно усиливается при резком увеличении частоты вращения коленчатого вала. В данном случае с высокой долей вероятности можно сделать вывод об износе шатунных либо коренных подшипников. Вышедшие из строя шатунные подшипники стучат тише, шум слышится из блока цилиндров в зонах, соответствующих верхнему и нижнему положению поршней (ВМТ и НМТ). Коренные подшипники при износе стучат громче, но шум хорошо слышен только внизу.

ПРИМЕЧАНИЕ При износе шатунных и коренных подшипников наблюдается понижение давления моторного масла в системе смазки двигателя.

Если работающий двигатель издает сильные металлические стуки и это сопровождается существенным падением давления масла, то, скорее всего, выплавились вкладыши шатунных либо коренных подшипников.

Детали шатунно-поршневой группы представлены на рисунке.

Детали шатунно-поршневой группы

В ситуации, когда двигатель стал потреблять слишком много топлива и масла, а из выхлопной трубы автомобиля выходит синий дым, — вероятно, износились поршни, цилиндры и поршневые кольца либо кольца залегли в своих канавках (залипли). Залипание колец — самая безобидная неисправность, ее устраняют даже без разборки двигателя. Для этого в каждый цилиндр через свечные отверстия (разумеется, предварительно выкрутив свечи) следует залить примерно по 30 г смеси, составленной в равных пропорциях из керосина и денатурированного спирта. Смесь нужно оставить на 8–10 ч, затем завести двигатель, дать ему поработать 15–20 мин, после чего заменить моторное масло и масляный фильтр.

Потеря двигателем мощности может быть вызвана снижением компрессии в цилиндрах. Причиной обычно является износ поршней и цилиндров, поломка, износ, залегание либо потеря упругости поршневых колец. Необходимо проверить затяжку болтов или гаек, которыми крепится головка блока цилиндров, а также состояние прокладки головки блока цилиндров (возможно, она повреждена или сильно изношена).

Подтяжку креплений головки блока цилиндров следует выполнять только на холодном двигателе в строго определенной последовательности, которую можно узнать в руководстве по эксплуатации автомобиля. Подтяжка осуществляется в два этапа: вначале в полсилы, затем — с полным усилием.