Файл: Назначение, конструкция, принцип работы кривошипного механизма.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.11.2023
Просмотров: 26
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Введение
Данный документ подробно описывает назначение, структуру и принцип работы кривошипно-шатунного механизма. Перечислены различные неисправности и методы их диагностики. Для более длительной эксплуатации представлен список работ, выполненных во время технического обслуживания.
Целью данной курсовой работы является изучение кривошипного механизма.
Цели этого курса:
1) Изучить назначение, структуру и принцип работы кривошипного механизма.
2) Рассмотреть возможные неисправности, повреждения и методы их диагностирования.
3) Изучить, какие работы проводятся по техническому обслуживанию и ремонту кривошипно-шатунного механизма.
Предмет исследования — кривошипный механизм автомобилей ВАЗ.
Методы исследования — теоретический анализ специализированной литературы.
Назначение, конструкция, принцип работы кривошипного механизма
Назначение и конструкция кривошипно-шатунного механизма
Шатунный механизм преобразует возвратно-поступательное прямолинейное движение поршней, которые чувствуют давление газов, во вращательное движение коленчатого вала.
Кривошипный механизм состоит из следующих частей: Поршни с кольцами и шейками, шатуны, коленчатый вал и маховик. Поршни расположены в цилиндрах, которые установлены в блочном корпусе, закрытом сверху головкой цилиндра.
Поршневая сборка и шатун. Поршень с уплотнительными кольцами, поршневыми штифтами и зажимными частями образуют поршневую группу. Поршень и поршневое кольцо обеспечивают уплотнение переменного рабочего объема, в котором работает двигатель, поглощают давление газа и передают полученное усилие на коленчатый вал через поршневой палец и шатун. Поршень также служит для наполнения баллона топливом или воздухом, компрессии и удаления выхлопных газов из баллона. В двухтактных двигателях поршень также открывает впускное, выпускное и обходное отверстия. Поршень подвергается воздействию высокого давления, высоких температур и быстро меняющихся скоростей.
Поршень состоит из верхней уплотнительной части (головки) и нижней направляющей части (юбки). Для лучшего отвода тепла и повышения прочности коронка имеет ребра жесткости на внутренней стороне поршня. Снаружи коронка может быть плоской, вогнутой, выпуклой или фасонной.
Боковая поверхность поршня имеет сложную форму конуса эллипса и его диаметр меньше диаметра цилиндра, при этом диаметр головки поршня меньше диаметра юбки, а главная ось эллипса перпендикулярна оси поршневого кольца. Все это позволяет поршню создавать зазор между стенками цилиндра и поршнем во время нагревания и расширения, позволяя поршню расширяться и свободно перемещаться внутри цилиндра.
Юбка обеспечивает направленное движение поршня в цилиндре и передает поперечные силы на стенки цилиндра. В верхней части трубки юбки имеются кулачковые отверстия для поршневого штифта, соединяющего поршень с шатуном. Ось штифта пересекает ось поршня, но иногда смещена от оси поршня. Это снижает нагрузку на поршень, когда он достигает верхней мертвой точки. Для улучшения вхождения поршня в цилиндры, уменьшения износа и защиты от заедания юбка поршня покрыта тонким слоем олова. Сам поршень отлит из специального алюминиевого сплава.
Поршневые кольца делятся на компрессионные и скребковые. Их назначение — препятствовать прохождению газов между стенками цилиндра и поршнем, а также проникновению масла из картера в камеру сгорания, где оно горит и образует сажу. Кольца участвуют в отводе тепла от поршня к цилиндру. В свободном состоянии наружный диаметр кольца больше диаметра цилиндра, чтобы оно плотно прилегало к стенке цилиндра при установке.
Для установки в пазы поршневых колец производятся разрезы с зазором 0,2 — 0,5 мм. Поршневые кольца со щелевыми отверстиями, известные как замки, имеют преимущественно прямую форму, иногда наклоненную или ступенчатую. В результате эксплуатации и износа поршневые кольца теряют свою эластичность, что влияет на герметичность цилиндра. Поршневые кольца изготавливаются как из отливок из легированного чугуна с последующей механической обработкой, так и из стали. Высота колец на 0,03-0,08 мм ниже, чем высота канавки в поршне.
Материал поршневых колец должен обладать хорошей эластичностью и достаточной прочностью при высоких температурах, с высокой износостойкостью, которая, однако, не должна быть выше, чем у отверстия цилиндра. Контактная поверхность одного или двух верхних компрессионных поршневых колец для уменьшения износа кольца и цилиндра покрыта слоем хрома толщиной до 0,16-0,20 мм с пористой поверхностью, удерживающей смазку. Для улучшения обкатки рабочие поверхности нижних колец часто покрываются слоем олова или другого легко истираемого материала.
Поршневой палец соединяет поршень и шатун и изготовлен из высококачественной, износостойкой стали. Внутренняя поверхность штифта цилиндрическая или коническо-цилиндрическая.
Концы штифта помещаются в отверстия в заводной головке поршня, а центр проходит через торцевое отверстие штока. Когда штифты свободно вращаются как в ступицах, так и в штоке, их называют плавающими штифтами. Это соединение является наиболее распространенным, так как при движении поршня и шатуна вся поверхность плавающего пальца находится в рабочем состоянии, что снижает износ и вероятность заедания.
На некоторых двигателях штифт может быть закреплен в головной части шатуна и иметь длину меньше диаметра поршня. Для ограничения осевого смещения штифта и предотвращения повреждения стенок цилиндра, штифт фиксируется стопорными кольцами, установленными в пазах втулок, торцевыми колпачками, установленными в ступицах, и стопорным кольцом, расположенным в пазах штифта и верхней части шатуна.
Поршневой палец смазывается отверстиями в штоке или пазами в головке шатуна и масляными ходами в бобинах поршневых пальцев.
Шатун используется для соединения поршня с коленчатым валом. При работающем двигателе шатун во время рабочего хода передает мощность от поршня к коленчатому валу, а во время остальных ходов перемещает поршень вокруг цилиндра. Шток преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Шатуны состоят из верхней и нижней головки и шатуна: верхняя головка неразделима и служит для удержания поршневого пальца, который поворачивает поршень на шатуне. Для уменьшения трения и износа в нем запрессованы одна или две бронзовые втулки, нижняя головка многих двигателей выполнена с прямым (90°) или наклонным (30 — 60°) относительно оси шатуна шатуна шатуна вместе взятого. Линия разъема может быть гладкой или иметь сплайны. Диагональный шаг облегчает прохождение поршня и шатуна через цилиндр — шатун к коленчатому валу — кривошип.
Съемной частью нижнего конца шатуна является крышка. Он крепится к шпильке двумя болтами, которые ввинчиваются или вкручиваются в корпус шпильки, а затем затягиваются.
В нижней головке шатуна находятся тонкостенные стальные оболочки (сверху и снизу) с тонким слоем фрикционного сплава 0,1 — 0,9 мм. Втулки подшипников действуют как подшипники скольжения и плотно прилегают к штоку и крышке, при этом их выступы зацепляются за соответствующие выемки в штоке и крышке.
Соединительными стержнями обычно являются двутавровые балки с обтекаемым, плавным переходом к нижним головкам. Некоторые шатуны имеют компрессионный проход через шток к поршневому пальцу.
При работающем двигателе силы давления газа и инерции действуют на шатун, сжимая, растягивая и изгибая его в продольном и поперечном направлении. Поэтому его форма, конструкция и материал должны обеспечивать прочность, жесткость и легкость. Соединительные прутки изготавливаются из высококачественной углеродистой и легированной стали методом горячей ковки с последующей механической и термической обработкой.
Для обеспечения хорошей балансировки двигателя разница в весе между отдельными шатунами и комплектами шатунных и поршневых групп должна быть минимальной. Чтобы установить поршни и шатуны так, чтобы они могли быть правильно установлены в двигателе, номер цилиндра шатуна и его крышки, а также другие маркировки проштампованы на нижней головке шатуна.
Коленчатый вал и маховик. Коленчатый вал состоит из главной и соединительной шеек, соединенных губками, фланца для установки маховика и направляющей.
Шейки используются для поддержки коленчатого вала в подшипниках, расположенных в картере двигателя. Шатуны соединяют вал с нижними головками шатунов. Шейки и основные шейки соединяются кривошипными шейками. Для снятия инерционных сил с коренных подшипников подвижных частей шатунов на башмаках коленчатого вала установлены балансировочные грузы. Балансировочные грузы могут быть встроены в зажимные губки или могут быть изготовлены как отдельные, надежно закрепленные компоненты. Шейка с ее щеками представляет собой коленчатый вал или коленчатую стрелу.
Для предотвращения выхода коленчатого вала из строя в переходных зонах от щек к коленчатому шейке и коленчатому штифту, выполняйте закругление — филетирование. В шатунных шейках и шейках коленчатого вала имеются отверстия, обеспечивающие подачу масла под давлением к шатунным подшипникам.
На переднем конце коленвала расположены приводная шестерня распределительного вала, шкив зубчатого ремня, маслоотражатель, сальник и трещотка коленчатого вала. Маховик прикреплен болтами к коленчатому валу. Шарнирный вал имеет масляную резьбу и масляный вихрь, на конце которого расположен шлиц для подшипника передней части муфты.
Нос и вал вала герметизируются самогерметизирующимися резиновыми втулками. Коленчатый вал вращается в коренных подшипниках, которые имеют вставки из стально-алюминиевой полосы.
Коленчатые валы изготавливаются из углеродистой и легированной стали путем ковки или литья с последующей механической и термической обработкой. Для повышения износостойкости шеек коленчатого вала и шатунов они подвергаются поверхностной закалке, а затем шлифуются и полируются.
Форма коленчатого вала зависит от количества и расположения цилиндров, рабочего цикла и работы двигателя. Он должен обеспечивать равномерное вращение рабочего хода в цилиндрах над углом поворота коленчатого вала, предполагаемую последовательность работы цилиндров и баланс двигателя.
Количество коленчатых пальцев на коленчатом валу двигателя с однорядной компоновкой цилиндров равно количеству цилиндров. Для двигателей с V-образными цилиндрами количество шатунов равно половине количества цилиндров: эти двигатели имеют по две шатунные головки бок о бок на каждом шатуне. V-образные двигатели обычно имеют на один коленчатый вал больше шейки, чем соединительные шейки коленчатого вала.
Вкладыши коренных подшипников устанавливаются в станину картера и крышку коренных подшипников и фиксируются так же, как и подшипники шатунов.
Маховик обеспечивает плавное вращение коленчатого вала, запуск и прокрутку двигателя. При запуске маховика двигателя, всегда энергия после хода в одном из цилиндров, обеспечивает вращение за счет инерции коленчатого вала, а в других цилиндрах условия для потока рабочих ходов, в результате чего двигатель начинает работать.
Маховик отлит как диск из чугуна. Для увеличения момента инерции маховика большая часть его металла имеет кромку, то есть на максимальном расстоянии от оси вращения маховика. На обод маховика нажимает на стальную кольцевую передачу, с помощью которой запускается двигатель, стартер передач и наносит маркировку для определения положения поршня в первом цилиндре и регулировки времени зажигания или подачи топлива.
Маховик сбалансирован вместе с коленчатым валом. Это делается для предотвращения вибрации и биения, вызываемых центробежными силами, а также для предотвращения повышенного износа коренных подшипников двигателя. Сцепление установлено на задней стороне маховика.
Во время работы двигателя коленчатый вал подвергается воздействию осевых усилий от зубчатых передач ГРМ, муфты сцепления и нагрева вала. Для ограничения осевого смещения коленчатого вала выдвигается один из главных подшипников (задний, передний или центральный). Это достигается за счет оснащения вкладышей подшипников факелами, упорными шайбами или стопорными кольцами.
Принцип действия кривошипного механизма
В случае с кривошипными приводами следует отметить, что возможны как прямое, так и обратное движение.
Движение вперед: Поршень движется вниз под давлением газов, в то время как он движется вверх по коленчатому валу. Движение поршня вперед преобразуется во вращательное движение коленчатого вала через шатун и поршнево-шатуновую муфту.
Коленчатый вал состоит из:
* Шейка
* коленчатый шкворень