Практична робота №2
Тема: Кривошипно-шатунний механізм (КШМ)
1. Мета заняття
Вивчити будову блок-циліндрів, гільз, картера, колінчастого вала, шатунів,
поршнів, корінних та шатунних вальниць дизельних двигунів, тракторів Т-16М
(Д-2І), Т-І5А (Д-21), Т-40 (Д-37М), МТЗ-80, МТЗ-82 (Д-240), МТЗ-50 (Д-50),
К-700 (ЯМЗ-238), Т-150 (СМД-60), К-701 (ЯМЗ-240), Т-150К(СМД-62).
2. Оснащення робочого місця
Розрізи
двигунів, стенди з деталями КШМ, макети.
3. Загальні відомості
Кривошипно-шатунний механізм (КШМ) призначений для перетворення
зворотно-поступального руху поршня в обертовий рух колінчатого вала. КШМ
складається з блок-картера циліндрів, головки циліндрів, поршнів з комплектом
кілець, поршневих пальців, шатунів, колінчастого вала з корінними та шатунними
вальницями і маховика.
Рис.2.1. Схеми кривошипно-шатунних механізмів: а і
б - чотирьох
і шестициліндрового рядного
двигуна; в і г - шести- і вісьмициліндрових V-подібних двигунів
Блок-картер виготовляється з сірого
чавуну, гільзи - з легованого чавуну, який має високу стійкість проти
спрацювання, поршні—із алюмінієвого сплаву, кільця - з високоякісного чавуну,
пальці—із легованої
Рис.2.2. Основні параметри і деталі одноциліндрового
чотиритактного дизельного двигуна: 1-колінчастий
вал; 2-шатун; 3-поршневий палець; 4-маслоз'смні кільця; 5-компресійні кільця;
6-поршень; 7-камера згорання; 8-випускний клапан; 9-форсунка; 10-впускний
клапан; 11-трубопровід палива; 12-рубашка охолодження; 13-гільза циліндра (мокра);
14-картер; 15-днище картера
сталі,
колінчатий вал—із вуглецевої сталі (або чавуну), вальниці - із алюмінієвого
сплаву (СОС6-6, АСМ-НАМ), мідно-графітового композиту або бронзи свинцевої.
Циліндри - найбільш відповідальні
елементи двигуна (рис.2.5). Внутрішня частина циліндра утворює робочу
порожнину, яка обмежується його бічними стінами, головкою циліндра і днищем
поршня. Бічні стіни циліндра одночасно служать направляючими поршня при його
зворотнопоступальному русі, у зв'язку з тим внутрішню робочу поверхню — дзеркало циліндра —
ретельно обробляють.
Циліндри нагріваються
під впливом гарячих газів, а також внаслідок тертя поршня і поршневих кілець.
Для того щоб температура стін була в допустимих межах, що забезпечують
нормальні умови змазування і наповнення, застосовують рідинне або повітряне
охолоджування циліндра.
Рис. 2.3. Гільзи циліндрів: а – будова гільзи; б –
встановлення в блок-картер мокрої гільзи; в – встановлення в блок-картер сухої
гільзи: 1 – канавки для ущільнювальних кілець; 2, 4 - посадочні пояски;
дзеркало циліндра; 5 – буртик; 6 – гільза циліндра; 7 – рідинна сорочка
охолодження; 8 – блок-картер; 9 – гумові ущільнювальні кільця; 10 – мідне
ущільнювальне кільце; 11 – металоазбестова прокладка головки циліндрів
Головки циліндрів разом з їх стінами і днищами поршнів утворюють
камери згоряння. Конструкція головки циліндрів залежить від форми камери
згоряє, розташування клапанів, зовнішніх трубопроводів і системи охолоджування.
Широко поширені карбюраторні двигуни з верхнім розташуванням клапанів, що мають
півсферичні II (рис.2.4, а)
камери згорання з двостороннім поперечним або одностороннім подовжнім
розміщенням, а також клиновидні III (рис.2.4, а) камери з одностороннім розташуванням
клапанів в ряд. Двоклапанні головки-циліндрів двигуна ЗІЛ-130 мають клиновидну,
а двигуни ЗМЗ-53 — напівклиновидну камери згорання з одностороннім
розташуванням клапанів в ряд.
Двигуни, що раніше випускалися з нижнім розташуванням клапанів (ЗІЛ-120,
ЗМЗ-5І, ЗМЗ-52), мали відносно невисокі енергетичні і економічні показники
через великі поверхні охолоджування камери згоряння, гідравлічних втрат при
перетіканні газу з камери в циліндр, гірших антидетонаційних властивостей
камери згоряння (мал.2.4, а, IV).
Конструкція головки циліндра дизелів залежить від способу сумішоутворення і
типу камери згорання. В двигунах з безпосереднім уприскуванням Д-240, А-4І,
А-01, СМД-60, всіх дизелів ЯМЗ і КамАЗ двухклапанні головки циліндрів Q верхнім
розташуванням клапанів - мають порівняно просту форму: неподілені V і VI (рис.2.4, б)
камери згоряє розміщують звичайно в поршні, форсунку розташовують вертикально
або похило з незначним зсувом від осі циліндра.
Впускні канали
в таких дизелях виконуються тангенціальними або гвинтовими для отримання
інтенсивних повітряних вихорів.
Рис.2.4. Форми камер згоряння: а – карбюраторних
двигунів; б – дизелів: I – циліндрична; II – напівсферична; III – клинова; IV – зміщена (Г- подібна); V і VI - нероздільна; VII і VIII – роздільні; 1 –
клапан; 2 – свічка запалювання; 3 – насос-форсунка; 4 – камера згоряння; 5 –
форсунка; 6 – передкамера; 7 – основна камера; 8 – вихрова камера
Поршень служить для сприйняття тиску газів і передачі його через поршневий
палець і шатун на кривошип колінчастого валу.
Поршень
(рис.2.5, а) складається з днища І ущільнюючої частини 3 і направляючої частини
(юбки) 4. На внутрішній стороні юбки є два масивні приливи — бобишки 8. Вони
з'єднуються ребрами з днищем, збільшуючи тим самим міцність поршня. В бобишках
виконані отвори для установки пальця 10, в яких проточені кільцеві канави для
стопорних кілець 11. Днище разом з ущільнюючим поясом утворює головку поршня.
На зовнішніх поверхнях головки і юбки проточені канави 12 а 9 для установки
відповідно компресійних і маслоз'ємних кілець. Верхню частину поршня називають
поясом ущільнювача, оскільки (розміщені тут поршневі кільця запобігають прориву
газів через зазори між поршнем і циліндром. По колу канав 9 і 13 просвердлені
крізні отвори 14 для відведення масла в картер двигуна.
Рис.2.5. Поршні: а-дизеля А-41; 1-днище; 2-камера згорання;
3-ущільнююча частина; 4-направляюча частина; 5-канал в стержні шатуна; 6-шатун:
7-нтулка верхньої головки шатуна; 8-бобишка; 9-канавка для маслоз'смного
кільця, 10-поршневий палець; 11-штопорне кільце, 12-каінавка для компресійних
кілець; 13-кільцева канавка; 14-отвір для стікання мастила; б-головки поршнів;
1-Д-144 і Д-21А1; 2-СМД-60, А-41 і А-01, всіх двигунів ЯМЗ і КамАЗ; З-Д-240 і
Д-160; в-двигуни ЗМЗ-53
Рис.2.6. Форми поперечного перерізу замків і компресійних кілець: 1 -
циліндр; 2-поршень; 3, 4, 5, 6-відповідно прямокутне, конусне, торсійне кільця,
7-трапецеподібне кільце; 8,
9-прямий і косий
замки кілець; 10 - прямий
замок з фіксатором
Рис.2.7. Шатун і шатунні підшипники: 1 – верхня головка; 2 - втулка верхньої головки; 3
- стержень; 4 - нижня головка; 5 - вкладиш шатунного підшипника; 6
- кришка нижньої головки; 7 –
шплінт; 8 – гайка;
9 - вус-фіксатор; 10 - шатунний болт; 11 -
отвір для масла;12
- канавка для масла
4. Порядок виконання роботи
Змістовно вивчити блок, встановлення гільз циліндрів, канали системи подачі
палива, охолодження і мащення, переднє і заднє ущільнення колінчастого вала та
ущільнення гільз у верхній та нижній частинах, систему відводу мастила.
Пояснити, як вентилюється картер двигуна. Знайти мітки на кришках корінних
та шатунних вальниць (мітка наноситься з протилежної сторони відносно
розподільчого валу).
Замалюйте схему одноциліндрового чотирьохтактного двигуна лизеля, показавши
на ній діаметр циліндра (D),
хід поршня (S), верхню та нижню мертві точки (ВМТ і
НМТ), об'єм камери згорання (Vc), робочий об'єм циліндра (Vp) і повний об'єм циліндра (Va). Вкажіть на схемі циліндр, поршень, ущільнюючі та маслоз'ємні кільця, шатун,
поршневий палець, колінчастий вал, маховик, картер, системи подачі палива і
відводу газів, систему охолодження, форсунку.
5. Дайте відповіді
на запитання
1.Напишіть вираз для визначення робочого
об'єму циліндра, повного об'єму циліндра, літражу двигуна, ступеня стиску.
2.Накресліть ескізи циліндрів двигуна з
мокрими та сухими гільзами (рис.2.2).
3.Намалюйте схему поршня дизеля із
зображенням канавок для компресійних та маслоз'смних кілець. Вкажіть камеру
згорання, юбку, головку і днище поршня (рис.2.3).
4.Накресліть різні січення компресійних і
маслоз'ємних кілець і охарактеризуйте їх роботу (рис.2.4).
5.Накресліть схему колінчастих валів
чотири- і шестициліндрового двигунів.
6.Вкажіть для одного із двигунів величини
зазорів між юбкою поршня і гільзою циліндра.
7.Накресліть шатун тракторного дизеля і
вкажіть назви його елементів (рис.2.5).
8.Для чого на обох половинках нижньої
головки шатуна ставлять мітки спареності?
9.Шаром якого матеріалу і якої товщини
покриті або оброблені поверхні поршня, корінних та шатунних шийок, вкладишів
корінних вольниць?
10.Який зазор між канавками поршня і
компресійними кільцями?
11.Який зазор в замках кілець виключає їх
заклинювання при нагріві двигуна?
12.Який зазор в шатунних і корінних вальницях ?