Технічне обслуговування та ремонт кривошипно-шатунного механізму

31

ТО та ремонт кривошипно-шатунного механізму

1. Призначення та будова кривошипно-шатунного механізму тракторів

Кривошипно-шатунний механізм перетворює зворотно-поступальний рух поршнів в обертальний рух колінчастого вала. Складається кривошипно-шатунний механізм з двох груп деталей: нерухомих і рухомих.

Рис. 1.1. Остов двигуна

1 - кришка клапанів; 2, 5, 8, 12, 16, 17, 28, 29 - прокладки; 3 - головка циліндрів; 4 - циліндр; 6, 13, 19, 26 - шпильки; 7 - блок-картер; 9 - піддон картера; 10 - гільза циліндра; 11 - кришка фланця для масляного фільтра; 14, 18 - верхня і нижня частини корпуса ущільнення; 15 _ сальник; 20, 21, 22, 24, 25 - кришки корінних підшипників колінчастого вала; 23 - скоба; 27 - кришка фланця для водяного насоса; 30 - гумове ущільнювальне кільце; 31 - бокова кришка.

До нерухомих деталей належать блок-картер 7 (Рис. 1.1.) з опорами колінчастого вала, циліндром 4, гільзою 10, піддон картера 9, головка циліндра З, корінні підшипники, ущільнення, а до рухомих - поршень 3 (Рис. 1.2.), поршневий палець 5, шатун 7, колінчастий вал і маховик. Нерухомі деталі є остовом двигуна, основою, де розташовуються рухомі деталі кривошипно-шатунного і газорозподільного механізмів та виконуються робочі цикли. Таким чином, деталі рухомої групи перетворюють прямолінійний зворотно-поступальний рух поршня в обертання колінчастого вала.

31

Рис. 1.2. Деталі групи поршня і шатуна

1 - компресійні кільця; 2 - маслознімні кільця; 3 _ поршень; 4 - стопорне кільце; 5 - поршневий палець; 6 - втулка; 7 - шатун; 8 - шатунний болт; 9 - вкладиші; 10 - кришка шатуна; 11 - стопорна пластина

Циліндри 4 (Рис. 1.1.) в двигуні розміщуються в блоці вертикально в один ряд. Зверху циліндри закриваються головкою. Для надійнішого ущільнення об'ємів циліндрів у площині, розняття блока і головки кладуть азбометалеву прокладку.

На поршні 3 (Рис. 1.2.) встановлюють компресійні 1 та маслазнімні кільця 2. За допомогою поршневого пальця 5 поршень шарнірно з'єднується з шатуном 7 (нижня частина якого рознімна), а шатун - з колінчастим валом. В місцях цих з'єднань розміщені підшипники-втулки 6 головки шатуна та шатунні рознімні підшипники 9 (вкладиші). Рознімні корінні підшипники колінчастого вала за допомогою кришок 20,21,22,24,25 (Рис. 1.1.) цих підшипників кріпляться до блока двигуна 7. На хвостовику колінчастого вала кріпляться приводні деталі: шків що передає обертання на вентилятор, генератор і компресор; шестерні для приводу масляного насоса високого тиску, газорозподільного вала, а на фланці - маховик.

Замкнутий об'єм, в якому обертається колінчастий вал з робочим запасом масла системи мащення двигуна, називається картером. Він забезпечується нижньою частиною блока і піддоном, який гвинтами кріпиться до блока знизу. В площині роз'єму блока і піддона встановлюється прокладка.

До остова двигуна прикріплюються майже всі деталі й вузли систем і механізмів двигуна.

На деталі кривошипно-шатунного механізму при роботі двигуна діють силові і теплові навантаження. Тому деталі кривошипно-шатунного механізму, які працюють в умовах великих знакозмінних навантажень, пружних коливань і високої температури, повинні мати достатню міцність, жорсткість і стійкість проти спрацювання. Кривошипно-шатунний механізм повинен бути компактним і легким. Зменшення маси деталей, які рухаються відносно остова, при збереженні їх міцності і жорсткості зменшує сили інерції і відповідно навантаження та спрацьовування деталей.

Для зменшення витоку газів із циліндрів двигуна деталі, які утворюють робочі об'єми (циліндри, поршні з кільцями, головки з прокладками), повинні постійно підтримувати потрібну герметичність циліндрів.

Будова деталей кривошипно-шатунного механізму і компоновка його вузлів на двигуні повинні забезпечувати просте технічне обслуговування та ремонт.

Всі деталі сучасних ДВЗ розраховані і виготовлені з урахуванням цих умов, але тривала і безперебійна їх робота можлива лише при правильній і професійній експлуатації двигуна.

1.1 Деталі групи остова

Остов двигуна складається з блок-картера, картера розподільних шестерень, картера маховика, головки циліндрів і піддона картера. У V_подібних двигунах до деталей остова належить кришка повітряної порожнини.

Нерухомий остов двигуна з розміщеними всередині деталями захищає їх від пошкодження, корозії та забруднення. Деталі і вузли можуть також кріпитись на остові ззовні.

Для підвищення жорсткості деталі остова масивніші за інші деталі двигуна, тому вони складають основну частину загальної маси двигуна. Всі деталі остова надійно

з'єднані між собою і для герметичності та пилонепроникності площини розняття ущільнені прокладками.

Блок-картер - основна корпусна деталь двигуна Це складна відливка із чавуну, що об'єднує блок циліндрів і верхню частину картера колінчастого вала. Жорсткість відливки забезпечується перегородками та оребренням внутрішніх поверхонь.

Горизонтальною перетинкою блок-картер поділено на дві частини: верхня - це блок циліндрів, або просто блок, нижня-картер.

Для встановлення циліндрів на верхній площині блока і в горизонтальній перетинці є спеціальні отвори. Простір між стінками гільз циліндрів і блока, заповнений охолоджувальною рідиною, називають сорочкою охолодження. На стінках отворів горизонтальної перетинки є виточки для гумових ущільнювальних кілець, які запобігають витіканню охолоджувальної рідини із сорочки охолодження блока

На стінці картера є фланець з отворами, до якого кріпиться масляний фільтр (центрифуга), у нижній частині розташований отвір для масломірної лінійки.

До нижньої площини картера болтами кріпиться масляний піддон, в якому влаштовано злив масла зі спускною пробкою. У деяких двигунів у пробці закріплено магніт для вловлювання металевих часточок, які потрапляють у масло. Між масляним піддоном і картером встановлено картонну або паронітову прокладку.

До передньої площини блок-картера кріпиться картер розподільних шестерень, який центрується по точно обробленому пальцю проміжної шестерні і штифту, запресованих з торця блок-картера Таким чином, забезпечується зчеплення шестерень газорозподільного механізму.

Між блок-картером, картером і кришкою розподільних шестерень встановлюються прокладки.

Картер і кришка розподільних шестерень мають складну конфігурацію. В них просвердлено отвори для встановлення валів, під болти та шпильки для кріплення їх до блок-картера, а також кріплення до них інших вузлів. Для забезпечення жорсткості цих деталей на них в різних площинах зроблено перетинки з внутрішньої і зовнішньої сторін.

До кришки картера розподільних шестерень кріпиться опора 1, за допомогою якої

двигун з'єднується з остовом трактора.

До задньої площини блок-картера кріпиться картер маховика. Це складна відливка циліндричної форми, яка з блок-картером з'єднується через фланець гвинтами. Внутрішня і зовнішня поверхні картера мають перетинки та ребра жорсткості. На зовнішній поверхні виконано кілька фланців для кріплення електростартера або пускового двигуна, задньої опори двигуна та інших вузлів і деталей. За допомогою болтів корпус маховика кріпиться до корпуса трансмісії через проміжний корпус (універсально-просапні трактори) або з'єднується з коробкою передач (трактор Т_150 К та інші) через проміжний корпус.

Остов двигуна кріпиться до остова трактора найчастіше в трьох точках: одна опора спереду і дві - ззаду. Передня опора у більшості двигунів шарнірна, обидві задні опори частіше встановлюють на картері маховика. В деяких випадках роль задніх опор виконують кронштейни, які приєднують до блока двигуна, або спеціальні виступи, відлиті разом з остовом двигуна. Для зменшення вібрації двигун кріпиться на рамі еластично. Пружними елементами в опорах, як правило, є гумові прокладки (подушки).

В розвалі між блоками циліндрів є порожнина для впуску повітря в циліндри, закрита алюмінієвою кришкою, яка кріпиться 16 болтами до блок-картера. Між кришкою і блок-картером встановлено картонну прокладку. Повітря підводиться до ресивера через патрубок, вилитий разом з кришкою, і до якого за допомогою гумового трубопроводу і хомутів приєднують повітропровід від радіатора охолодження наддувочного повітря або гумовий трубопровід від турбокомпресора. На кришці встановлено фланець з чотирма шпильками для турбокомпресора, а також фланець, через який за допомогою трубопроводу із турбокомпресора зливається масло в піддон двигуна.

Циліндр разом з головкою та поршнем утворюють об'єм, де відбуваються теплові процеси робочих циклів двигуна.

Циліндри відлито з легованого чавуну. Гільзи циліндрів двигунів омиваються рідиною, що циркулює у сорочці охолодження. їх називають мокрими. Внутрішню поверхню циліндра (дзеркало) обробляють з великою точністю (її овальність і конусність не повинні перевищувати 0,02 мм) і загартовують струмом високої частоти). Риски й задирки на цих поверхнях не допускаються.

Верхню частину гільзи ущільнюють азбометалевою прокладкою, розміщеною між блок-картером і головкою блока. Надійне ущільнення можливе лише в тому разі, коли буртик гільзи виступатиме над площиною розняття на певну величину. У нижній частині гільза ущільнюється одним або двома гумовими кільцями.

При встановленні гільз в блок-картер необхідно зберегти їх правильну геометричну форму.

При підвищеній овальності гільз гази проникають з камери згоряння, значно зростає витрата картерного масла.

Овальність в першу чергу залежить від точності виконання посадочних поверхонь гільзи і блок-картера. Вона може збільшитись також і при неправильному встановленні ущільнювального гумового кільця, при потраплянні під буртик гільзи сторонніх предметів а також при неправильній затяжці гайок кріплення головки циліндрів.

Головки циліндрів відлито з чавуну. Вона закриває циліндри зверху. У нижній частині головки є виточка, куди входить бурт циліндра. Торцева поверхня виточки ущільнює (без прокладки) стик між циліндром і головкою. У головці циліндрів розміщується камера згоряння. Всередині головки розташований впускний і випускний канали з виходом на один бік головки. На виходах каналів встановлено фланці з різьбовими отворами для шпильок, до яких кріпиться впускний і випускний трубопроводи. Поперечний переріз впускного каналу більший, ніж випускний.

На нижній торцевій поверхні головок розміщені гнізда впускного і випускного клапанів та отвір для розпилювача форсунки. На верхній площині головок є гнізда для пружин клапанів, а також різьбові отвори для закріплення стояків валика клапанних коромисел.

Головка циліндрів закривається кришкою клапанів. Кришка клапанів спеціальними гайками кріпиться до стояків валика коромисел. Між кришкою і головкою встановлюється прокладка.

Блок-циліндрів двигуна має вставлені змінні гільзи. При пошкодженні певної гільзи замінюють лише її, а не весь блок циліндрів. Крім того, змінні гільзи виготовляють з високоякісного хромонікелевого чавуну, а весь блок економічно відливати з сірого чавуну. Для зменшення спрацювання дзеркала гільзи її внутрішню поверхню після розточки шліфують, полірують і загартовують з нагріванням струмом високої частоти на глибину 1,5…3,0 мм.

Гільзи поділяють на мокрі і сухі (рис. 1.3.). Зовнішній бік мокрої гільзи охолоджується рідиною, а суху гільзу встановлюють у розточений циліндр блок-картера і охолоджувальна рідина омиває зовнішній бік циліндра. Для центрування гільзи відносно блока на зовнішній її поверхні є два посадочні пояски 2 і 4, а буртик 5 слугує опорою для гільз.

Мокру гільзу встановлюють у гнізді блока так, щоб забезпечити герметичність сорочки охолодження. Тому між верхньою частиною гільзи і головкою блока передбачено металоазбестову прокладку 11, між верхньою частиною гільзи і блоком - мідне кільце 10, між нижньою частиною гільзи і блоком - гумові кільця 9. Сухі гільзи запресовують в циліндр блок-картера. Торець гільзи дещо виступає над верхньою площиною блок-картера для надійного ущільнення прокладки 11.

За внутрішнім діаметром гільзи поділяють на групи: «Б» - велика; «С» - середня; «М» - мала. Літеру, якою позначається група, вибивають на торці верхнього бурта гільзи. При встановленні підбирають гільзи однієї групи. Це потрібно для забезпечення необхідного зазору між гільзами і поршнями, які також мають певні групи.

Головка блока циліндрів двигуна закриває ряд блока зверху і утворює камери, в яких відбувається робочий процес. Конструкція головки блока залежить від типу камери згоряння.

Рис. 1.3. Гільзи циліндрів:

а - будова гільзи, б - встановлення в блок-картер мокрої гільзи; встановлення в блок-картер сухої гільзи; 1 - канавки для ущільнювальних кілець; 2,4 - посадочні пояски; 3 - 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

У головці розточено гнізда під впускні і випускні клапани, які під'єднуються з каналами для виведення відпрацьованих газів. Форсунки встановлюють в отвори, які сполучаються з циліндрами. Для з'єднання сорочки охолодження головки циліндра і блок-картера на нижній поверхні головки є отвори, які співпадають з відповідними отворами у блоці. Охолоджувальна рідина із сорочки охолодження головки через спеціальний патрубок надходить у верхній бак радіатора. У головці є отвори для форсунок, для розміщення штанг газорозподільного механізму, отвори для напрямних втулок клапанів, фланці для закріплення стояків валика коромисел. Клапанний механізм, встановлений на головці циліндрів, закриваються кришкою, між ними передбачено прокладку.

Головку блока встановлюють на шпильки, загвинчені у блок-картер, і кріплять гайками. Гайки на шпильках кріплення головки потрібно затягувати рівномірно, поступово, у зазначеній (на рис. 1.4. зазначено послідовність закріплення головки різних двигунів) послідовності, в кілька прийомів (на одну-дві грані за один прийом). Спочатку з половинним зусиллям, як вказано в технічній характеристиці двигуна або трактора, потім - з повним зусиллям. Остаточно затягувати головку необхідно динамометричним ключем.

Між головкою циліндрів і блок-картером встановлюється ущільнювальна прокладка, яка перекриває вихід газам із циліндра, а охолодній рідині - із сорочки охолодження.

ЯМЗ_240Б А_41

Рис. 1.4. Послідовність затягування гайок болтів кріплення головки циліндрів двигуна (відповідно до нумерації)

Ущільнювальну прокладку виготовляють з пружних, теплостійких матеріалів: азбесту, м'якої сталі, міді, алюмінію.

У дизелях і карбюраторних двигунах застосовують комбіновані азбостальні або мідноазбестові прокладки.

Найпоширеніші азбостальні прокладки складаються з каркасу тонкостінної м'якої сталі, по обидва боки якого встановлено листи пресованого азбесту. Вікна і отвори прокладки облаштовують також стальним листом. Щоб прокладка не прилипала до блоку або головки, її поверхню вкривають тонким шаром графіту.

1.2 Деталі групи поршня та шатуна

Поршень з компресійними та маслознімними кільцями, поршневим пальцем і деталями його кріплення складають поршневу групу (рис 1.2.). Поршнева група разом з циліндром і головкою блока циліндрів утворює змінний об'єм, в якому відбуваються робочі цикли.

Шатун шарнірно з'єднує поршень з колінчастим валом. При роботі двигуна шатун передає зусилля від поршня до колінчастого вала і, навпаки, від колінчастого вала до поршня, залежно від співвідношення сил, діючих в даний момент від поршня і колінчастого вала.

Поршень - відповідальна деталь двигуна, оскільки за його допомогою здійснюються всі процеси: всмоктування й стиск свіжого повітря або пальної суміші, сприймання тиску газів під час спалаху і згоряння пальної суміші та передача сили через поршневий палець і шатун на колінчастий вал. Виготовляється поршень з алюмінієвого сплаву.

Поршень працює у надзвичайно несприятливих умовах: велике ударне навантаження; висока змінна швидкість руху (5… 15 м/с), внаслідок чого виникають значні сили інерції; висока температура (Ю00…2500 °С); утруднені умови мащення та охолодження.

Матеріал поршня повинен бути міцним, стійким проти спрацювання, повинен зберігати механічну міцність при високих температурах. Поршні сучасних тракторних дизелів виготовляють з високостійких алюмінієвих сплавів, які добре проводять тепло, легкі. Недоліком таких поршнів є те, що вони дуже розширюються при нагріванні і спрацьовуються.

Поршень складається з днища А (рис. 1.5.), ущільнювальної частини Б і направляючої - В. У днищі поршня розміщена частина камери згоряння (двигун з роздільною камерою згоряння), або вся камера (двигун з нероздільною камерою). Камери згоряння, розташовані в днищі поршня, бувають напівсферичні (сферичні), типу ЦНІДІ та тороїдальні. На ущільнювальній і направляючій частинах поршня виконано канавки для поршневих кілець, на бокових стінках виготовлено бобишки з отворами і канавками для встановлення поршневого пальця і стопорних кілець.для його фіксації.

При роботі двигуна днище поршня нагрівається до 200…400 °С, а направляюча частина (юбка) до100…150 °С. Через різницю температур нагрівання поршня і циліндра (останній має примусове охолодження) зазор між ними змінюється - від максимального при пуску холодного двигуна до мінімального при роботі нагрітого з повним навантаженням.

Рис. 1.5. Поршень та розподілення тиску газів на поршневі кільця:

1 - стопорне кільце; 2 - поршневий палець; 3 - бобишка; 4 - канавки для компресійних кілець; 5 - маслознімне кільце: 6 - компресійне кільце; 7 - канавки для маслознімних кілець

Для нормальної роботи двигуна між поршнем і циліндром повинен бути мінімальний зазор 0,1. - 0,3 мм. Але при цьому повинен забезпечуватись вільний хід поршня у циліндрі і наявність масляної плівки між ними для зменшення тертя і кращого ущільнення.

Щоб усунути заклинювання поршня в циліндрі при роботі двигуна, поршень виконують конусним по висоті, еліптичного перерізу, з нерівномірним розподілом маси металу в стінках. Діаметр днища поршня при цьому менший діаметра юбки.

Юбки поршнів різних двигунів бувають циліндричними, конусними, овальними, конусоовальними. Форми юбки, відмінні від циліндричної, передбачають компенсацію її нерівномірного розширення при роботі двигуна.

Поршні комплектують за масою, зовнішнім діаметром юбки і діаметром отвору під поршневий палець. Позначення розмірної і масової групи наносять на днище поршня. Різниця маси поршнів в одному комплекті не повинна перевищувати 7 г.

Поршневі кільця призначені для забезпечення щільного рухомого з'єднання між поршнем і гільзою цилідра та відведення частини теплоти від днища поршня до дзеркала гільзи циліндра.

Страницы: 1, 2