Колянов механизъм на двигателя
колянов механизъм
Основната цел на коляновия механизъм е да преобразува възвратно-постъпателното движение на буталото във въртеливо движение на коляновия вал. Функцията за един автомобилен двигател е много важна - все пак крайната връзка на всяка кола, нейният двигател - колелото движи определеното превозно средство чрез въртеливо движение.
Към коляновия механизъм (KShM) на двигателя се налагат следните изисквания:
- висока якост и твърдост;
- устойчивост на корозия и механично износване;
- минимално тегло;
- плътно прилягане на буталото в цилиндъра;
- баланс на въртящи се части.
В допълнение към спазването на изискванията, които определят работата на частите на KShM, този механизъм, подобно на всички други механизми на превозното средство, трябва да бъде структурно проектиран по такъв начин, че да гарантира удобството на неговия ремонт и поддръжка. Това се осигурява от използването на практични видове връзки на части и рационални решения за оформление, които позволяват достъп до всяка група части или KShM части по време на подмяна, ремонт или поддръжка.
Всички части на KShM са разделени на две групи: неподвижни и подвижни. Фиксираните части включват тялото (картер и цилиндри), главата на цилиндъра и масления картер. Движещите се части на KShM са бутала с пръстени и буталощифтове, биели, колянов вал и маховик.
Корпус на коляновия механизъм
Тялото на KShM съчетава картера и цилиндрите (или цилиндъра). Това е основната част (скелет) на двигателя. На него са монтирани всички механизми и системи на двигателя и чрез него двигателят се монтира на автомобила. Корпусът на двигателя може да има три версии:
- картер, към който са прикрепени отделни цилиндри;
- картера, към който са прикрепени цилиндрите, комбинирани в един цилиндров блок;
- блоков картер, в който всички елементи са отлети като едно цяло.
Понастоящем се произвеждат само двигатели с въздушно охлаждане с отделни цилиндри, тъй като производството на цилиндров блок с охлаждащи ребра (с височина до 18 mm) представлява значителни технологични трудности. Използването на отделни цилиндрови блокове в съвременните автомобилни двигатели също е ограничено. Най-често се използват в мощни дизелови двигатели, чиито картери и цилиндри са изработени от леки сплави. Повечето автомобилни двигатели използват картери, които са малко по-сложни за производство, но имат най-висока твърдост.
В зависимост от това кои елементи на корпуса на двигателя възприемат основното натоварване, има следните опции за захранващи вериги:
- с лагерен блок от цилиндри (фиг. 1, а);
- с лагерни цилиндри;
- с носещи силови шпилки (фиг. 1, б).
Първият вариант е най-широко използваният. Тук натоварванията от работните газове се възприемат от стените на цилиндъра, охлаждащата риза (кухини за преминаване на охлаждащата течност), главата на цилиндъра, напречните прегради на картера, които завършват с основните лагери.
Второвариантът се използва в двигатели с отделни цилиндри, свързани с картера и главата на цилиндъра чрез къси болтове или шпилки. В този случай под налягането на работния флуид стените на цилиндрите и охлаждащата риза, ако има такава, изпитват напрежение на разкъсване.
При третия вариант цилиндровият блок (или отделните цилиндри), главата на цилиндъра и капачките на главните лагери се затягат заедно чрез дълги силови шпилки, завинтени в преградите на картера.
Блок картер KShM
Картерът е излят от чугун или алуминиева сплав. Картерът на V-образен двигател е показан на фиг. 2. Хоризонтална преграда разделя картера на горна и долна секции. В горната част на блока и хоризонталната преграда има отвори за цилиндри или цилиндрови втулки. Във вертикалните прегради на картера има отвори за лагерите на коляновия вал, които се обработват в комплект с лагерни капачки. Следователно капачките на лагерите не са взаимозаменяеми. За да се увеличи твърдостта на картера, капачките на основните лагери на някои двигатели са допълнително закрепени към картерната част на картера с напречни щипкови болтове.
В картера са направени отвори за части от газоразпределителния механизъм, има равнини за закрепване на филтри, помпи и други механизми. Блоковите картери могат да бъдат с цилиндри, направени директно в блока и със сменяеми цилиндрови втулки.
Цилиндровите втулки могат да бъдат "мокри" и "сухи": "мокри" - ако външните им стени се измиват с охлаждаща течност, "сухи" - се притискат в пробитите отвори на цилиндрите и нямат контакт с охлаждащата течност.
За да увеличите твърдостта на картера, направете следното:
- комбинирайте всички основни елементи вединична силова рамка с пространствена конфигурация (фиг. 2);
- увеличаване на броя на носещите прегради, разположени в една и съща равнина с основните лагери на коляновия вал;
- направете допълнително оребряване на прегради и стени;
- равнината на съединителя на картера да е под оста на коляновия вал;
- използвайте V-образно оформление;
- използва се тунелна обвивка.
Най-твърдата конструкция има картер с тунелен картер от една част (фиг. 3), който обикновено се използва, когато се използва като основни лагери за търкалящи лагери. В този случай коляновият вал е монтиран от края на двигателя, а външните лагерни колела са монтирани в пробитите корпуси на картера. Тунелният картер е най-труден за производство.
Обикновено картерите са изработени от сив чугун или алуминиеви сплави. Цената на блоковия картер от сив чугун е по-ниска от цената на подобен картер от алуминиева сплав, тъй като чугунът е по-технологичен и по-евтин от алуминия. Сивият чугун има добри леярски качества, здрав е и лесен за обработка. Отливките от сив чугун не са склонни към изкривяване и напукване.
Докато чугунените блокове се отливат в земни форми, блоковете от алуминиеви сплави се изработват чрез леене под налягане в сгъваеми метални форми. Това гарантира висока точност и производителност. Значителен недостатък на алуминиевите блокове е повишеното им термично разширение, което може да причини изкривяване на формата по време на работа. Основното предимство е ниското тегло в сравнение с чугунените блокове. Вероятността от деформация на картера по време на работа до голяма степен се определя от технологията на неговото производство.
Недопустими деформации на елементите на картера, до разрушаване, могат да възникнат при напълване със студена охлаждаща течност при топъл двигател, както и при замръзване на вода в охладителната риза. Запълването на охладителната система на горещ двигател със студена охлаждаща течност може не само да доведе до деформация и разрушаване на основните части - цилиндров блок, глава на блока, но и да причини повреда на елементите на резбовите съединения, промяна на взаимното разположение на частите и нарушаване на технологичните настройки.