Поршневая группа и шатуны

                                                     Лабораторная работа № 2

   Тема:   Поршневая группа и шатуны.

   Цель:  Изучить механизмы и устройства  кривошипно-шатунного механизма.

   Ход работы:

Кривошипно-шатунный  механизм (КШМ)) воспринимает давление газов при такте сгорания- расширения и предназначен для преобразования прямолинейного, возвратно-поступательного движения  поршня во вращательное движение коленчатого вала. КШМ состоит из блока цилиндров с картером, головки цилиндров, поршневой группы, маховика, поддона картера.

     Блок цилиндров является основной деталью двигателя, к которой крепятся все механизмы и детали. Цилиндры в блоках изучаемых двигателей расположены V- образно в два ряда под углом 90 градусов. Блоки цилиндров отливают из чугуна (ЗИЛ-130, КамАЗ) или алюминиевого сплава(ЗМЗ-53-12). В той же отливки выполнены картер и стенки полости охлаждения, окружающие цилиндры двигателя. В блоках изучаемых двигателей устанавливают вставные гильзы, омываемые охлаждающей жидкостью. Внутренняя поверхность гильзы служит направляющей для поршня. Гильзы, омываемые охлаждающей жидкостью называются мокрыми. В нижней части они имеют уплотняющие кольца из специальной резины или медные. Блок цилиндров V-образного двигателя ЗИЛ-130 и ЗМЗ-53-12 сверху закрыт двумя головками из алюминиевого сплава. В двигателе КамАЗ-740 каждый цилиндр имеет свою головку.

    На головке цилиндров  закреплены детали ГРМ. В головке цилиндров выполнены впускные и выпускные каналы и установлены вставные седла и направляющие втулки клапанов. Для создания герметичности между блоком и головкой цилиндров установлена прокладка, а крепление головки к блоку цилиндров осуществлено шпильками с гайками. Прокладка должна быть жаропрочной и эластичной. В двигателе ЗИЛ-130 и ЗМЗ-53-12 она сталеасбестовая, в КамАЗ-740 – из стали. В двигателе ЗМЗ –53-12 гильзы цилиндров в верхней части удерживаются только головкой цилиндров, поэтому при сборке необходимо подбирать комплект медных уплотняющих колец нижней части гильзы так, чтобы гильза выступала над плоскостью разъема блока и головки цилиндров на 0.02…0,09мм.

    Поршень воспринимает давление газов при рабочем такте и передает его через поршневой палец и шатун на коленчатый вал. Поршень представляет собой перевернутый цилиндрический стакан, отлитый из алюминиевого сплава( рис.1).В верхней части поршня расположена головка с канавками, в которые вставлены поршневые кольца. Ниже выполнена юбка, направляющая движения поршня. В юбке поршня имеются отверстия  - бобышки,  для поршневого пальца. Чтобы поршень не заклинивался при прогретом двигатели, головку поршня выполняют меньшего диаметра, чем юбку, а саму юбку в поперечном сечении изготавливают не цилиндрической формы, а в виде эллипса. На юбке поршня может разрез. Благодаря овальной форме и разрезу юбки предотвращается заклинивание поршня при работе прогретого поршня.

   Поршневые кольца,   применяемые в двигателях, подразделяются на компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца уплотняют зазор между поршнем и цилиндром и служит для уменьшения прорыва  газов из цилиндров в картер, а маслосъемные снимают излишки масла с зеркала цилиндров и не допускают проникновения масла в камеру сгорания. Кольца, изготовленные из чугуна или стали, имеют разрез (замок) (рис.1). При установки поршня в цилиндр поршневое кольцо предварительно сжимают, в результате чего обеспечивается его плотное прилегание к зеркалу цилиндра при разжатии. Количество колец, устанавливаемых на поршнях изучаемых двигателей, неодинаковое. На поршнях двигателей ЗИЛ-130 три компрессионных кольца, два верхних хромированы по поверхности, соприкасающейся с гильзой. Рабочая поверхность нижнего компрессионного кольца двигателя КамАЗ-740 покрыта молибденом. Маслосъемных колец в изучаемых двигателях по одному. Маслосъемное кольцо собрано из  четырех отдельных элементов - двух тонких стальных разрезных колец и двух гофрированных стальных расширительных( осевого и радиального). 
 

             Поршневой палец шарнирно соединяет поршень с верхней головкой шатуна. Палец изготовлен в виде     пустотелого цилиндрического стержня,  наружная поверхность которого закалена нагревом током высокой частоты. На изучаемых двигателях применяются так называемые плавающие пальцы, т.е. такие, которые могут свободно поворачиваться как в верхней головке шатуна, так и в бобышках поршня, что способствуют равномерному износу пальца.

     Шатун служит для соединения коленчатого вала с поршнем. Через шатун   давление на поршень при рабочем ходе передается на коленчатый вал. При вспомогательных тактах (впуск, сжатие и выпуск) через шатун поршень производится в действие от коленчатого вала. Шатун (рис.2 ) состоит из стального стержня двутаврового сечения, верхней неразъемной и нижней разъемной головок. В верхней установлен поршневой палец, а нижняя закреплена на шатунной шейки коленчатого вала. Для уменьшения трения в верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая или биметаллическая с бронзовым слоем втулка, а в нижнюю состоящую из двух частей, установлены тонкостенные вкладыши, представляющие собой стальную ленту, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем артифрикционного сплава. В изучаемых двигателях на одной шатунной шейки коленчатого вала закреплено по два шатуна. Для правильной их сборке с поршнями  нужно помнить, что шатуны правого ряда цилиндров собраны с поршнями так, что номер на шатуне обращен назад по ходу автомобиля (рис.2), а левого ряда – вперед, т. е. совпадает с надписью на поршне.                            

           Шатунные и коренные подшипники.  В работающем двигателе нагрузка на шатунные и коренные шейки коленчатого вала очень высокая. Для уменьшения трения коренные и шатунные шейки расположены в подшипниках скольжения, которые выполнены в виде вкладышей, аналогичных  шатунным.

     Маховик уменьшает неравномерность работы двигателя, выводит поршни из мертвых точек, облегчает пуск двигателя и способствует   плавному троганию автомобиля с места. Маховик изготовлен в виде массивного чугунного диска и прикреплен к фланцу коленчатого вала болтами с гайками. При изготовлении маховик балансируется вместе с коленчатым валом.