Для чего нужен кривошипно шатунный механизм: Кривошипно-шатунный механизм (КШМ). Назначение, устройство, принцип действия

Кривошипно-шатунный механизм двигателя

Кривошипно-шатунный механизм двигателя

Кривошипно-шатунный механизм дизеля Д-40Р (рис. 1). Основными частями кривошипно-шатунного механизма являются коленчатый вал, маховик, шатуны и поршни. Поршни изготовляют из алюминиевого сплава или чугуна. Алюминиевые поршни по сравнению с чугунными имеют меньшую массу, больший коэффициент теплоотдачи от горячих газов к днищу и большую теплопроводность. Поэтому температура алюминиевых поршней при прочих равных условиях не превышает 250 °С, а чугунных — достигает 450 °С.

На передней части коленчатого вала последовательно расположены шестерня, маслоотражательная шайба и распорная втулка. Эти детали закреплены на валу специальным болтом храповика, который ввинчен в отверстие на торце коленчатого вала.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Рис. 1. Кривошипно-шатунный механизм дизеля Д-40Р: 1 — храповик, 2 — распорная втулка, 3 — маслоотражательная шайба, 4- шестерня коленчатого вала, 5 — полость в шатунной шейке, 6 — верхний вкладыш первого коренного подшипника, 7 — коленчатый вал, 8 — шатун, 9 — поршень, 10 — поршневой палец, 11 — маслосъемное кольцо, 12 — компрессионные кольца, 13 — маховик, 14 — болт крепления маховика, 15 — верхний вкладыш заднего коренного подшипника, 16 — нижний вкладыш заднего коренного подшипника, 17 — верхний вкладыш шатунного подшипника, 18 — нижний вкладыш шатунного подшипника, 19 — нижний вкладыш первого коренного подшипника

На днище поршня предусмотрены два углубления под клапаны, Между углублениями имеется диффузорная выемка. На поршне установлены три компрессионных кольца и одно маслосъемное кольцо. Верхнее компрессионное кольцо покрыто хромом и оловом, нижние кольца — только оловом. Хром предохраняет кольца от быстрого износа, а олово уменьшает трение между кольцом и стенкой цилиндра. У маслосъемных колец на наружной цилиндрической поверхности имеется канавка с отверстиями.

При движении поршня вниз маслосъемное кольцо снимает масло со стенок цилиндра и излишки масла через отверстия в поршне отводятся внутрь поршня и далее в картер.

Поршневой палец плавающего типа. Он установлен в бобышках поршня с натягом 0,01-0,02 мм и для предотвращения возможности перемещения в осевом направлении фиксируется стопорными кольцами. Новые поршневые кольца, установленные на двигателе, должны иметь зазор в замке 0,4-0,8 мм. Новые поршни и гильзы подбирают по размерным группам. Обозначение размерной группы гильзы выбивают на верхнем торце буртика, а поршня — на его днище. Поршень и гильзу перед установкой подбирают так, чтобы зазор между ними был определенной величины. Зазор проверяют щупом, ширина которого 12 мм, а толщина проходной стороны 0,23 мм для алюминиевого поршня и 0,13 — для чугунного, непроходной стороны — соответственно 0,27 и 0,17 мм.

При замене поршней и гильз поршни следует комплектовать с собранными шатунами и пальцами так, чтобы разница в массе комплектов шатун — поршень не превышала 30 г. Массу поршней и шатунов обозначают сокращенно, выбивая на деталях только сотни и десятки граммов. Например, цифра на днище чугунного поршня означает, что его масса 4230 г. Соответственно для порния из алюминиевого сплава цифра 45 означает массу 2450 г.

В стержне шатуна вдоль его оси имеется отверстие, служащее для подвода масла к поршневому пальцу. Соответственно сделаны отверстия и в бронзовой втулке верхней головки шатуна, в которой вращается поршневой палец. Нижняя головка шатуна выполнена разъемной. Посредством нижней головки шатун соединяется с шейкой коленчатого вала. Отъемная часть головки называется крышкой и крепится к шатуну при помощи болтов с корончатыми гайками. Болты и корончатые гайки изготовляют из высококачественной стали. Шатунные подшипники выполнены в виде нерегулируемых вкладышей. Подшипник нижней головки состоит из верхнего и нижнего вкладышей.

Коренные и шатунные шейки коленчатого вала тщательно шлифуют и полируют. В связи с применением- нерегулируемых взаимозаменяемых шатунных и коренных подшипников требуется, чтобы все шейки коленчатого вала имели строго заданный размер и точную цилиндрическую форму. Для увеличения твердости и износостойкости верхнего слоя коренные и шатунные шейки подвергают поверхностной закалке.

Шатунные шейки вала имеют полости, в которые поступает масло из магистрали в блоке. Во время вращения коленчатого вала масло в полостях очищается и только после этого поступает в шатунные шейки.

Грязь отделяется от масла под действием центробежных сил. Полости шатунных шеек постепенно заполняются грязью, которую периодически необходимо удалять.

Осевые усилия, передающиеся на коленчатый вал, воспринимаются через упорный буртик задним коренным подшипником, поэтому верхний и нижний вкладыши заднего коренного подшипника имеют на торцах отбортовки. Вкладыши шатунных и коренных подшипников тонкостенные, взаимозаменяемые для всех гнезд, покрыты слоем антифрикционного алюминиевого сплава или свинцовистой бронзы толщиной 0,2-1,1 мм. В верхних вкладышах просверлено по одному отверстию для прохода масла. Для предохранения вкладышей от осевого смещения на их цилиндрических поверхностях вы-штамповано по одному фиксирующему выступу. При установке вкладыша в гнездо выступ входит в соответствующий паз.

Маховик прикреплен к фланцу болтами. На наружной поверхности маховика имеется отверстие диаметром 10 мм и глубиной 14 мм. На кожухе маховика также имеется отверстие. Эти отверстия предназначены для точной установки поршня первого цилиндра в в. м. т. Во фланце коленчатого вала запрессованы два противоположно расположенных удлиненных болта; возле одного из них выбита метка 0. При установке маховика этот болт должен совпадать с отверстием на кожухе маховика, которое также имеет метку 0.

Рис. 2. Шатунно-поршневая группа дизеля КДМ-100: 1 — стопорный штифт, 2 — установочный штифт, 3 — шатунный болт, 4 — колончатая гайка, 5 — крышка шатуна, б — трубчатый штифт, 7 -нижний вкладыш, в -верхний вкладыш, 9 — шатун, 10 — втулка верхней головки шатуна, И — маслосъемные кольца, 12 — поршневой палец, 13 — стопорное кольцо, 14 и 15 — компрессионные кольца, 16 — поршень

Шатунно-поршневая группа дизеля КДМ-100 (рис.

2). Поршень отлит из алюминиевого сплава и имеет пять канавок: три верхние под компрессионные кольца и две нижние — под мас-лосъемные. В канавках под маслосъемные кольца по окружности поршня предусмотрены отверстия для отвода излишнего масла с рабочей поверхности цилиндра в картер. В днище поршня имеется сферическая выемка, образующая часть объема камеры сгорания.

Поршневые кольца изготовляют из специального чугуна. Верхнее компрессионное кольцо хромировано по цилиндрической поверхности, кольца конические. Конические кольца уменьшают расход масла и быстрее прирабатываются к гильзе. Коническое кольцо устанавливают на поршень меньшим диаметром в сторону днища. Для этого на торцовой поверхности кольца со стороны меньшего диаметра, у замка, нанесена метка «Верх». У маслосъемного поршневого кольца на наружной цилиндрической поверхности проточена канавка, в которой прорезаны сквозные щели.

Поршневой стальной полый палец удерживается в бобышках от осевого перемещения двумя стопорными кольцами.

Шатун стальной, двутаврового сечения с внутренним сверленым каналом для подвода масла от шатунной шейки коленчатого вала к бронзовой втулке верхней головки. В верхней головке шатуна имеются два наклонных отверстия, сообщающихся с кольцевой масляной канавкой втулки. Эти отверстия предназначены для охлаждения днища поршня изнутри струями впрыскиваемого масла.

Вкладыши устанавливают в шатуне с помощью трубчатых штифтов 6. В середине вкладышей имеется кольцевая выточка (канавка) для поступления масла к поршневому пальцу. Вкладыши тонкостенные етале-алюминиевые. В дизелях КДМ-100 первых выпусков установлены бронзовые вкладыши, залитые баббитом марки БКФ-2; от проворачивания они удерживаются трубчатыми штифтами.

На бобышках под шатунный болт у шатуна и крышки выбиты номер цилиндра и масса шатуна в граммах. По наружному диаметру поршни и гильзы делятся на четыре группы. При сборке поршни и гильзы устанавливают одной и той же размерной группы. Это обеспечивает необходимый температурный зазор между ними (0,34-0,38 мм).

Размерная группа и масса в граммах указаны на торце юбки поршня, а при сборке на днище поршня выбивают порядковый номер его установки в двигателе. Крышка шатуна прикреплена двумя болтами с гайками, болты фиксированы от проворачивания штифтами.

Шатунно-поршневая группа дизеля Д6 (рис. 3). Штампованный поршень изготовлен из алюминиевого сплава. Днище поршня имеет фигурную форму, что обеспечивает завихрение сжатого воздуха с топливом и заполнение камеры сгорания распыленным топливом. Выемка в днище поршня образует камеру сгорания. На днище по краям имеются четыре углубления под клапаны.

Рис. 3. Шатунно-поршневая группа дизеля Д6: 1 — поршень, 2 — канавка под поршневое кольцо, 3 — отверстия для стока масла, 4 — цилиндрическое поршневое кольцо, 5 — коническое поршневое кольцо, 6 — поршневой палец, 7 — заглушка поршневого пальца, 8 — верхняя головка шатуна, 9 шатун, 10 крышка нижней головки шатуна, 11 — установочный штифт вкладыша, 12 — вкладыши нижней головки шатуна, 13 — конический штифт

Когда поршень приближается к в. м. т., клапаны входят в углубления. Поршень внутри имеет приливы, в которых просверлены отверстия для поступления к поршневому пальцу масла, разбрызгиваемого в картере. Поршневой палец 6 изготовлен из высококачественной стали; для уменьшения износа его наружная поверхность цементирована. Отшлифованный и отполированный поршневой палец устанавливают в бобышках поршня с натягом 0,001-0,028 мм и зазором во втулке верхней головки шатуна (между пальцем и втулкой) 0,05-0,08 мм. При таком соединении палец во время работы дизеля «плавает» в посадочных местах и поэтому называется плавающим. В приливахпорш-невой палец фиксируется заглушками из алюминиевого сплава, которые ограничивают перемещение пальца в осевом направлении.

Поршень имеет пять канавок для установки поршневых колец. Поршневые кольца изготовлены из специального чугуна. Два верхних цилиндрических кольца являются уплотнительными, компрессионными, а три конических кольца — маслосъемными. Конические кольца устанавливают на поршень так, чтобы торец меньшего диаметра был обращен вверх. Для правильной установки конические кольца со стороны меньшего диаметра имеют надпись «Верх». Канавки, расположенные на поршне ниже отверстия под поршневой палец и над отверстием, имеют снизу фаски с отверстиями 3. Компрессионные кольца покрыты снаружи слоем пористого хрома толщиной 0,1-0,15 мм. Хром предохраняет кольца от быстрого износа, В порах хрома постоянно удерживается смазка, благодаря чему поршень и цилиндр лучше смазывается и поэтому увеличивается срок их службы. Разница в массе между установленными на дизеле поршнями одного комплекта допускается не более 10 г. Комплект шатуна в сборе с поршнем не должен отличаться по массе от другого комплекта более чем на 40 г.

Шатун изготовлен из высоколегированной стали, его стержень имеет двутавровое сечение, увеличивающееся сверху вниз. В верхней головке шатуна имеется шесть отверстий, через которые смазываются поршневой палец и бронзовая втулка. В одно отверстие запрессована зубчатая заклепка, удерживающая бронзовую втулку от проворачивания в головке шатуна. Крышка нижней головки шатуна крепится к шатуну при помощи двух конических штифтов, забиваемых в отверстия в гребнях разъема нижней головки шатуна и крышки.

Вкладыши фиксируются штифтами, запрессованными в шатуне и крышке шатуна. На большом конце штифта выгравирован номер комплекта шатуна и номер отверстия под штифт.

Крышки нижних головок шатунов невзаимозаменяемы. Для повышения жесткости крышка нижней головки шатуна имеет с наружной стороны четыре ребра.

Шатунно-поршневая группа дизеля Д12 (рис. 4). У дизеля Д12 два поршня воспринимают давление газов при сгорании рабочей смеси в цилиндре и передают усилие через поршневые пальцы и шатуны (главный и прицепной) коленчатому валу. Главные шатуны сочленены с поршнями левого (если смотреть со стороны привода распределения) блока, а прицепные — с поршнями правого блока.

Поршневая группа дизеля Д12 аналогична по устройству поршневой группе дизеля Д6.

Прицепной шатун крепится к главному при помощи пальца, вставленного в проушинах на нижней головке главного шатуна. Палец в проушине крепится винтом с латунной шайбой.

Стальные вкладыши залиты свинцовистой бронзой. В верхние головки главных и прицепных шатунов запрессованы бронзовые втулки, в которых вращаются поршневые пальцы. Нижняя головка главного шатуна разъемная, имеет ребристую крышку. Крышка крепится к шатуну шестьк шпильками и центрируется кольцевой выточкой.

Коленчатые валы дизелей Д6 и Д12 кованые, изготовляются из высоколегированной стали 18ХНВА и имеют по шести шатунных и семи коренных шеек. Шейки вала полые, предназначены

для подачи масла. В первую коренную шейку запрессован хвостовик, на наружных шлицах которого установлена коническая шестерня передач. Полости коренных и шатунных шеек вместе с отверстиями в щеках и вале образуют общую полость, которая при работе дизеля заполняется маслом. Со стороны седьмой шейки напрессован фланец для крепления маховика.

Маховики дизелей Д6 и Д12 чугунные, прикреплены к фланцам коленчатых валов шестью болтами. Болты затянуты гайками, под которые подложены шайбы; гайки зашплинтованы. Положение маховика относительно коленчатого вала определяется штифтом, имеющимся во фланце вала. Кроме того, во фланец для разгрузки болтов от срезающих усилий запрессованы три штифта. На ободе маховика имеются деления с обозначениями градусов (метки), необходимые для регулирования газораспределения дизеля, а также нанесена стрелка, указывающая направление вращения коленчатого вала. Для отсчета градусов поворота коленчатого вала и установки его по меткам кожух маховика имеет окно с укрепленным на нем указателем.

Рис. 4. Шатунно-поршневая группа дизеля Д12: 1 — поршень, 2 — канавки поя поршневые кольца, 3 — прицепной шатун, 4 — стопорный винт пальца, 5 -латунная шайба, 6 — проушина для крепления прицепного шатуна, 7 — шпилька крепления крышки головки шатуна, 8 — центрирующая заточка, 9 — крышка головки шатуна, 10 — вкладыши нижней головки шатуна, 11 — палец крепления прицепного шатуна, 12 — главный шатун, 13 — заглушка поршневого пальца, 14 — поршневой палец

После регулирования дизеля и установки указателя против окна зубилом насекают метку, которая соответствует положению в. м. т. на маховике.

—

У V-образного восьмицилиндрового двигателя блок цилиндров имеет два ряда цилиндров (по четыре цилиндра в каждом), расположенных под углом 90°.

Для повышения износостойкости стенок цилиндров и упрощения ремонта и сборки в блок запрессовывают сменные гильзы из кислотостойкого чугуна. Уменьшение износа верхней части гильз достигается установкой в них износостойких вставок (для двигателей ЗМЗ-24, 3M3-53 длина вставки 50 мм, толщина стенки 2 мм). Уплотнение гильз в блоке достигается резиновыми кольцами или прокладками.

Тщательно обработанная внутренняя поверхность гильз (или цилиндров) называется зеркалом.

Головка цилиндров закрывает цилиндры сверху и служит для размещения камеры сгорания. Головки отливают из алюминиевого сплава или чугуна. Двигатели с рядным расположением цилиндров имеют одну головку цилиндров, двигателя с V-образным расположением—две или четыре (на каждые три цилиндра, ЯМЗ-240). У двигателя ЯМЗ-740 головки цилиндров раздельные, на ‘ каждый цилиндр.

В головку цилиндров запрессовывают направляющие втулки и седла клапанов. Плоскость разъема мажду головками и блоком цилиндров уплотняют сталеасбестовы)1и прокладками ’9.

Между головкой цилиндров и крышкой клапанов устанавливают пробковые или резиновые прокладки.

Кривошипно шатунный механизм — принцип действия, обслуживание, диагностика и основные неисправности

Содержание

• 1 Для чего нужен КШМ
• 2 Как устроен кривошипно-шатунный механизм
  • 2.1 Подвижная рабочая группа КШМ
  • 2.2 Неподвижная группа кшм
• 3 Принцип работы КШМ
• 4 Обслуживание КШМ
• 5 Способы диагностики КШМ
• 6 Основные неисправности, возникающие при работе КШМ, и их причины
  • 6.1 Стук в двигателе
  • 6.2 Снижение мощности
  • 6.3 Повышенный расход масла
  • 6.4 Нагар
  • 6.5 Белый дым из выхлопной трубы
• 7 Технология ремонта
  • 7.1 Поршни и пальцы
  • 7.2 Ремонт шатунов
  • 7. 3 Реставрация коленвала

Автомобильный двигатель — один из основных механизмов автомобиля. В его основе лежит кривошипный механизм. Каждый водитель должен знать устройство КШМ, для чего он необходим, как работает и возможные неисправности. Любая машина работает с помощью этого устройства.

Для чего нужен КШМ

Система применяется для преобразования повторяющихся движений. В итоге получаются вращательные. Они появляются в результате сгорания топлива. Шатунный механизм применяется для выработки, преобразования и транспортировки энергии. Остальные детали и узлы автомобиля потребляют эту энергию, действуя на мотор.

Как устроен кривошипно-шатунный механизм

Узел состоит из 3 основных частей:

• кривошип;
• шатуны;
• поршни.

Перед рассмотрением шатунно-поршневой группы нужно обращать внимание на все детали КШМ.

Шатунно-поршневая группа входит в шатунный механизм.

КШМ состоит из подвижных и неподвижных деталей:

1. Блок. В нем находятся поршни, цилиндры и гильзы. Они двигаются внутри гильзы. 
2. Шатуны. Элементы, используемые для соединения поршневой системы и коленвала. Шатунно-поршневая группа отвечает за подвижность системы. Шатуны имеют вид перемычки. Она крепится с двух боков. Крепление к поршню: палец устанавливается для подвижного шарнирного соединения поршня с шатуном. Соединение при помощи пальца способствует перемещению детали в определенной плоскости. Шатун работает в посадочном месте, т. е. в шатунной шейке. В связи с этим он двигается там же, где и соединение.
3. Коленчатый вал. Ось, проходящая через сам вал, опорные шейки и фланец маховика. Обратите внимание, что шатунные шейки помещаются за осью вала. Это позволяет им вращаться вокруг вала во время его движения. В момент резкого торможения коленчатый вал складывается из сил давления газов и инерционных сил массы.
4. Маховик. Механизм, накапливающий энергию. Его использование необходимо, чтобы мотор работал ровно. Эта деталь помогает узлу не тормозить в «мертвой точке».  

Другие составляющие двигателя: газораспределительный механизм, система охлаждения, блок-картер, клапаны, оси вращения, распредвалы и пр. — нужны для правильной работы КШМ.

Подвижная рабочая группа КШМ

К подвижным деталям КШМ относят:

1. Поршень. Деталь кривошипно-шатунного механизма, двигающаяся внутри цилиндра. С одной стороны его толкают вперед продукты сгорания топлива. С другой стороны он приводится в движение поворотом вала. Для достижения максимальной плотности на внешней стороне поршня есть кольца. Они нужны для герметизации проема. Такая схема поршня предупреждает потерю мощности.
2. Шатун. Соединительная деталь, располагающаяся между валом и поршнем. Верхняя головка крепится при помощи пальца. Нижняя головка шатуна может сниматься — это крышка шатуна. Чтобы уменьшить силу трения, между деталями размещают шатунные вкладыши, т. е. подшипники скольжения в виде пластин. Они выгнуты полукругом.
3. Коленвал. В центре узла помещается ось. Она является опорной деталью в блоке цилиндров. На оси с внешней стороны предусмотрены шатунные шейки. Они необходимы для присоединения к шатунам. При движении элемента вниз нижняя часть коленвала движется по окружности. Это совершается одновременно с перемещением поршня. Опорные элементы находятся на подшипниках. Коренная шейка — в картере двигателя. Шейки связаны щеками и имеют противовесы.
4. Маховик. Как правило, маховик установлен на торце коленвала и крепится к фланцу. Двигается одновременно с валом и погашает рывковые нагрузки. Он необходим для вращения коленвала. Соответственно, часть энергии поддерживает функционирование элемента.

Неподвижная группа кшм

Неподвижные детали КШМ содержат:

1. Блок. Конструкция, в которой расположены цилиндры, посадочные элементы, охладительные системы и т. п.
2. ГБЦ. Он монтируется на блок. Необходим, чтобы закрывать его с верхней части. Есть отверстия, необходимые для клапанов. В нижней части устанавливается прокладка. В этой запчасти предусмотрены отверстия для цилиндров и крепежей. Вверху — клапанная крышка. Под ней — прокладка.

Принцип работы КШМ

Устройство кривошипно-шатунного механизма основано на выработке энергии, которая появляется после сгорания топлива. Эту силу кривошипный механизм преобразовывает в нужную форму.

1. В цилиндрах происходит смешивание распыленного топлива и воздуха. Смесь в этой емкости мгновенно сгорает. Цилиндр положен горизонтально, поэтому воздух в нем молниеносно расширяется. Цилиндр располагается в блок-картере.
2. Перед сгоранием топлива поршень располагается в верхней точке. Как только топливная смесь сжигается, он молниеносно опускается в нижнюю точку.
3. Шатун в двигателе присоединен к валу и поршню. Шатун двигает поршень в одном направлении и одевается на коленвал. Подвижное соединение обеспечивает направленный импульс, который соприкасается с валом по касательной. Тем самым коленвал совершает поворот. А шатунные подшипники уменьшают трение между деталями и являются элементами скольжения. Шатунный подшипник смазывается маслом, поступающим из отверстий коленчатого вала.
4. Поршень с шатуном отвечают за вращение вала, обеспечивая ему непрерывное вращение.
5. Импульс для вращения вала, который временами попадает в «мертвую точку», создает маховик.

Обслуживание КШМ

Кривошатунный механизм играет важную роль в двигателе, поэтому стоит прислушаться к его работе. Не должно быть посторонних шумов и стука. Необходимо наблюдать за уровнем масла. Если ТС не новое, это следует делать ежедневно, перед каждым выездом машины из гаража. В бак заливается топливо только высокого качества, без посторонних примесей и воды. В случае обнаружения отклонений от нормальной работы стоит обращаться к мастерам.

Способы диагностики КШМ

Для нормальной работы двигателя регулярно проводят диагностику ТС. В частности, обращаются к мастеру для проведения ряда мероприятий.

Виды диагностики:

• первичная, где выявляют присутствие стуков и иных шумов;
• измерение общих зазоров в сопряжениях;
• выявление объема газа, который попадает в картер;
• проверка давления и уровня масла.

Основные неисправности, возникающие при работе КШМ, и их причины

Существует множество разных видов поломок. Среди них выделяют основные, которые встречаются чаще всего.

Стук в двигателе

При появлении посторонних шумов необходимо обращаться в автомастерскую. Стук говорит о том, что некоторые детали изношены. В частности, могут страдать подшипники и все виды прокладок. Он может образоваться в результате низкокачественного масла либо его отсутствия.

Снижение мощности

Если мотор работает не на полную мощность, возможно залегание колец поршней. Из-за этого в камере сгорания накапливаются частицы масла. Газы попадают в сам силовой аппарат. Происходит пустая растрата вырабатываемой энергии. Для проверки нужно сверить компрессию в цилиндрах. При выявлении отклонений от указанных производителем показателей потребуется ремонт аппарата.

Повышенный расход масла

При обнаружении повышенного расхода масла требуется обращаться к мастеру. Масло сгорает одновременно с топливом, перемешиваясь с ним. Это увеличивает температуру в камере. Выявить можно самостоятельно. Обратите внимание на выхлопные газы, выходящие из трубы. Если дым черного цвета, спешите на СТО.

Нагар

На клапанах, поршнях и иных деталях двигателя может скапливаться нагар. Этим отложения указывают на то, что топливо не сгорает на 100%. Соответственно, необходимо провести комплексную диагностику.

Белый дым из выхлопной трубы

В топливо может попадать антифриз. Это случается в результате поломки ГБЦ.

Технология ремонта

Самостоятельно невозможно устранить большую часть дефектов. Необходимо выполнить несколько мероприятий по ремонту. Шатунный механизм требует проверки и исправления работы следующих деталей:

• поршни и пальцы;
• ремонт шатунов;
• полная реставрация коленвала.

Поршни и пальцы

В первую очередь, нужно понимать, что старые детали выработали свой ресурс. Они подлежат немедленной замене, особенно поршни, прокладки и фильтры. Эти составные части ремонту не подлежат. Это касается и колец. При любой степени износа работа двигателя будет некорректной. Основные проблемы сохраняются.

Ремонт шатунов

При выявлении незначительных повреждений появляется ряд признаков, которые указывают на неисправности той или иной части механизма. В частности, речь идет о постороннем шуме, появлении белого или черного дыма и повышенного расхода масла. 

Реставрация коленвала

Реставрация коленвала состоит в шлифовке, устранении заусениц и сколов. На отдельных участках возможно нанесение специального напыления. После таких действий обязательна шлифовка. Нанесение напыления должно выполняться качественным и износостойким материалом.

Таким образом, шатунный механизм является самым важным элементом в автомобиле. Он отвечает за работу двигателя. В случае появления неисправностей мотор не запустится. При выявлении повреждений рекомендуется обращаться в СТО. Автомобиль ремонтируют на специальном оборудовании.

Кривошип (механизм) | Tractor & Construction Plant Wiki

Кривошип представляет собой рычаг, прикрепленный под прямым углом к ​​вращающемуся валу, с помощью которого возвратно-поступательное движение передается валу или принимается от него. Он используется для преобразования кругового движения в возвратно-поступательное или иногда возвратно-поступательное движение в круговое. Рычаг может представлять собой изогнутую часть вала или прикрепленный к нему отдельный рычаг. К концу кривошипа шарниром прикреплен стержень, обычно называемый шатуном. Конец стержня, прикрепленный к кривошипу, движется круговым движением, в то время как другой конец обычно вынужден двигаться линейным скользящим движением внутрь и наружу.

Этот термин часто относится к рукоятке с приводом от человека, которая используется для ручного поворота оси, например, в шатуне велосипеда или в скобе и дрели. В этом случае рука или нога человека служит шатуном, прикладывающим возвратно-поступательную силу к кривошипу. Часто имеется штанга, перпендикулярная другому концу руки, часто со свободно вращающейся ручкой на ней для удержания в руке или в случае работы ногой (обычно второй рукой для другой ноги), с свободно вращающаяся педаль.

Содержание

• 1 Примеры
  • 1.1 Рукоятки с ручным приводом
  • 1.2 Кривошипные рукоятки с ножным приводом
  • 1.3 Двигатели
• 2 Механика
• 3 История
  • 3.1 Западный мир
    • 3.1.1 Классическая древность
    • 3.1.2 Средневековье
    • 3.1.3 Возрождение
  • 3.2 Дальний Восток
  • 3.3 Ближний Восток
  • 3,4 20 век
• 4 Коленчатая ось
• 5 См. также
• 6 Каталожные номера
  • 6.1 Библиография
• 7 Внешние ссылки

Примеры

Рукоятка

Ручная рукоятка точилки для карандашей

Знакомые примеры включают:

Ручные рукоятки

• Механическая точилка для карандашей
• Рыболовная катушка и другие катушки для кабелей, проводов, канатов и т. д.
• Окно автомобиля с ручным управлением
• Набор рукояток, который приводит в движение трикке через рукоятки.

Шатуны с ножным приводом

• Кривошип, приводящий велосипед в движение с помощью педалей.
• Швейная машина с педалью

Двигатели

Почти все поршневые двигатели используют кривошипы для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение. Шатуны встроены в коленчатый вал.

Механика

Смещение конца шатуна примерно пропорционально косинусу угла поворота кривошипа при измерении его от верхней мертвой точки (ВМТ). Таким образом, возвратно-поступательное движение, создаваемое постоянно вращающимся кривошипом и шатуном, приблизительно представляет собой простое гармоническое движение:

где х — расстояние от конца шатуна до оси кривошипа, l — длина шатуна, r — длина кривошипа, а α угол поворота коленчатого вала, измеренный от верхней мертвой точки (ВМТ). Технически возвратно-поступательное движение шатуна немного отличается от синусоидального из-за изменения угла шатуна во время цикла.

Механическое преимущество кривошипа, соотношение между силой, действующей на шатун, и крутящим моментом на валу, меняется на протяжении цикла кривошипа. Соотношение между ними примерно такое:

где крутящий момент и F сила на шатуне. Для данной силы на кривошипе крутящий момент максимален при углах кривошипа α = 90° или 270° от ВМТ. Когда кривошип приводится в движение шатуном, возникает проблема, когда кривошип находится в верхней мертвой точке (0°) или нижней мертвой точке (180°). В эти моменты цикла кривошипа сила, действующая на шатун, не вызывает крутящего момента на кривошипе. Следовательно, если кривошип неподвижен и находится в одной из этих двух точек, он не может быть приведен в движение шатуном. По этой причине в паровозах, колеса которых приводятся в движение кривошипами, два шатуна крепятся к колесам в точках 9. 0° друг от друга, так что независимо от положения колес при запуске двигателя по крайней мере один шатун сможет создать крутящий момент для запуска поезда.

History

Western World

Classical Antiquity

See also: Roman technology and List of Roman watermills

Roman crank handle from Augusta Raurica, dated to the 2nd century AD ^[1]

The эксцентрично установленная рукоятка вращающейся ручной мельницы, появившейся в 5 веке до нашей эры в кельтиберской Испании и в конечном итоге распространившейся по Римской империи, представляет собой кривошип. ^{[2] [3] [4]} Римский железный коленчатый вал неизвестного назначения, датируемый II веком нашей эры, был раскопан в Августе Раурике, Швейцария. На одном конце куска длиной 82,5 см установлена ​​бронзовая ручка длиной 15 см, другая ручка утеряна. ^{[5] [1]}

А ок. Настоящая железная рукоятка длиной 40 см вместе с парой разбитых жерновов диаметром 50–65 см и различными железными изделиями была раскопана в Ашхайме, недалеко от Мюнхена. Римская мельница с кривошипным приводом датируется концом 2 века нашей эры. ^[6] Часто цитируемая современная реконструкция ковшового цепного насоса с приводом от ручных маховиков кораблей Неми была отвергнута как «археологическая фантазия». ^[7]

Римская лесопилка Иераполиса 3 века нашей эры, самая ранняя известная машина, в которой кривошип сочетается с шатуном. ^[8]

Самые ранние в мире доказательства того, что кривошип в сочетании с шатуном в машине, обнаружены в позднеримской лесопилке Иераполиса с 3-го века нашей эры и двух римских каменных лесопилках в Герасе, Римская Сирия, и Эфес, Малая Азия (оба 6 век нашей эры). ^[8] На фронтоне мельницы Иераполиса показано водяное колесо, приводимое в движение мельничной дорожкой, приводящее в действие через зубчатую передачу две рамные пилы, которые разрезают прямоугольные блоки с помощью каких-то шатунов и, по механической необходимости, кривошипов. . Сопроводительная надпись на греческом языке. ^[9]

Кривошипно-шатунные механизмы двух других археологически засвидетельствованных лесопилок работали без зубчатой ​​передачи. ^{[10] [11]} В древней литературе мы находим упоминание о работах поэта Авзония конца 4-го века с водяными мраморными пилами недалеко от Трира, ныне Германия; ^[8] Примерно в то же время эти типы мельниц, по-видимому, также указаны христианским святым Григорием Нисским из Анатолии, демонстрирующим разнообразное использование гидроэнергии во многих частях Римской империи ^[12] Три находит отодвинуть дату изобретения кривошипа и шатуна на целое тысячелетие назад; ^[8] впервые все основные компоненты гораздо более поздней паровой машины были собраны одной технологической культурой:

С кривошипно-шатунной системой, все элементы для построения паровой машины (изобретен в 1712 г.) — эолипил Героя (производящий силу пара), цилиндр и поршень (в металлических силовых насосах), обратные клапаны (в водяных насосы), зубчатые передачи (в водяных мельницах и часах) — были известны еще во времена Римской империи. ^[13]

Средние века

показан в каролингской рукописи Утрехтской псалтири ; рисунок пером около 830 года восходит к позднему античному оригиналу. ^[15] Музыкальный трактат, приписываемый аббату Одо из Клюни (ок. 878–879 гг.).42) описывает ладовый струнный инструмент, звук которого звучал с помощью смоляного колеса, вращаемого рукояткой; позже это устройство появляется в двух иллюминированных рукописях XII века. ^[14] Есть также две фотографии Фортуны, крутящей колесо судьбы из этого и следующего веков. ^[14]

Использование кривошипных рукояток в трепанационных сверлах было описано в издании Dictionnaire des Antiquités Grecques et Romaines 1887 г. за счет испанского хирурга-мусульманина Абу аль-Касима аль-Захрави; однако существование такого устройства не может быть подтверждено оригинальным освещением, и поэтому его следует не принимать во внимание. ^[16] Монах-бенедиктинец Феофил Пресвитер (ок. 1070–1125) описал кривошипные рукоятки, «используемые при токарной обработке литейных стержней». ^[17]

Итальянский врач Гвидо да Виджевано (ок. 1280–1349 гг.), планируя новый крестовый поход, нарисовал гребную лодку и военные повозки, которые приводились в движение составными кривошипами и зубчатыми колесами, вращаемыми вручную (в центре изображение). ^[18] Luttrell Psalter , датируемый примерно 1340 годом, описывает точильный камень, который вращался двумя кривошипами, по одному на каждом конце его оси; зубчатая ручная мельница с одним или двумя кривошипами появилась позже, в 15 веке; ^[19]

Средневековые подъемные краны иногда приводились в движение рукоятками, но чаще лебедками. ^[20]

Ренессанс

Европе к началу 15 века, часто можно увидеть в работах таких, как немецкий военный инженер Конрад Кайзер. ^[19] Устройства, изображенные в модели Bellifortis компании Kyeser, включают кривошипные брашпили (вместо спицованных колес) для натягивания осадных арбалетов, кривошипную цепь ковшей для подъема воды и кривошипы, прикрепленные к колесу колоколов. ^[19] Компания Kieser также оснастила винты Архимеда для подъема воды кривошипной рукояткой — нововведение, которое впоследствии заменило древнюю практику работы с трубой путем наступания. ^[21] Самое раннее свидетельство оснащения колодезного подъемника кривошипами находится на миниатюре ок. 1425 в немецком Hausbuch Фонда Менделя . ^[22]

Немецкий арбалетчик взводит свое оружие с помощью кривошипно-реечного механизма (ок. 1493 г.)

Первые изображения составного кривошипа в скобе плотника появляются между 1420 и 1430 годами в различных североевропейских произведениях искусства. ^[23] Быстрое внедрение составного кривошипа можно проследить в работах Анонима гуситских войн, неизвестного немецкого инженера, пишущего о состоянии военной техники того времени: во-первых, шатун, прикладной к кривошипам, снова появились, во-вторых, кривошипы с двойным составом также стали оснащаться шатунами и, в-третьих, для этих кривошипов использовался маховик, чтобы вывести их из «мертвой точки».

На одном из рисунков Анонимуса гуситских войн изображена лодка с парой гребных колес на каждом конце, вращаемых людьми, управляющими сложными рукоятками (см. выше). Эта концепция была значительно улучшена итальянцем Роберто Вальтурио в 1463 году, который изобрел лодку с пятью комплектами, в которой все параллельные кривошипы соединены с единым источником энергии одним шатуном. Эту идею также подхватил его соотечественник Франческо ди Джорджио. . ^[24]

Водоподъемный насос с кривошипно-шатунным механизмом (Georg Andreas Böckler, 1661)

В Италии эпохи Возрождения самые ранние свидетельства существования сложной кривошипной рукоятки и шатуна можно найти в альбомах Такколы, но это устройство до сих пор неправильно понимается с точки зрения механики. ^[25] Четкое понимание движения кривошипа демонстрирует немного позднее Пизанелло, нарисовавший привод поршневого насоса. водяным колесом и приводился в действие двумя простыми кривошипами и двумя шатунами. ^[25]

В 15 веке также были введены кривошипно-реечные устройства, называемые кранкинами, которые устанавливались на приклад арбалета как средство приложения еще большей силы при натягивании стрелкового оружия (см. справа). . ^[26] В текстильной промышленности внедрены кривошипные катушки для намотки мотков пряжи. ^[19]

Около 1480 года раннесредневековый вращающийся точильный камень был усовершенствован с помощью педали и кривошипного механизма. Кривошипы, установленные на тележках, впервые появляются на немецкой гравюре 1589 года. 9Только 0099 Разнообразные и искусственные машины 1588 года изображает восемнадцать экземпляров, число которых увеличивается в Theatrum Machinarum Novum Георга Андреаса Бёклера до 45 различных машин, что составляет одну треть от общего числа. ^[28]

Дальний Восток

Тибетец, работающий на печи (1938 г.). Перпендикулярная рукоятка таких вращающихся ручных мельниц работает как рукоятка. ^{[3] [4]}

Самая ранняя настоящая кривошипная рукоятка в ханьском Китае встречается, как изображают модели гробниц из глазурованной глиняной посуды эпохи Хань, в сельскохозяйственном веялке, ^[29] от не позднее 200 г. н.э. ^[30] После этого рукоятка использовалась в Китае для наматывания шелка и конопли, в водяном просеителе для муки, для металлургических мехов с гидравлическим приводом и в лебедке для колодца. ^[31] Однако потенциал кривошипа по преобразованию кругового движения в возвратно-поступательное, похоже, так и не был полностью реализован в Китае, и кривошип, как правило, отсутствовал в таких машинах до начала 20-го века. ^[32]

Ближний Восток

В то время как американо-американский историк техники Линн Уайт не смогла найти «твердых свидетельств даже самого простого применения рукоятки до книги аль-Джазари 1206 г. н.э.», ^[19] рукоятка появляется согласно Бистон в середине 9-го века в нескольких гидравлических устройствах, описанных братьями Бану Муса в их Книге гениальных устройств . ^[33] Эти устройства, однако, совершали лишь частичные вращения и не могли передавать большую мощность, ^[34] , хотя для преобразования его в коленчатый вал потребовалась бы лишь небольшая модификация. ^[35]

Аль-Джазари (1136–1206) описал кривошипно-шатунную систему во вращающейся машине двух своих водоподъемных машин. ^[36] Его двухцилиндровый насос включал коленчатый вал, ^[37] , но устройство было излишне сложным, что указывало на то, что он все еще не полностью понимал концепцию преобразования энергии. ^[38] После аль-Джазари чудаки в исламской технологии не прослеживаются до начала 15-го века копии Механика древнегреческого инженера Геро Александрийского. ^[16]

20th Century

Кривошипные рукоятки ранее использовались на некоторых машинах в начале 20-го века; например, почти все фонографы до 1930-х годов приводились в действие заводными двигателями с заводными рукоятками. Двигатели внутреннего сгорания автомобилей обычно запускались с помощью рукоятки (известной как пусковые ручки в Великобритании), прежде чем электрические стартеры стали широко использоваться.

1918 Руководство по эксплуатации Reo описывает , как проворачивать автомобиль вручную:

• Первое: Убедитесь, что рычаг переключения передач находится в нейтральном положении.
• Секунда: педаль сцепления разблокирована, а сцепление включено. Педаль тормоза максимально выдвинута вперед, тормозя заднее колесо.
• Третье: обратите внимание на рычаг управления искрой, который представляет собой короткий рычаг, расположенный в верхней части рулевого колеса с правой стороны. находится максимально назад к водителю, а длинный рычаг наверху рулевой колонки, управляющий карбюратором, сдвинут вперед примерно на один дюйм из своего крайнего положения.
• Четвертое: Поверните ключ зажигания в точку с маркировкой «В» или «М»
• Пятое: Установите регулятор карбюратора на рулевой колонке в положение с пометкой «СТАРТ». Убедитесь, что в карбюраторе есть бензин. Проверьте это, нажимая на маленький штифт, выступающий из передней части чаши, пока карбюратор не заполнится. Если он не заливается, это показывает, что топливо не подается в карбюратор должным образом, и нельзя ожидать, что двигатель запустится. См. инструкции на стр. 56 для заполнения вакуумного бака.
• Шестое: Убедившись, что в карбюраторе есть запас топлива, возьмитесь за рукоятку пусковой рукоятки, нажмите на нее до упора, чтобы зацепить храповик со штифтом коленчатого вала, и переверните двигатель, быстро потянув вверх. Никогда не нажимайте вниз, потому что, если по какой-либо причине двигатель отскочит назад, это может подвергнуть опасности оператора.

Коленчатая ось

Коленчатая ось — это коленчатый вал, который также служит в качестве оси. Используется на паровозах с внутренними цилиндрами.

См. также

• Лебедка
• Уравнения движения поршня
• Ничего измельчителя
• Солнечная и планетарная передача

Каталожные номера

1. ↑ ^{1. 0 1.1} Schiöler 2009, стр. 113f.
2. ↑ Дата: Frankel 2003, стр. 17–19.
3. ↑ ^{3.0 3.1} Ritti, Grewe & Kessener 2007, с. 159
4. ↑ ^{4.0 4.1} Лукас 2005, с. 5, фн. 9
5. ↑ Лаур-Беларт 1988, с. 51–52, 56, рис. 42
6. ↑ Volpert 1997, стр. 195, 199.
7. ↑ White, Jr. 1962, стр. 105f.; Олесон 1984, стр. 230f.
8. ↑ ^{8,0 8,1 8,2 8,3} Ритти, Греве и Кессенер 2007, с. 161:

   Из-за находок в Эфесе и Герасе изобретение кривошипно-шатунной системы пришлось переносить с 13-го на 6-й век; теперь рельеф Иераполя переносит его еще на три столетия назад, что подтверждает, что каменные лесопилки с водяным приводом действительно использовались, когда Авзоний писал свою « Мозеллу» .

9. ↑ Ritti, Grewe & Kessener 2007, стр. 139–141.
10. ↑ Ритти, Греве и Кессенер, 2007 г., стр. 149–153.
11. ↑ Mangartz 2006, стр. 579f.
12. ↑ Уилсон 2002, с. 16
13. ↑ Ритти, Греве и Кессенер 2007, с. 156, фн. 74
14. ↑ ^{14,0 14,1 14,2} Уайт-младший 1962, с. 110
15. ↑ Hägermann & Schneider 1997, стр. 425f.
16. ↑ ^{16,0 16,1} Уайт-младший, 19 лет62, с. 170
17. ↑ Needham 1986, стр. 112–113.
18. ↑ Холл 1979, с. 80
19. ↑ ^{19,0 19,1 19,2 19,3 19,4} Уайт, мл. 1962, с. 111
20. ↑ Холл 1979, с. 48
21. ↑ Уайт-младший, 1962, стр. 105, 111, 168.
22. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 167; Холл 1979, с. 52
23. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 112
24. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 114
25. ↑ ^{25,0 25,1} Уайт-младший, 19 лет62, с. 113
26. ↑ Hall 1979, стр. 74f.
27. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 167
28. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 172
29. ↑
30. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 104
31. ↑ Needham 1986, стр. 118–119.
32. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 104:

    Тем не менее, исследователь китайской технологии в начале двадцатого века отмечает, что даже поколение назад китайцы «не достигли той стадии, когда непрерывное вращательное движение заменяет возвратно-поступательное движение в технических устройствах, таких как дрель, токарный станок, пила. и т. д. Чтобы сделать этот шаг, необходимо знакомство с кривошипом. Кривошип в его простой рудиментарной форме мы находим в [современной] китайской лебедке, использование которой, однако, по-видимому, не дало толчка к изменению возвратно-поступательного движения на круговое в других устройствах». В Китае кривошип был известен, но оставался бездействующим по крайней мере девятнадцать столетий, его взрывной потенциал для прикладной механики оставался непризнанным и неиспользованным.

33. ↑
34. ↑ al-Hassan & Hill 1992, стр. 45, 61.
35. ↑
36. ↑ Ахмад И Хассан. Кривошипно-шатунная система в машине с непрерывным вращением.
37. ↑
38. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 170:

    Однако то, что аль-Джазари не вполне понял значение кривошипа для соединения возвратно-поступательного движения с вращательным, доказывает его необычайно сложный насос, приводимый в действие зубчатым колесом, установленным эксцентрично на его оси.

Библиография

• .

Внешние ссылки

• Обзор Crank: Гипервидео конструкции и работы четырехцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, любезно предоставлено Ford Motor Company
• Цифровая библиотека кинематических моделей для проектирования (KMODDL) — фильмы и фотографии сотен работающих моделей механических систем в Корнельском университете. Также включает электронную библиотеку классических текстов по механическому дизайну и инженерии.

На этой странице используется некоторый контент из Википедии . Оригинальная статья была на Crank (механизм). Список авторов можно увидеть на странице истории . Как и в случае с Tractor & Construction Plant Wiki, текст Википедии доступен по лицензии Creative Commons по лицензии Attribution и/или GNU Free Documentation License. Пожалуйста, проверьте историю страниц, чтобы узнать, когда исходная статья была скопирована в Wikia.

Кривошип (механизм) | Tractor & Construction Plant Wiki

Кривошип представляет собой рычаг, прикрепленный под прямым углом к ​​вращающемуся валу, с помощью которого возвратно-поступательное движение передается валу или принимается от него. Он используется для преобразования кругового движения в возвратно-поступательное или иногда возвратно-поступательное движение в круговое. Рычаг может представлять собой изогнутую часть вала или прикрепленный к нему отдельный рычаг. К концу кривошипа шарниром прикреплен стержень, обычно называемый шатуном. Конец стержня, прикрепленный к кривошипу, движется круговым движением, в то время как другой конец обычно вынужден двигаться линейным скользящим движением внутрь и наружу.

Этот термин часто относится к рукоятке с приводом от человека, которая используется для ручного поворота оси, например, в шатуне велосипеда или в скобе и дрели. В этом случае рука или нога человека служит шатуном, прикладывающим возвратно-поступательную силу к кривошипу. Часто имеется штанга, перпендикулярная другому концу руки, часто со свободно вращающейся ручкой на ней для удержания в руке или в случае работы ногой (обычно второй рукой для другой ноги), с свободно вращающаяся педаль.

Содержание

• 1 Примеры
  • 1.1 Рукоятки с ручным приводом
  • 1.2 Кривошипные рукоятки с ножным приводом
  • 1.3 Двигатели
• 2 Механика
• 3 История
  • 3.1 Западный мир
    • 3.1.1 Классическая древность
    • 3.1.2 Средневековье
    • 3.1.3 Возрождение
  • 3.2 Дальний Восток
  • 3.3 Ближний Восток
  • 3,4 20 век
• 4 Коленчатая ось
• 5 См. также
• 6 Каталожные номера
  • 6.1 Библиография
• 7 Внешние ссылки

Примеры

Рукоятка

Ручная рукоятка точилки для карандашей

Знакомые примеры включают:

Ручные рукоятки

• Механическая точилка для карандашей
• Рыболовная катушка и другие катушки для кабелей, проводов, канатов и т. д.
• Окно автомобиля с ручным управлением
• Набор рукояток, который приводит в движение трикке через рукоятки.

Шатуны с ножным приводом

• Кривошип, приводящий велосипед в движение с помощью педалей.
• Швейная машина с педалью

Двигатели

Почти все поршневые двигатели используют кривошипы для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение. Шатуны встроены в коленчатый вал.

Механика

Смещение конца шатуна примерно пропорционально косинусу угла поворота кривошипа при измерении его от верхней мертвой точки (ВМТ). Таким образом, возвратно-поступательное движение, создаваемое постоянно вращающимся кривошипом и шатуном, приблизительно представляет собой простое гармоническое движение:

где х — расстояние от конца шатуна до оси кривошипа, l — длина шатуна, r — длина кривошипа, а α угол поворота коленчатого вала, измеренный от верхней мертвой точки (ВМТ). Технически возвратно-поступательное движение шатуна немного отличается от синусоидального из-за изменения угла шатуна во время цикла.

Механическое преимущество кривошипа, соотношение между силой, действующей на шатун, и крутящим моментом на валу, меняется на протяжении цикла кривошипа. Соотношение между ними примерно такое:

где крутящий момент и F сила на шатуне. Для данной силы на кривошипе крутящий момент максимален при углах кривошипа α = 90° или 270° от ВМТ. Когда кривошип приводится в движение шатуном, возникает проблема, когда кривошип находится в верхней мертвой точке (0°) или нижней мертвой точке (180°). В эти моменты цикла кривошипа сила, действующая на шатун, не вызывает крутящего момента на кривошипе. Следовательно, если кривошип неподвижен и находится в одной из этих двух точек, он не может быть приведен в движение шатуном. По этой причине в паровозах, колеса которых приводятся в движение кривошипами, два шатуна крепятся к колесам в точках 9.0° друг от друга, так что независимо от положения колес при запуске двигателя по крайней мере один шатун сможет создать крутящий момент для запуска поезда.

History

Western World

Classical Antiquity

See also: Roman technology and List of Roman watermills

Roman crank handle from Augusta Raurica, dated to the 2nd century AD ^[1]

The эксцентрично установленная рукоятка вращающейся ручной мельницы, появившейся в 5 веке до нашей эры в кельтиберской Испании и в конечном итоге распространившейся по Римской империи, представляет собой кривошип. ^{[2] [3] [4]} Римский железный коленчатый вал неизвестного назначения, датируемый II веком нашей эры, был раскопан в Августе Раурике, Швейцария. На одном конце куска длиной 82,5 см установлена ​​бронзовая ручка длиной 15 см, другая ручка утеряна. ^{[5] [1]}

А ок. Настоящая железная рукоятка длиной 40 см вместе с парой разбитых жерновов диаметром 50–65 см и различными железными изделиями была раскопана в Ашхайме, недалеко от Мюнхена. Римская мельница с кривошипным приводом датируется концом 2 века нашей эры. ^[6] Часто цитируемая современная реконструкция ковшового цепного насоса с приводом от ручных маховиков кораблей Неми была отвергнута как «археологическая фантазия». ^[7]

Римская лесопилка Иераполиса 3 века нашей эры, самая ранняя известная машина, в которой кривошип сочетается с шатуном. ^[8]

Самые ранние в мире доказательства того, что кривошип в сочетании с шатуном в машине, обнаружены в позднеримской лесопилке Иераполиса с 3-го века нашей эры и двух римских каменных лесопилках в Герасе, Римская Сирия, и Эфес, Малая Азия (оба 6 век нашей эры). ^[8] На фронтоне мельницы Иераполиса показано водяное колесо, приводимое в движение мельничной дорожкой, приводящее в действие через зубчатую передачу две рамные пилы, которые разрезают прямоугольные блоки с помощью каких-то шатунов и, по механической необходимости, кривошипов. . Сопроводительная надпись на греческом языке. ^[9]

Кривошипно-шатунные механизмы двух других археологически засвидетельствованных лесопилок работали без зубчатой ​​передачи. ^{[10] [11]} В древней литературе мы находим упоминание о работах поэта Авзония конца 4-го века с водяными мраморными пилами недалеко от Трира, ныне Германия; ^[8] Примерно в то же время эти типы мельниц, по-видимому, также указаны христианским святым Григорием Нисским из Анатолии, демонстрирующим разнообразное использование гидроэнергии во многих частях Римской империи ^[12] Три находит отодвинуть дату изобретения кривошипа и шатуна на целое тысячелетие назад; ^[8] впервые все основные компоненты гораздо более поздней паровой машины были собраны одной технологической культурой:

С кривошипно-шатунной системой, все элементы для построения паровой машины (изобретен в 1712 г. ) — эолипил Героя (производящий силу пара), цилиндр и поршень (в металлических силовых насосах), обратные клапаны (в водяных насосы), зубчатые передачи (в водяных мельницах и часах) — были известны еще во времена Римской империи. ^[13]

Средние века

показан в каролингской рукописи Утрехтской псалтири ; рисунок пером около 830 года восходит к позднему античному оригиналу. ^[15] Музыкальный трактат, приписываемый аббату Одо из Клюни (ок. 878–879 гг.).42) описывает ладовый струнный инструмент, звук которого звучал с помощью смоляного колеса, вращаемого рукояткой; позже это устройство появляется в двух иллюминированных рукописях XII века. ^[14] Есть также две фотографии Фортуны, крутящей колесо судьбы из этого и следующего веков. ^[14]

Использование кривошипных рукояток в трепанационных сверлах было описано в издании Dictionnaire des Antiquités Grecques et Romaines 1887 г. за счет испанского хирурга-мусульманина Абу аль-Касима аль-Захрави; однако существование такого устройства не может быть подтверждено оригинальным освещением, и поэтому его следует не принимать во внимание. ^[16] Монах-бенедиктинец Феофил Пресвитер (ок. 1070–1125) описал кривошипные рукоятки, «используемые при токарной обработке литейных стержней». ^[17]

Итальянский врач Гвидо да Виджевано (ок. 1280–1349 гг.), планируя новый крестовый поход, нарисовал гребную лодку и военные повозки, которые приводились в движение составными кривошипами и зубчатыми колесами, вращаемыми вручную (в центре изображение). ^[18] Luttrell Psalter , датируемый примерно 1340 годом, описывает точильный камень, который вращался двумя кривошипами, по одному на каждом конце его оси; зубчатая ручная мельница с одним или двумя кривошипами появилась позже, в 15 веке; ^[19]

Средневековые подъемные краны иногда приводились в движение рукоятками, но чаще лебедками. ^[20]

Ренессанс

Европе к началу 15 века, часто можно увидеть в работах таких, как немецкий военный инженер Конрад Кайзер. ^[19] Устройства, изображенные в модели Bellifortis компании Kyeser, включают кривошипные брашпили (вместо спицованных колес) для натягивания осадных арбалетов, кривошипную цепь ковшей для подъема воды и кривошипы, прикрепленные к колесу колоколов. ^[19] Компания Kieser также оснастила винты Архимеда для подъема воды кривошипной рукояткой — нововведение, которое впоследствии заменило древнюю практику работы с трубой путем наступания. ^[21] Самое раннее свидетельство оснащения колодезного подъемника кривошипами находится на миниатюре ок. 1425 в немецком Hausbuch Фонда Менделя . ^[22]

Немецкий арбалетчик взводит свое оружие с помощью кривошипно-реечного механизма (ок. 1493 г.)

Первые изображения составного кривошипа в скобе плотника появляются между 1420 и 1430 годами в различных североевропейских произведениях искусства. ^[23] Быстрое внедрение составного кривошипа можно проследить в работах Анонима гуситских войн, неизвестного немецкого инженера, пишущего о состоянии военной техники того времени: во-первых, шатун, прикладной к кривошипам, снова появились, во-вторых, кривошипы с двойным составом также стали оснащаться шатунами и, в-третьих, для этих кривошипов использовался маховик, чтобы вывести их из «мертвой точки».

На одном из рисунков Анонимуса гуситских войн изображена лодка с парой гребных колес на каждом конце, вращаемых людьми, управляющими сложными рукоятками (см. выше). Эта концепция была значительно улучшена итальянцем Роберто Вальтурио в 1463 году, который изобрел лодку с пятью комплектами, в которой все параллельные кривошипы соединены с единым источником энергии одним шатуном. Эту идею также подхватил его соотечественник Франческо ди Джорджио. . ^[24]

Водоподъемный насос с кривошипно-шатунным механизмом (Georg Andreas Böckler, 1661)

В Италии эпохи Возрождения самые ранние свидетельства существования сложной кривошипной рукоятки и шатуна можно найти в альбомах Такколы, но это устройство до сих пор неправильно понимается с точки зрения механики. ^[25] Четкое понимание движения кривошипа демонстрирует немного позднее Пизанелло, нарисовавший привод поршневого насоса. водяным колесом и приводился в действие двумя простыми кривошипами и двумя шатунами. ^[25]

В 15 веке также были введены кривошипно-реечные устройства, называемые кранкинами, которые устанавливались на приклад арбалета как средство приложения еще большей силы при натягивании стрелкового оружия (см. справа). . ^[26] В текстильной промышленности внедрены кривошипные катушки для намотки мотков пряжи. ^[19]

Около 1480 года раннесредневековый вращающийся точильный камень был усовершенствован с помощью педали и кривошипного механизма. Кривошипы, установленные на тележках, впервые появляются на немецкой гравюре 1589 года. 9Только 0099 Разнообразные и искусственные машины 1588 года изображает восемнадцать экземпляров, число которых увеличивается в Theatrum Machinarum Novum Георга Андреаса Бёклера до 45 различных машин, что составляет одну треть от общего числа. ^[28]

Дальний Восток

Тибетец, работающий на печи (1938 г.). Перпендикулярная рукоятка таких вращающихся ручных мельниц работает как рукоятка. ^{[3] [4]}

Самая ранняя настоящая кривошипная рукоятка в ханьском Китае встречается, как изображают модели гробниц из глазурованной глиняной посуды эпохи Хань, в сельскохозяйственном веялке, ^[29] от не позднее 200 г. н.э. ^[30] После этого рукоятка использовалась в Китае для наматывания шелка и конопли, в водяном просеителе для муки, для металлургических мехов с гидравлическим приводом и в лебедке для колодца. ^[31] Однако потенциал кривошипа по преобразованию кругового движения в возвратно-поступательное, похоже, так и не был полностью реализован в Китае, и кривошип, как правило, отсутствовал в таких машинах до начала 20-го века. ^[32]

Ближний Восток

В то время как американо-американский историк техники Линн Уайт не смогла найти «твердых свидетельств даже самого простого применения рукоятки до книги аль-Джазари 1206 г. н.э.», ^[19] рукоятка появляется согласно Бистон в середине 9-го века в нескольких гидравлических устройствах, описанных братьями Бану Муса в их Книге гениальных устройств . ^[33] Эти устройства, однако, совершали лишь частичные вращения и не могли передавать большую мощность, ^[34] , хотя для преобразования его в коленчатый вал потребовалась бы лишь небольшая модификация. ^[35]

Аль-Джазари (1136–1206) описал кривошипно-шатунную систему во вращающейся машине двух своих водоподъемных машин. ^[36] Его двухцилиндровый насос включал коленчатый вал, ^[37] , но устройство было излишне сложным, что указывало на то, что он все еще не полностью понимал концепцию преобразования энергии. ^[38] После аль-Джазари чудаки в исламской технологии не прослеживаются до начала 15-го века копии Механика древнегреческого инженера Геро Александрийского. ^[16]

20th Century

Кривошипные рукоятки ранее использовались на некоторых машинах в начале 20-го века; например, почти все фонографы до 1930-х годов приводились в действие заводными двигателями с заводными рукоятками. Двигатели внутреннего сгорания автомобилей обычно запускались с помощью рукоятки (известной как пусковые ручки в Великобритании), прежде чем электрические стартеры стали широко использоваться.

1918 Руководство по эксплуатации Reo описывает , как проворачивать автомобиль вручную:

• Первое: Убедитесь, что рычаг переключения передач находится в нейтральном положении.
• Секунда: педаль сцепления разблокирована, а сцепление включено. Педаль тормоза максимально выдвинута вперед, тормозя заднее колесо.
• Третье: обратите внимание на рычаг управления искрой, который представляет собой короткий рычаг, расположенный в верхней части рулевого колеса с правой стороны. находится максимально назад к водителю, а длинный рычаг наверху рулевой колонки, управляющий карбюратором, сдвинут вперед примерно на один дюйм из своего крайнего положения.
• Четвертое: Поверните ключ зажигания в точку с маркировкой «В» или «М»
• Пятое: Установите регулятор карбюратора на рулевой колонке в положение с пометкой «СТАРТ». Убедитесь, что в карбюраторе есть бензин. Проверьте это, нажимая на маленький штифт, выступающий из передней части чаши, пока карбюратор не заполнится. Если он не заливается, это показывает, что топливо не подается в карбюратор должным образом, и нельзя ожидать, что двигатель запустится. См. инструкции на стр. 56 для заполнения вакуумного бака.
• Шестое: Убедившись, что в карбюраторе есть запас топлива, возьмитесь за рукоятку пусковой рукоятки, нажмите на нее до упора, чтобы зацепить храповик со штифтом коленчатого вала, и переверните двигатель, быстро потянув вверх. Никогда не нажимайте вниз, потому что, если по какой-либо причине двигатель отскочит назад, это может подвергнуть опасности оператора.

Коленчатая ось

Коленчатая ось — это коленчатый вал, который также служит в качестве оси. Используется на паровозах с внутренними цилиндрами.

См. также

• Лебедка
• Уравнения движения поршня
• Ничего измельчителя
• Солнечная и планетарная передача

Каталожные номера

1. ↑ ^{1. 0 1.1} Schiöler 2009, стр. 113f.
2. ↑ Дата: Frankel 2003, стр. 17–19.
3. ↑ ^{3.0 3.1} Ritti, Grewe & Kessener 2007, с. 159
4. ↑ ^{4.0 4.1} Лукас 2005, с. 5, фн. 9
5. ↑ Лаур-Беларт 1988, с. 51–52, 56, рис. 42
6. ↑ Volpert 1997, стр. 195, 199.
7. ↑ White, Jr. 1962, стр. 105f.; Олесон 1984, стр. 230f.
8. ↑ ^{8,0 8,1 8,2 8,3} Ритти, Греве и Кессенер 2007, с. 161:

   Из-за находок в Эфесе и Герасе изобретение кривошипно-шатунной системы пришлось переносить с 13-го на 6-й век; теперь рельеф Иераполя переносит его еще на три столетия назад, что подтверждает, что каменные лесопилки с водяным приводом действительно использовались, когда Авзоний писал свою « Мозеллу» .

9. ↑ Ritti, Grewe & Kessener 2007, стр. 139–141.
10. ↑ Ритти, Греве и Кессенер, 2007 г., стр. 149–153.
11. ↑ Mangartz 2006, стр. 579f.
12. ↑ Уилсон 2002, с. 16
13. ↑ Ритти, Греве и Кессенер 2007, с. 156, фн. 74
14. ↑ ^{14,0 14,1 14,2} Уайт-младший 1962, с. 110
15. ↑ Hägermann & Schneider 1997, стр. 425f.
16. ↑ ^{16,0 16,1} Уайт-младший, 19 лет62, с. 170
17. ↑ Needham 1986, стр. 112–113.
18. ↑ Холл 1979, с. 80
19. ↑ ^{19,0 19,1 19,2 19,3 19,4} Уайт, мл. 1962, с. 111
20. ↑ Холл 1979, с. 48
21. ↑ Уайт-младший, 1962, стр. 105, 111, 168.
22. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 167; Холл 1979, с. 52
23. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 112
24. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 114
25. ↑ ^{25,0 25,1} Уайт-младший, 19 лет62, с. 113
26. ↑ Hall 1979, стр. 74f.
27. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 167
28. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 172
29. ↑
30. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 104
31. ↑ Needham 1986, стр. 118–119.
32. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 104:

    Тем не менее, исследователь китайской технологии в начале двадцатого века отмечает, что даже поколение назад китайцы «не достигли той стадии, когда непрерывное вращательное движение заменяет возвратно-поступательное движение в технических устройствах, таких как дрель, токарный станок, пила. и т. д. Чтобы сделать этот шаг, необходимо знакомство с кривошипом. Кривошип в его простой рудиментарной форме мы находим в [современной] китайской лебедке, использование которой, однако, по-видимому, не дало толчка к изменению возвратно-поступательного движения на круговое в других устройствах». В Китае кривошип был известен, но оставался бездействующим по крайней мере девятнадцать столетий, его взрывной потенциал для прикладной механики оставался непризнанным и неиспользованным.

33. ↑
34. ↑ al-Hassan & Hill 1992, стр. 45, 61.
35. ↑
36. ↑ Ахмад И Хассан.