Как устроен и работает кривошипно-шатунный механизм двигателя
Содержание
Двигатели внутреннего сгорания, используемые на автомобилях, функционируют за счет преобразования энергии, выделяемой при горении горючей смеси, в механическое действие – вращение. Это преобразование обеспечивается кривошипно-шатунным механизмом (КШМ), который является одним из ключевых в конструкции двигателя автомобиля.
УСТРОЙСТВО КШМ
Кривошипно-шатунный механизм двигателя состоит из трех основных деталей:
- Цилиндро-поршневая группа (ЦПГ).
- Шатун.
- Коленчатый вал.
Все эти компоненты размещаются в блоке цилиндров.
ЦПГ
Назначение ЦПГ — преобразование выделяемой при горении энергии в механическое действие – поступательное движение. Состоит ЦПГ из гильзы – неподвижной детали, посаженной в блок в блок цилиндров, и поршня, который перемещается внутри этой гильзы.
После подачи внутрь гильзы топливовоздушной смеси, она воспламеняется (от внешнего источника в бензиновых моторах и за счет высокого давления в дизелях).
Воспламенение сопровождается сильным повышением давления внутри гильзы. А поскольку поршень это подвижный элемент, то возникшее давление приводит к его перемещению (по сути, газы выталкивают его из гильзы). Получается, что выделяемая при горение энергия преобразуется в поступательное движение поршня.
Для нормального сгорания смеси должны создаваться определенные условия – максимально возможная герметичность пространства перед поршнем, именуемое камерой сгорания (где происходит горение), источник воспламенения (в бензиновых моторах), подача горючей смеси и отвод продуктов горения.
Герметичность пространства обеспечивается головкой блока, которая закрывает один торец гильзы и поршневыми кольцами, посаженными на поршень. Эти кольца тоже относятся к деталям ЦПГ.
ШАТУН
Следующий компонент КШМ – шатун. Он предназначен для связки поршня ЦПГ и коленчатого вала и передает механических действий между ними.
Шатун представляет собой шток двутавровой формы поперечного сечения, что обеспечивает детали высокую устойчивость на изгиб.
На концах штока имеются головки, благодаря которым шатун соединяется с поршнем и коленчатым валом.
По сути, головки шатуна представляют собой проушины, через которые проходят валы обеспечивающие шарнирное (подвижное) соединение всех деталей. В месте соединения шатуна с поршнем, в качестве вала выступает поршневой палец (относится к ЦПГ), который проходит через бобышки поршня и головку шатуна. Поскольку поршневой палец извлекается, то верхняя головка шатуна – неразъемная.
В месте соединения шатуна с коленвалом, в качестве вала выступают шатунные шейки последнего. Нижняя головка имеет разъемную конструкцию, что и позволяет закреплять шатун на коленчатом валу (снимаемая часть называется крышкой).
КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ
Назначение коленчатого вала — это обеспечение второго этапа преобразования энергии. Коленвал превращает поступательное движение поршня в свое вращение. Этот элемент кривошипно-шатунного механизма имеет сложную геометрию.
Состоит коленвал из шеек – коротких цилиндрических валов, соединенных в единую конструкцию.
В коленвале используется два типа шеек – коренные и шатунные. Первые расположены на одной оси, они являются опорными и предназначены для подвижного закрепления коленчатого вала в блоке цилиндров.
В блоке цилиндров коленчатый вал фиксируется специальными крышками. Для снижения трения в местах соединения коренных шеек с блоком цилиндров и шатунных с шатуном, используются подшипники трения.
Шатунные шейки расположены на определенном боковом удалении от коренных и к ним нижней головкой крепится шатун.
Коренные и шатунные шейки между собой соединяются щеками. В коленчатых валах дизелей к щекам дополнительно крепятся противовесы, предназначенные для снижения колебательных движений вала.
Шатунные шейки вместе с щеками образуют так называемый кривошип, имеющий П-образную форму, который и преобразует поступательного движения во вращение коленчатого вала. За счет удаленного расположения шатунных шеек при вращении вала они движутся по кругу, а коренные — вращаются относительно своей оси.
Количество шатунных шеек соответствует количеству цилиндров мотора, коренных же всегда на одну больше, что обеспечивает каждому кривошипу две опорных точки.
На одном из концов коленчатого вала имеется фланец для крепления маховика – массивного элемента в виде диска. Основное его назначение: накапливание кинетической энергии за счет которой осуществляется обратная работа механизма – преобразование вращения в движение поршня. На втором конце вала расположены посадочные места под шестерни привода других систем и механизмов, а также отверстие для фиксации шкива привода навесного оборудования мотора.
ПРИНЦИП РАБОТЫ МЕХАНИЗМА
Принцип работы кривошипно-шатунного механизма рассмотрим упрощенно на примере одноцилиндрового мотора. Такой двигатель включает в себя:
- коленчатый вал с двумя коренными шейками и одним кривошипом;
- шатун;
- и комплект деталей ЦПГ, включающий в себя гильзу, поршень, поршневые кольца и палец.
Воспламенение горючей смеси выполняется когда объем камеры сгорания минимальный, а обеспечивается это при максимальном поднятии вверх поршня внутри гильзы (верхняя мертвая точка – ВМТ). При таком положении кривошип тоже «смотрит» вверх. При сгорании выделяемая энергия толкает вниз поршень, это движение передается через шатун на кривошип, и он начинает двигаться по кругу вниз, при этом коренные шейки вращаются вокруг своей оси.
При провороте кривошипа на 180 градусов поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ). После ее достижения выполняется обратная работа механизма. За счет накопленной кинетической энергии маховик продолжает вращать коленвал, поэтому чему кривошип проворачивается и посредством шатуна толкает поршень вверх. Затем цикл полностью повторяется.
Если рассмотреть проще, то один полуоборот коленвала осуществляется за счет выделенной при сгорании энергии, а второй – благодаря кинетической энергии, накопленной маховиком. Затем процесс повторяется вновь.
ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ. ТАКТЫ
Выше описана упрощенная схема работы КШМ. В действительности чтобы создать необходимые условия для нормального сгорания топливной смеси, требуется выполнение подготовительных этапов – заполнение камеры сгорания компонентами смеси, их сжатие и отвод продуктов горения. Эти этапы получили название «такты мотора» и всего их четыре – впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Из них только рабочий ход выполняет полезную функцию (именно при нем энергия преобразуется в движение), а остальные такты – подготовительные. При этом выполнение каждого этапа сопровождается проворотом коленвала вокруг оси на 180 градусов.
Конструкторами разработано два типа двигателей – 2-х и 4-тактный. В первом варианте такты совмещены (рабочий ход с выпуском, а впуск – со сжатием), поэтому в таких моторах полный рабочий цикл выполняется за один полный оборот коленвала.
В 4-тактном двигателе каждый такт выполняется по отдельности, поэтому в таких моторах полный рабочий цикл выполняется за два оборота коленчатого вала, и только один полуоборот (на такте «рабочий ход») выполняется за счет выделенной при горении энергии, а остальные 1,5 оборота – благодаря энергии маховика.
ОСНОВНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ
Несмотря на то, что кривошипно-шатунный механизм работает в жестких условиях, эта составляющая двигателя достаточно надежная. При правильном проведении технического обслуживания, механизм работает долгий срок.
При правильной эксплуатации двигателя ремонт КШМ потребуется только из-за износа ряда составных деталей – поршневых колец, шеек коленчатого вала, подшипников скольжения.
Поломки составных компонентов КШМ происходят в основном из-за нарушения правил эксплуатации силовой установки (постоянная работа на повышенных оборотах, чрезмерные нагрузки), невыполнения ТО, использования неподходящих горюче-смазочных материалов.
Последствиями такого использования мотора могут быть:
- залегание и разрушение колец;
- прогорание поршня;
- трещины стенок гильзы цилиндра;
- изгиб шатуна;
- разрыв коленчатого вала;
- «наматывание» подшипников скольжения на шейки.
Такие поломки КШМ очень серьезны, зачастую поврежденные элементы ремонту не подлежат их нужно только менять.
В некоторых случаях поломки КШМ сопровождаются разрушениями иных элементов мотора, что приводит мотор в полную негодность без возможности восстановления.
ОБСЛУЖИВАНИЕ КШМ
Чтобы КШМ не стало причиной выхода из строя силового агрегата, достаточно выполнять ряд правил:
- Не допускать длительной работы двигателя на повышенных оборотах и под большой нагрузкой.
- Своевременно менять моторное масло и использовать смазку, рекомендованную автопроизводителем.
- Использовать только качественное топливо.
- Проводить согласно регламенту замену воздушных фильтров.
Не стоит забывать, что нормальное функционирование мотора зависит не только от КШМ, но и от смазки, охлаждения, питания, зажигания, ГРМ, которым также требуется своевременное обслуживание.
Коленчатый вал двигателя: что это такое, как устроен, детали, поломки и изготовление
El коленчатый вал является одним из ключевых элементов поршневой двигатель.
То есть тип двигателей, используемых практически на всех мотоциклах, легковых автомобилях, фургонах, грузовиках и т. д.
В этой статье мы расскажем вам, что такое коленчатый вал, как он работает и из каких частей состоит. Кроме его возможных поломок и некоторых подробностей о его изготовлении, разборке и балансировке. То есть все необходимое, чтобы хорошо разбираться в этой части двигателя.
Индекс
- 1 что такое коленчатый вал
- 2 работа коленчатого вала
- 3 Части коленчатого вала
- 4 производство коленчатого вала
- 5 Симптомы выхода из строя коленчатого вала
- 5.1 Носить
- 5.2 Сломать
- 6 Как снять коленвал
- 7 как это уравновешивается
что такое коленчатый вал
Это вал, расположенный в нижней части двигателя, состоящий из нескольких кривошипов, которые принимают движение поршней через шатуны. Это обеспечивает вращательное движение, необходимое для движения автомобиля или другого моторизованного транспортного средства.
работа коленчатого вала
Чтобы понять, как работает коленчатый вал, нужно знать, что ролевые игры внутри автомобиля. Это часть, отвечающая за преобразовать вертикальное движение поршней в круговом движении. Таким образом, его можно использовать для перемещения колес Трансмиссия.
Подпишитесь на наш Youtube-канал
Сравнение, которое больше всего помогает понять это, состоит в том, что коленчатый вал делает то же самое, что педали на велосипеде. Только вместо того, чтобы вращаться под действием ног, он приводится в движение взрывами, производимыми внутри камеры сгорания, которые подталкивают поршни вниз вместе с Биелас.
На одном из его концов, коленчатый вал имеет маховик, который представляет собой диск (обычно двойная масса), с которым соединяется и расцепляется Сцепление. Что-то, что мы контролируем через педаль сцепления, си эс уна Механическая коробка передач или, само по себе, если это автоматическая коробка передач.
Отсюда почти все машины работают одинаково. Поворотное движение проходит через коробка передач, который регулирует его скорость в зависимости от включенной передачи. Оттуда крутка передается на трансмиссионный вал (если двигатель находится на другой оси, чем ведущие колеса), оттуда в дифференциальное, что позволяет раздвоить этот поворот на два подшипники и вращаться с разной скоростью по кривой. Наконец, эти крутить колеса машины через ШРУСы. Если вы хотите подробно узнать, как работает каждый элемент, перейдите по ссылкам, вставленным по всему тексту.
Как видите, целая цепочка вращающиеся компоненты, которые позволяют автомобилю двигаться. Хотя все упирается в то, что коленвал выполняет свою функцию в двигателе: 
Части коленчатого вала
Среди его составных частей можно отметить:
- лос apoyos которые делают поворот на том же корпусе
- их шатуны которые поддерживают поворот шатунов
- лос оружие которые присоединяются к шатунам и
- лос противовесы которые не допускают вибрации.
Опоры должны быть усилены, как и шатунные шейки, различными термообработками. Процесс, в котором требуется абсолютная точность для достижения правильных допусков для долговечности. Любой сбой в этом процессе может привести к усталостным трещинам.
Теме статьи:
Все, что нужно знать о моторном масле
производство коленчатого вала
Такие материалы, как кованая сталь, что было впоследствии лечит, механизировать y остатки.
Ему придают очень компактную форму, благодаря чему он обладает большой жесткостью.
Хотя при этом увеличивается возможность потерь или деформации материала из-за трения. Однако это не проблема из-за постоянной смазки, которую он получает.
Внутренняя часть коленчатого вала может быть полой., чтобы уменьшить вес и сэкономить на производственных материалах. Структура, которая используется для привода масла под давлением, поддерживающего его смазку. Подшипники опор и шатунные шейки получают масло через небольшие отверстия, выполненные в различных местах коленчатого вала.
Симптомы выхода из строя коленчатого вала
Коленчатый вал выходит из строя очень редко. Они спроектированы таким образом, что последний срок службы автомобиля в запасе. Однако, когда поломки действительно происходят, большинство из них сводится к следующим возможностям:
Носить
Лас- шатуны Они должны быть всегда идеально смазаны. В противном случае они будут изнашиваться понемногу. Эта неисправность может быть вызвана:
- Не всегда правильный уровень масла
- Не устраненная вовремя неисправность масляного насоса
- Не меняйте масло вовремя, до того момента, пока его деградация очень велика.
Эти причины не только ухудшат состояние коленчатого вала и его шатунных шеек. Другие части двигателя будут серьезно повреждены, обычно перед самим коленчатым валом. Например, он распределительный вал, los цилиндры, los поршневые кольца или соединительные стержни.
Сломать
Странно, но коленвал тоже можно сломать. Хотя, если это не связано с производственным дефектом, наиболее распространенным является то, что это связано с неправильное использование. обведите до низкие обороты а при большой нагрузке коленвал чуть больше страдает. Но вряд ли это сломает коленчатый вал автомобиля. В других типах тяжелых транспортных средств это может быть что-то правдоподобное.
Перепрограммировать или модифицировать двигатель, таким образом, что он дает намного больше, чем обычно, также является вероятной причиной. В нашей стране они не распространены из-за ограничений, установленных законодательством, но в других странах часто можно увидеть гораздо большие улучшения.
Например, он Toyota Yaris GR Powertune 500 л.с. из Австралии.
Конечно, если по какой-то причине коленвал был плохо отбалансирован, он тоже может легко сломаться через несколько сотен километров. Но это очень редко, если в машине есть все заводские комплектующие. В любом случае, это более вероятно при доработках или капитальном ремонте двигателя, в котором расчеты по его балансировке не были проведены должным образом.
Как снять коленвал
Как вы видели в описании коленчатого вала, он прикреплен к двигателю, потому что шатуны прикреплены к своим шатунным шейкам. Он также связан с трансмиссией через маховик. По этой причине процесс извлечения коленчатого вала очень долгий и сложный, и поэтому представляет собой очень высокий счет в мастерской.
Чтобы извлечь его, вы должны снимите цепи или ремни с двигателя. Что включено вспомогательный ремень и Ремень ГРМ. Затем необходимо удалить вспомогательный шкив или демпфер и демпфер коленчатого вала или гармонический балансир.
Затем необходимо удалить отстойник добраться до коленчатого вала снизу двигателя и, во многих случаях, снять масляный насос. Затем наступает очередь крышки каждого шатуна, удалить крышки подшипников которые крепят коленчатый вал к двигателю. При его снятии необходимо соблюдать осторожность, поскольку коленчатый вал очень тяжелый.
Это самые распространенные действия по разборке коленвала двигателя, но каждая модель отличается. Также возможно, что в процессе работы придется снять водяной насос, который должен будет опорожнить систему. цепь охлаждения.
Теме статьи:
Антифриз для автомобиля: какие бывают виды и какие можно смешивать
как это уравновешивается
Балансировка коленчатого вала представляет собой процесс, который обычно не делается в обычных автомобилях. Тем не менее, вы должны это сделать глубокие модификации двигателя, в котором было сделано некоторое освещение для увеличения мощности.
Речь идет об уменьшении или увеличении веса противовесов двигателя, чтобы он мог вращаться без вибраций. Он также уравновешивает комплексный ремонт, которые обычно не предпринимаются в обычных автомобилях.
Для этого требуется специализированный материал работает по тому же принципу, что и балансировочные станки шины. Другими словами, предполагается, что точка баланса масс всегда находится в одном и том же месте на протяжении всего пути вращения каждой детали.
Изображения – Кояч, Ян Виллем Брукема, Брайан Бургер, Photodesaster, Dvortygirl, Кевин Риз, OK Foundry Company, Inc., Abilene Machine
Поршневой двигатель
Типы двигателей (оппозитные, рядные и V)
Двигатель оппозитного типа имеет два ряда цилиндров, расположенных прямо друг напротив друга, с коленчатым валом в центре. Поршни обоих рядов цилиндров соединены с одним коленчатым валом. (левое фото)
У этого двигателя всего один коленчатый вал, который расположен либо над, либо под цилиндрами. Если двигатель предназначен для работы с цилиндрами ниже коленчатого вала, он называется перевернутым двигателем (фото в центре) В двигателях V-образного типа цилиндры расположены в два рядных ряда, обычно отстоящих друг от друга на 60°. Большинство двигателей имеют 12 цилиндров с жидкостным или воздушным охлаждением. (правое фото)
Картер 6 цилиндров
Основой двигателя является картер. Он содержит подшипники и подшипниковые опоры, в которых вращается коленчатый вал. Картер должен не только поддерживать сам себя, но и обеспечивать герметичность для смазочного масла, а также поддерживать различные внешние и внутренние механизмы двигателя. Он также обеспечивает поддержку для крепления узлов цилиндров и силовой установки к самолету. Он должен быть достаточно жестким и прочным, чтобы предотвратить перекос коленчатого вала и его подшипников.
Коленчатый вал
Коленчатый вал механическая часть, способная выполнять преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное.
В поршневых двигателях он преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение.
Плоский стержень
Шатун является связующим звеном, передающим усилия между поршнем и коленчатым валом. Шатуны должны быть достаточно прочными, чтобы оставаться жесткими под нагрузкой, и в то же время достаточно легкими, чтобы уменьшить силы инерции, возникающие, когда шток и поршень останавливаются, меняют направление и снова начинают движение в конце каждого хода.
Цилиндры
Часть двигателя, в которой развивается мощность, называется цилиндром. Цилиндр имеет камеру сгорания, в которой происходит сгорание и расширение газов, а также поршень и шатун.
Распредвал
Клапанный механизм оппозитного двигателя приводится в действие распределительным валом. Распределительный вал приводится в движение шестерней, которая сопряжена с другой шестерней, прикрепленной к коленчатому валу. Распределительный вал всегда вращается с половиной частоты вращения коленчатого вала.
Когда распределительный вал вращается, выступы заставляют узел толкателя подниматься в направляющей толкателя, передавая усилие через толкатель и коромысло, чтобы открыть клапан.
Клапан-привод
Оппозитный двигатель
Радиальные двигатели
Радиальный двигатель состоит из ряда или рядов цилиндров, расположенных радиально вокруг центрального картера. Этот тип двигателя оказался очень прочным и надежным. Количество цилиндров, составляющих ряд, может быть три, пять, семь или девять. Некоторые радиальные двигатели имеют два ряда по семь или девять цилиндров, расположенных радиально вокруг картера, один перед другим. Они называются двухрядными радиальными.
Коленчатый вал одноходового радиального двигателя
Коленчатые валы радиальных двигателей могут быть однорядными, двухрядными или четырехрядными, в зависимости от того, является ли двигатель однорядным, двухрядным или четырехрядным. Одноходовой радиальный коленчатый вал двигателя показан на рисунке ниже.
Независимо от того, сколько оборотов у него может быть, каждый коленчатый вал состоит из трех основных частей — шейки, шатунной шейки и щеки кривошипа.
Мастер-шарнирный стержень в сборе
Узел главного и шарнирного штока обычно используется в радиальных двигателях. В радиальном двигателе поршень в одном цилиндре в каждом ряду соединен с коленчатым валом главной тягой. Все остальные поршни в ряду соединены с главным штоком с помощью шарнирных штоков. В 18-цилиндровом двигателе с двумя рядами цилиндров имеется два главных штока и 16 шарнирных штоков..
Головки цилиндров
Головка блока цилиндров предназначена для обеспечения места для сгорания топливно-воздушной смеси и обеспечения большей теплопроводности цилиндра для адекватного охлаждения.
Привод клапана
Рабочий механизм клапана состоит из кулачкового кольца или распределительного вала, снабженного кулачками, которые воздействуют на кулачковый ролик или толкатель кулачка.
Толкатель кулачка толкает толкатель и шаровое гнездо, приводя в действие коромысло, которое, в свою очередь, открывает клапан. Пружины, которые скользят по штокам клапанов и удерживаются на месте стопорной шайбой пружины клапана и шпонкой штока, закрывают каждый клапан и толкают клапанный механизм в противоположном направлении.
Порядок работы шестицилиндрового рядного двигателя…
Адитья Бехера
Адитья Бехера
Специалист по бетононасосам и установке стрелы в компании Readymix Gulf (группа LafargeHolcim), Аль-Куз (Дубай)
Опубликовано 13 июля 2015 г.
+ Подписаться
Шестицилиндровый рядный двигатель имеет импульс мощности каждые 720 градусов/6, т.
е. 120 градусов вращения коленчатого вала. Коленчатый вал имеет шесть коленчатых валов, расположенных под углом 120 градусов друг к другу в противофазе, которые могут быть расположены только в трех плоскостях. Поэтому фазировка шатунов расположена попарно. Для дизельных двигателей большой мощности предусмотрены семь цапф и подшипников на каждом конце и между соседними шатунными шейками. Для бензиновых двигателей предусмотрены только 4 или 5 коренных шеек. Рассмотрен порядок зажигания при расположении коленчатого вала, показанном на прилагаемом рисунке. Когда поршень 1 находится в верхней части такта сжатия, противоположный ему поршень 6 находится в верхней части такта выпуска. Поворот коленчатого вала на 120 градусов приводит поршни 2 и 5 в их ВМТ, и любой из них может быть приспособлен для завершения такта сжатия. Если поршень 5 расположен в конце сжатия и в начале рабочего такта, то поршень 2 должен находиться в такте выпуска. Поворот коленчатого вала на вторые 120 градусов устанавливает поршни 3 и 4 в ВМТ, так что любой из них может находиться на такте сжатия.
Расчет конструкции бетононасоса. Здесь взята модель Putzmeister BSF 42-5.16 H LS.
30 июля 2016 г.
Разница между гидравлическим контуром с открытым контуром и гидравлическим контуром с замкнутым контуром.
30 июля 2016 г.
Связь между расходом и давлением
20 июля 2015 г.
Схема цепи пневматического тормоза
19 июля 2015 г.
Золотниковый клапан компенсатора давления, прямого действия, нормально закрытый картриджный клапан
19 июля 2015 г.
Объяснение картриджа клапана (уравновешивающего клапана) тормозного клапана:
17 июля 2015 г.
Вот как работает аксиально-поршневой насос переменной производительности…
13 июля 2015 г.
Покомпонентный вид картриджа клапана опускания тормозного клапана
6 июля 2015 г.
