2.2 Назначение поршня.
Министерство образования науки Республики Бурятии ГОУ СПО «Бурятский Республиканский Многопрофильный Техникум Инновационных Технологий».
Лабораторно-практическая работа №1
По предмету: устройство автомобилей.
Тема: назначение, устройство, работа КШМ.
Выполнил учащийся группы АМ-10,Иноземцев Роман.
Проверил преподаватель Руденков К.Н.
1.Назначение КШМ.
Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) служит для преобразования возвратно-поступательных движений поршня во вращательное движение коленчатого вала, и наоборот.
2.Устройство КШМ.
Детали КШМ делят на две группы, это подвижные и неподвижные детали:
подвижные: поршень с кольцами, поршневой палец, шатун, коленчатый вал, маховик.
неподвижные: блок цилиндров (является остовом двигателя внутреннего сгорания), головка блока, поддон (картер), гильзы цилиндров, крышки блока, крепежные детали, прокладки крышек блока, кронштейны, полукольца коленчатого вала.
2.1 Назначение блока цилиндров.
Блок цилиндров является основой двигателя, на которую навешиваются остальные детали.
2.1.1 Устройство блока цилиндров.
Блок
цилиндров представляет собой жесткую
моноблочную V-образную конструкцию,
отлитую из легированного серого чугуна
как одно целое с верхней частью картера.
Высокая жесткость блока обеспечивается
разделением картерного пространства
на отдельные отсеки поперечными
перегородками с силовым оребрением и
низким расположением плоскости разъема
верхней, половины картера с масляным
поддоном (значительно ниже ОСЕ коленчатого
вала).
В верхней части блока под углом
90° расположены два ряда цилиндровых
гнезд под вставные «мокрые» гильзы
с привалоч-ными поверхностями под
головки цилиндров.
Левый ряд цилиндров
смещен относительно правого вперед на
29,5 мм, что вызвано установкой двух нижних
головок шатунов на общую шатунную шейку
коленчатого вала.
По всей высоте
цилиндров сделаны протоки для охлаждающей
жидкости, благодаря чему обеспечивается
интенсивный отвод тепла от гильз
цилиндров, улучшая охлаждение поршней
и поршневых колец. Водяные рубашки блока
цилиндров и головок блока сообщаются
через специальные отверстия в прилегающих
плоскостях, уплотняемых резиновыми
кольцами.
В картерной части блока
имеется система каналов для подвода
масла из центральной магистрали к
подшипникам коленчатого и распределительного
валов, деталям привода механизма
газораспределения, фильтру очистки
масла, центробежному фильтру и
компрессору.
Гнезда в блоке под
коренные вкладыши растачиваются вместе
с крышками коренных опор, поэтому они
не взаимозаменяемы и устанавливаются
в строго фиксированном положении.
Картерная часть блока соединена с
крышками коренных опор поперечными
болтами-стяжками.
К переднему торцу
блока цилиндров прикреплена крышка, к
заднему — картер маховика, снизу блок
закрыт поддоном, который одновременно
служит емкостью для системы смазки
двигателя.
Поршень — деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно поступательное движение внутри цилиндра и служащая для превращения изменения давления газа, пара или жидкости в механическую работу, или наоборот — возвратно-поступательного движения в изменение давления.
2.2.1 Устройство поршня.
Поршень подразделяется на три части, выполняющие различные функции
Днище.
Форма
днища зависит от выполняемой поршнем
функции. К примеру, в двигателях
внутреннего сгорания форма зависит от расположения свечей, форсунок, клапанов,
конструкции двигателя и других факторов.
При вогнутой форме днища образуется
наиболее рациональная камера сгорания,
но в ней более интенсивно происходит
отложение нагара.
При выпуклой форме днища увеличивается прочность поршня, но ухудшается форма камеры
сгорания.
В некоторых двухтактных двигателях днище поршня выполняется в виде
выступа-отражателя для направленного
движения продуктов сгорания при продувке.
Расстояние от днища поршня до канавки
первого компрессионного кольца называют
огневым поясом поршня. В зависимости
от материала, из которого сделан поршень,
огневой пояс имеет минимально допустимую
высоту, уменьшение которой может привести
к прогару поршня вдоль наружной стенки,
а также разрушению посадочного места
верхнего компрессионного кольца.
Уплотняющая часть
Днище
и уплотняющая часть образуют головку
поршня. В уплотняющей части поршня
располагаются компрессионные и
маслосъёмные кольца. В некоторых
конструкциях поршней из алюминиевых
сплавов в его головку залит ободок из
коррозионностойкого чугуна (нирезиста),
в котором прорезана канавка для верхнего
наиболее нагруженного компрессионного
кольца. Нирезистовую вставку под верхнее
поршневое кольцо имеют, в частности,
поршни двигателей, выпускаемых ТМЗ
(Тутаевский моторный завод).
Благодаря
этому значительно увеличивается
износостойкость поршня. Кольцевые
каналы для маслосъемных колец выполняются
со сквозными отверстиями, через которые
масло, снятое с зеркала цилиндра,
поступает внутрь поршня и стекает в
поддон картера двигателя.
Направляющая часть (юбка).
Юбка поршня (тронк) является его направляющей частью при движении в цилиндре и имеет два прилива (бобышки) для установки поршневого пальца. Так как масса поршня у приливов оказывается большей, чем в других частях юбки, температурные деформации при нагреве в плоскости бобышек также будут наибольшими. Для снижения температурных напряжений поршня с двух сторон, где расположены бобышки, с поверхности юбки, удаляют металл на глубину 0,5-1,5 мм. Эти углубления, улучшающие смазывание поршня в цилиндре и препятствующие образованию задиров от температурных деформаций, называются «холодильниками». В нижней части юбки также может располагаться маслосъемное кольцо.
2.3 Назначение шатуна.
Шатун (иногда ещё называют
Шатун: назначение, конструкция, материалы
Шатуном называют деталь двигателя автомобиля, соединяющую коленвал и поршень. Его назначение состоит в преобразовании поступательных движений поршня непосредственно в цилиндре ДВС во вращательные движения коленчатого вала, а дальше через трансмиссию это вращение передается на колеса транспортного средства.
Особенности конструкции
Производители выбирают конструкцию шатуна в зависимости от типа и схемы компоновки двигателя. Обычно в дизельных моторах применяются тяжелые шатуны, в бензиновых – легкие.
- стержень;
- верхняя поршневая головка;
- нижняя кривошипная головка.
Для соединения со стержнем поршневой головки используется поршневой палец, кривошипная головка соединена с шейкой коленвала.
Стержень
Стержень шатуна может иметь разные типы сечения: в виде креста, круга, прямоугольника, Н-образные. Для оснащения некоторых типов двигателей используют шатуны со стержнем, в котором предусмотрена небольшая канавка, по которой масло поступает в поршневую головку.
Наиболее популярна конструкция, в которой в верхнем отделе кривошипной головки есть небольшие по размеру отверстия для разбрызгивания масла внутри поршня и цилиндра.
Верхняя поршневая головка
Верхняя поршневая головка является неразъемным элементом шатуна, ее конструкция определяется методом установки поршневого кольца. Если в моторе используется палец фиксированного типа, в поршневой головке предусматривается специальное отверстие цилиндрической формы для соединения деталей.
Использование головок в форме трапеции в некоторых моделях двигателей позволяет значительно снизить нагрузки на поршневой палец.
Нижняя кривошипная головка
Нижняя кривошипная головка имеет разборную конструкцию и предназначена для соединения коленчатого вала и шатуна. В состав кривошипной головки входят верхняя часть и крышка, фиксируемая к шатуну с помощью крепежных болтов. Различают кривошипные головки по типу разъемов по отношению к стержневой оси: выполненный под углом называют косым, перпендикулярно – прямым.
В конструкции головки предусмотрены тонкие вкладыши подшипника скольжения. Обычно такие вкладыши состоят из 2-5 слоев.
Для изготовления используют стальные полосы. Внутри предусмотрена защита антифрикционным составом, который выбирается в соответствии с типом двигателя.
В современных моделях моторов используют вкладыши из 2-3 слоев. В первом случае антифрикционный состав слоем наносится на металлическую основу, во втором дополнительно используется изоляционный слой.
Для снижения шумов и вибрации от работающего двигателя шатуны и их элементы должны иметь равную массу. Это означает, что масса какой-то детали одного шатуна должна быть равна массе аналогичной детали остальных шатунов. Например, стержень массой 50 г в одном из шатунов должен по этому параметру соответствовать стержням остальных шатунов.
Массы шатунов подгоняют, снимая тонкий металлический слой с бобышек (бобышки расположены в верхних шатунных головках). Есть конструкции с бобышками на шатунном стержне или нижней части поршневой головки.
Материалы для изготовления шатуна
Существует два способа производства шатунов: методом штамповки из высокопрочной стали или литьем из чугуна.
Для дизельных двигателей выбирают шатуны, изготовленные из легированной стали методом ковки или горячей штамповки. Для ряда моделей бензиновых моторов выбирают шатуны, изготовленные из металла в порошкообразном виде путем спекания материала.
Требования к шатуну, как элементу кривошипно-шатунного механизма двигателя, определяются напряженными условиями работы. Необходима износостойкость, долговечность и надежность детали.
Важно! Повышенные требования предъявляются не только к шатунам, но и к крепежным болтам. Такие болты изготавливают из легированной стали с высоким коэффициентом текучести (значительно выше, чем у высокоуглеродистой стали).
Поршень | Двигатель | Мой автомобильный словарь
Во время рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания энергия, содержащаяся в топливе, за очень короткий промежуток времени преобразуется в тепло и давление в цилиндре. Этот процесс носит взрывной характер. Он вызывает температуру и давление.
..
Функция
Во время рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания энергия, содержащаяся в топливе, за очень короткий промежуток времени преобразуется в тепло и давление в цилиндре. Этот процесс носит взрывной характер. Это приводит к очень значительному повышению значений температуры и давления в цилиндре за доли секунды.
Поршень — подвижная часть камеры сгорания. Он отвечает за преобразование энергии, выделяемой в процессе горения, в механическую работу. Поршень также выполняет ряд других важных задач:
- Герметизирует камеру сгорания
- Направляет шатун (в тронковых двигателях)
- Рассеивает тепло, образующееся в камере сгорания
- Поддерживает газообмен ( за счет всасывания и выброса газа)
- Поддерживает приготовление смеси за счет специальной конструкции поверхности поршня со стороны камеры сгорания, известной как днище поршня.
- В нем находятся уплотнительные элементы (поршневые кольца).
Площадки
По своей базовой конструкции поршень представляет собой полый цилиндр, герметизированный с одной стороны.
Он состоит из следующих областей:
- Головка поршня с кольцевым ремнем,
- ступица поршня и
- вал.
Головка поршня передает силы сжатия, возникающие при сгорании топливно-воздушной смеси, на коленчатый вал через ступицу поршня, головку поршня и шатун.
Функциональность поршня
Поршень подвергается воздействию различных сил. Когда двигатель работает, он постоянно движется вверх и вниз в цилиндре. В каждой точке поворота он резко тормозится, а затем снова ускоряется. Это создает силы инерции массы, действующие на поршень. Вместе с силами, создаваемыми давлением газа, они образуют поршневую силу.
Усилие поршня передается на шатун и коленчатый вал. Однако шатун строго вертикальен только в верхней и нижней точках реверсирования (известных как мертвая точка). Наклон шатуна толкает поршень в сторону, т.е. к стенке цилиндра. Степень этой силы (также известной как боковая сила или нормальная сила) несколько раз меняет направление в течение рабочего цикла.
Оно определяется силой поршня и углом днища поршня по отношению к оси шатуна. Боковая сила может быть получена из параллелограмма сил.
Каждый поршень оснащен поршневыми кольцами. Поршневые кольца должны изолировать камеру сгорания и рабочее пространство от картера и снимать масло со стенок цилиндра, тем самым регулируя расход масла. Они также должны отводить тепло, поглощаемое поршнем во время сгорания, на охлаждаемый цилиндр.
Охрана окружающей среды
Конструкция, конструкция и состав материалов поршней, используемых в современных двигателях внутреннего сгорания, в значительной степени способствуют достижению низкого уровня выбросов и полного сгорания. Кроме того, современные поршни по своей конструкции снижают трение и расход масла. При этом они вносят существенный вклад в защиту окружающей среды и сохранение ресурсов.
Амортизация
Чтобы поршень надежно выполнял свою задачу на протяжении всего срока службы автомобиля, в бензиновых двигателях можно использовать только топливо с октановым числом, установленным производителем.
Это также относится к свечам зажигания, которые также необходимо регулярно проверять. Если используется биотопливо, масло необходимо менять через гораздо более частые промежутки времени.
Кроме того, при осмотре и техническом обслуживании необходимо следить за тем, чтобы использовались только моторные масла, одобренные изготовителем двигателя. Также необходимо проверить давление масла. Если давление масла слишком низкое, масляный насос может быть изношен, масляный фильтр может быть загрязнен, клапан избыточного давления в масляном насосе может быть неисправен или масло может быть разбавлено. Водитель также должен регулярно проверять уровень масла и при необходимости доливать его.
Производитель
Простое руководство по поршням двигателя – CarAdvise
Получите скидку 10 долларов на первое техническое обслуживание, подробности ниже.
Двигатель внутреннего сгорания в вашем автомобиле может показаться очень сложным и состоять из множества различных компонентов, обеспечивающих работу двигателя и процесса сгорания. Одним из таких компонентов является поршень двигателя. Двигатель вашего автомобиля будет иметь от четырех до двенадцати поршней, каждый из которых расположен внутри соответствующего цилиндра двигателя. Движение поршней является важной частью работы двигателя, и обеспечение их правильной работы является частью технического обслуживания двигателя вашего автомобиля. Давайте рассмотрим, что такое поршень двигателя и что он делает, а также общие проблемы, которые могут возникнуть с поршнями, и как их избежать и решить.
Что такое поршень и как он работает?
Поршень — это кусок металла, расположенный внутри каждого цилиндра вашего двигателя, который перемещается вверх и вниз, позволяя двигателю работать. Поскольку топливно-воздушная смесь, питающая двигатель, поступает через систему впрыска топлива, движение поршня вниз сжимает его и вызывает реакцию внутреннего сгорания в двигателе.
В результате реакции сгорания поршни возвращаются вверх, и вся эта сила передается от поршней к коленчатому валу через шатун. Сила сгорания вращает коленчатый вал, что позволяет передавать мощность двигателя трансмиссии, которая распределяет ее между колесами автомобиля.
По сути, поршни запускают процесс сгорания топлива и находятся в начале цепи передачи мощности двигателя, которая начинается с поршней и заканчивается на колесах. Без поршней не было бы ничего, собирающего мощность двигателя от реакции сгорания, и мощность вашего двигателя никогда не достигала бы колес.
Распространенные проблемы с поршнями
Несмотря на то, что поршни вашего двигателя долговечны и не требуют регулярного обслуживания, могут возникнуть проблемы, которые могут повлиять на общую производительность вашего двигателя, особенно в старых двигателях. Ниже приведены наиболее распространенные проблемы, которые могут возникнуть с поршнями вашего двигателя.
«Стук поршня»
«Стук поршня» — это название, данное шуму, который издают поршни, когда они изнашиваются.
По мере износа поршней зазор между поршнем и цилиндром, в который он заключен, увеличивается. Когда этот зазор становится слишком большим, дополнительное пространство приводит к тому, что поршень начинает шуметь, создавая звук удара поршня. Это сигнал к замене поршней двигателя.
Изношенные поршневые кольца
Поршневые кольца наматываются вокруг поршня снаружи и необходимы для отвода тепла от поршня и рассеивания его вдоль более холодной стенки цилиндра. Они также создают герметичное уплотнение, которое предотвращает протекание моторного масла мимо поршня в камеру сгорания двигателя. Поршневые кольца со временем изнашиваются, и обычно вы можете заметить, что уплотнение повреждено, когда заметите падение уровня моторного масла или белый дым, выходящий из выхлопной трубы.
Прогоревший поршень
Если в настройке автомобиля и компонентов двигателя допущены ошибки, в результате верхние части поршней могут подгореть. В тяжелых случаях в ваших поршнях также могут быть созданы отверстия.
Обычно это происходит из-за грязной топливной форсунки или неправильного типа свечи зажигания, установленной в вашем автомобиле. Прогоревшие поршни значительно уменьшат выходную мощность вашего двигателя.
Треснувший поршень
Постоянное использование низкокачественного бензина приведет к растрескиванию поршней, что может повлиять на способность вашего автомобиля работать вообще. Трещины на поршнях также могут быть признаком более серьезных проблем с автомобилем, таких как отказ системы рециркуляции отработавших газов (EGR).
Техническое обслуживание и ремонт поршней
Ремонт поршней является трудоемким и дорогостоящим, поскольку требует разборки и повторной сборки двигателя после завершения ремонта или замены. Лучший способ избежать проблем с вашим поршнем — профилактическое обслуживание остальной части вашего автомобиля, особенно двигателя.
Возможно, самая важная часть технического обслуживания двигателя — это регулярно менять моторное масло и фильтры.
Для большинства автомобилей замена масла должна производиться каждые 5000–7500 миль, но дважды сверьтесь с рекомендациями производителя в руководстве пользователя, чтобы узнать точный интервал замены моторного масла и фильтра двигателя. Это предотвратит перегрев двигателя, что также предотвратит большую часть возможных проблем с поршнем.
В соответствии с теми же принципами предотвращения перегрева ваш антифриз всегда должен быть на должном уровне. Возьмите за привычку регулярно проверять уровень охлаждающей жидкости и доливайте ее, когда уровень становится слишком низким. Возьмите свой автомобиль, чтобы промыть охлаждающую жидкость, когда вы заметите, что охлаждающая жидкость стала коричневой и грязной.
Наконец, техническое обслуживание свечей зажигания поможет предотвратить растрескивание поршней. Интервал замены свечей зажигания составляет примерно каждые 60 000 миль. Убедитесь, что вы установили правильный тип свечей зажигания для своего автомобиля — специалист по обслуживанию автомобилей сможет вам в этом помочь.