Текст книги "Грузовые автомобили. Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы"

Коленчатый вал

Рис. Коленчатый вал и маховик. а – восьмицилиндрового V – образного двигателя; б – четырехцилиндрового рядного двигателя; 1 – коренные шейки; 2 – шатунные шейки; 3 – грязеуловитель; 4 – пробка; 5 – противовесы; 6 – маховик; 7 – зубчатый венец маховика.

Воспринимает усилия передающиеся от шатунов и преобразует их в крутящий момент, который через маховик передается механизмам силовой передачи. Бывают кованные стальные коленчатые валы и литые из легированного чугуна.

Коленчатый вал состоит из опорных коренных шеек 1 и шатунных шеек 2, соединяющих их щек, носка (передней части) и хвостовика (задней части). Продолжением щек, являются противовесы 5, уменьшающие действие инерции. С этой целью шатунные шейки сделаны полыми.

В четырехцилиндровых двигателях число коренных шеек на одну больше, чем шатунных. Шатунные шейки, число которых у рядных двигателей равно числу цилиндров, у четырехцилиндровых двигателей расположены попарно под углом 180 градусов, у шестицилиндровых – под углом 120 градусов. В шейках вала проходят косые каналы и грязеуловители 3, закрытые пробками 4, по которым масло поступает к шатунным подшипникам.

Внутри шатунных подшипников сделаны полости для центробежной очистки масла. При вращении коленчатого вала, под действием центробежной силы, продукты изнашивания подшипника скольжения оседают на стенках полости. По трубке, расположенной в средней части полости, очищенное масло выходит на поверхность шатунной шейки.

На переднем конце коленчатого вала крепят распределительную шестерню и шкив привода вентилятора, а в торец вала ввертывают храповик.

Осевое перемещение вала ограничивают сталебаббитовые кольца, установленные в переднем коренном подшипнике. К фланцу заднего конца коленчатого вала крепят маховик.

Маховик

Маховик – чугунный диск с тяжелым ободом. Он служит для равномерного вращения коленчатого вала и преодоления двигателем повышенных нагрузок при трогании с места и во время работы. Маховик выводит поршни из мертвых точек, повышает плавность работы, облегчает пуск двигателя. На ободе маховика 6 напрессован зубчатый венец 7 для пуска двигателя от стартера. Маховик крепят установочными штифтами и несимметрично расположенными болтами, которые должны быть затянуты с моментом 140-150 н .м (14-15 кгс м). У некоторых двигателей имеется фланец, в котором просверлены отверстия для крепления маховика болтами. Иногда с задней стороны маховика некоторых двигателей предусмотрена выточка для размещения сцепления.

Крепление двигателя

Картер – это основание, на котором крепят основные детали двигателя. Картер изготавливают из алюминиевого сплава. Кривошипной камерой называется место картера, в котором вращается шатун и щеки коленчатого вала. Крепление двигателя к раме или подрамнику должно быть надежным, но упругим, чтобы вибрация двигателя не передавалась кузову, а перекосы рамы при движении не вызывали повреждения деталей крепления. Для этой цели между рамой автомобиля и опорными лапами двигателя помещают резиновые подушки.

Рис. Крепление двигателя на раме. 1 – кронштейн передней опоры двигателя; 2, 5 – болты крепления передней и задней опор; 3, 4 – резиновые подушки; 6 – кронштейн задней опоры двигателя; 7 – картер сцепления; 8, 9 – опорные кронштейны; 10 – блок цилиндров рамы.

Часто ставят по две опоры справа и две опоры слева у передней и задней частей двигателя.

У четырехтактного двигателя в передней части картера находится коробка распределительных шестерен: в верхней части – расположен распределительный (кулачковый) вал, закрепленный подшипниками. Снизу картер закрыт штампованной крышкой – поддоном. Между картером и поддоном установлена прокладка.

Неисправности кривошипно-шатунного механизма

Работа двигателя должна быть в пределах установленных норм (паспортные данные на механизм). Двигатель должен работать ровно, без перебоев и стуков, расходовать топливо и масло согласно паспортным данным, развивать полную мощность.

Если у вас повышенный расход масла, непонятные стуки и шумы в двигателе, значительный износ деталей, причем наблюдается сильное задымление, возникают трещины на головках цилиндров или на поверхности блока цилиндров, следует задуматься о техническом состоянии автомобиля.

Резкое падение давления масла чаще всего происходит при выплавлении подшипников. Автомобиль надо остановить и не продолжать дальнейшее движение до устранения неисправности или же вызвать техническую мобильную службу поддержки.

Стуки в двигателе. Распознание характера стуков и определение неисправностей требуют большого опыта. При износе поршневых пальцев и втулок верхних головок шатунов стуки звонкие, при всех режимах работы двигателя.

При износе поршней звонкий звук, который прослушивается при работе холодного двигателя и уменьшаетя по мере его прогревания.

Об износе вкладышей коренных подшипников говорит усиливающийся звонкий стук при резком увеличении числа оборотов двигателя. Об износе вкладышей шатунных подшипников можно судить при наличии глухого стука при увеличении числа оборотов двигателя.

Прослушиваются звуки стетоскопом. Для этого стержнем стетоскопа касаются двигателя в местах возможного возникновения стуков.

Рис. Зоны прослушивания двигателя с нижним расположением клапанов стетоскопом.

1 – распределительных шестерен; 2 – клапанов; 3 – поршневых пальцев; поршней, колец и шатунных подшипников; 4 – подшипников распределительного вала; 5 – коренных подшипников; 6 – маховика.

Газораспределительный механизм

Схема, устройство работа

В механизм газораспределения входят: распределительный вал и его привод. Передаточные детали – толкатели с направляющими втулками, а при верхнем расположении клапанов еще штанги и коромысла, клапаны, их направляющие втулки и пружины, опорные шайбы пружин с деталями их крепления.

Для своевременной подачи в цилиндры воздуха (в дизельных двигателях) или горючей смеси (в карбюраторных двигателях) и для выпуска из цилиндров отработавших газов, в четырехтактных двигателях применяют клапанный механизм газораспределения.

Клапаны в определенные моменты открывают и закрывают каналы головки цилиндров, таким образом обеспечивают сообщение цилиндров двигателя с впускным и выпускным трубопроводами.

В таких двигателях для лучшей очистки цилиндров от отработавших газов и заполнения их свежим воздухом или горючей смесью клапаны открыты дольше, чем в простейшем двигателе.

Мощность двигателя напрямую зависит от степени очистки цилиндров от обработавших газов, и от притока количества воздуха или горючей смеси.

Чтобы воздуха или смеси поступило больше, впускные клапаны должны быть открыты заблаговременно, т.е. до прихода поршня в верхнюю мертвую точку.

При вращении распределительного вала, его кулачок 1 , набегая на толкатель 2, поднимет его вместе со штангой 7(для верхнего расположения клапанов). Штанга поднимает короткое плечо коромысла 9 при этом длинное плечо коромысла, нажимая на клапан открывает его. После прохождения кулачка пружина 4 закрывает клапан и возвращает все детали его привода в исходное положение. В механизме с нижним расположением клапанов, кулачок набегает на толкатель, который непосредственно открывает клапан 6, так же открываются и закрываются остальные клапана двигателя.

За время рабочего цикла четырехтактного двигателя, т.е. за два оборота коленчатого вала. Распределительный вал должен открыть по одному разу все клапаны двигателя, совершив для этого один оборот. Поэтому число зубьев шестерни или звездочки распределительного вала вдвое больше числа зубьев шестерни или звездочки коленчатого вала.

Моменты открытия и закрытия клапанов у каждого двигателя различны и зависят от профиля кулачков распределительного вала, а также от величины зазоров между клапанами и коромыслами.

Детали механизма газораспределения

Распределительный вал предназначен для своевременного открывания и закрывания клапанов определенной последовательности. Изготавливают распределительный вал из чугуна или штампуют из стали. Вал вращается во втулках, внутренняя поверхность которых залита баббитом. На валу имеются кулачки, эксцентрик для привода топливного насоса и шестерня привода масляного насоса и прерывателя-распределителя. Для уменьшения износа опорные шейки подвергают поверхностной закалке токами высокой частоты.

Валы разных двигателей различаются размерами, числом, расположением и профилем кулачков, а также числом опорных шеек.

В большинстве цилиндров на каждый цилиндр приходятся по два кулачка. Каждый кулачок воздействует на один клапан – выпускной или впускной. Клапаны служат для сообщения и разобщения впускных или выпускных каналов с цилиндрами. Впускные клапаны изготовляют из хромистой стали, а выпускные из жаропрочной стали – сильхрома. Клапанный механизм состоит из головки стержня, закрывает впускной или выпускной канал цилиндра. Для улучшения наполнения цилиндра свежей горючей смесью, диаметр головки впускного клапана изготавливается больше диаметра головки выпускного клапана. Чтобы лучше отводить теплоту, внутри клапанов двигателей ЗИЛ и ЗМЗ изготовлены полости, заполненные на 50 – 60% натрием. Полость закрыта заглушкой, приваренной к головке клапана. Во время работы двигателя натрий плавится и, переливаясь при встряхивании, интенсивно переносит теплоту от головки к стрежню, а от стержня теплота предается втулке клапана.

Клапаны меньше изнашиваются, если они во время работы постепенно поворачиваются вокруг собственной оси.

Выпускной клапан двигателя типа ЗИЛ может поворачиваться принудительно во время работы двигателя специальным механизмом принудительного вращения клапана.

Седла клапанов изготавливают в виде вставных колец из жаропрочной стали или чугуна и запрессовывают в головку или блок цилиндров. Это облегчает их восстановление при ремонте.

Направляющие втулки. Служат для обеспечения направленного движения клапана и посадки его в седло без перекоса. Делают направляющие втулки чугунными или металлокерамическими и запрессовывают в блок или головку цилиндров. В некоторых двигателях на втулку впускного клапана устанавливают резиновую манжету для предотвращения попадания масла в цилиндр по зазору между втулкой и стрежнем клапана.

Пружина клапана 6 предназначена для создания усилия, необходимого для закрытия клапана и обеспечивает плотную посадку клапана в седло. Пружины имеют переменный шаг, что устраняет вибрацию витков (резонанс пружины). Изготавливают пружины из специальной стальной проволоки. При сборке конец пружины с меньшим шагом витков, должен располагаться у тарелки клапана.

В некоторых двигателях на каждый клапан устанавливают по две пружины, имеющих противоположное направление витков.

Для обеспечения плотной посадки клапана в седло во время работы, когда стержень удлиняется, между клапаном и толкателем или коромыслом должен быть тепловой зазор.

Коромысло 5 представляет собой неравноплечий рычаг и служит для опускания клапана на определенное расстояние. Изготавливают коромысло из стали. Распорные пружины и стопорные кольца удерживают коромысло от осевого смещения. Ось коромысла пустотелая. В отверстие коромысла запрессована бронзовая втулка 3.По ее внутренней части поступает смазка к трущимся деталям (втулкам коромысел, регулировочным винтам и штанг). С торцов обе оси коромысел закрыты заглушками.

Штанга служит для передачи усилия от толкателя к коромыслу. Штанги изготавливают из стальных или дюралюминиевых трубок, в которые запрессовывают с двух сторон стальные шлифованные, термически обработанные наконечники. Наконечники имеют сферическую форму и упираются внизу в толкатель, а вверху в выемку коромысла.

Толкатели передают поступательное движение от кулачка распределительного вала к штанге. Изготавливаются толкатели из стали. Чтобы износ толкателей был равномерным, они совершают одновременно поступательное и вращательное движение.

Распределительные шестерни.

Распределительные шестерни необходимы чтобы передать вращения от коленчатого вала распределительному валу топливного насоса (у дизельных двигателей), масляному насосу и другим механизмам. Одну из шестерен крепят на коленчатом, а другую на распределительном валу. Шестерни изготавливают с косыми зубьями, чтобы уменьшить шум. В четырехтактных двигателях диаметр шестерни коленчатого вала в два раза меньше диаметра шестерни распределительного вала. при установке шестерен необходимо совмещать метки на их зубьях, чтобы срабатывание впускных и выпускных клапанов соответствовало определенному положению поршня в цилиндре. У дизельных двигателей устанавливают между этими шестернями дополнительную, промежуточную шестерню, так как направление вращения распределительного вала и вала топливного насоса у них, совпадает с направлением вращения коленчатого вала.

Фазы газораспределения

Открывая или закрывая клапаны с некоторым опережением или запаздыванием относительно мертвых точек, можно достичь максимальной мощности двигателя, а также обеспечить хорошее наполнение цилиндров свежей горючей смесью. Моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в углах поворота коленчатого вала относительно верхней мертвой точки и нижней мертвой точки, называют фазами газораспределения. От того, насколько грамотно подобраны фазы газораспределения, зависит экономичность мотора, мощность и развиваемый момент, а также наивысшая эффективность наполнения и очистки цилиндра во время работы двигателя.

В карбюраторных двигателях впускной клапан начинает открываться в конце такта выпуска, закрывается впускной клапан в начале такта сжатия. Продолжительность открытия впускного клапана составляет 240 – 280 градусов угла поворота коленчатого вала.

Выпускной клапан открывается в конце рабочего хода с опережением 50-70 градусов до нижней мертвой точки , а закрывается в начале такта впуска с запаздыванием 20 – 50 градусов после верхней мертвой точки. Продолжительность открытия выпускного клапана равна 250-300 градусов.

Моменты. Когда оба клапана открыты, называют перекрытием клапанов. В это время происходит продувка цилиндров от отработавших газов свежей горючей смесью.

Основные неисправности газораспределительного механизма

К основным неисправностям относятся:

1. неплотное прилегание клапанов к седлам.

2. износ деталей привода клапанов.Признаки неплотного прилегания впускного клапана – хлопки во впускном трубопроводе, уменьшение компрессии, падение мощности двигателя. Причиной может быть: обгорание или повреждение рабочих поверхностей клапана или седла, отсутствие теплового зазора меду стержнем клапана и винтом коромысла.

При износе деталей газораспределительного механизма появляются стуки и шумы. В случае незначительного износа деталей, подгорании рабочих поверхностей клапанов и седел их притирают. Для этого на стрежень клапана надевают слабую пружину и вставляют клапан на место. Образивной пастой, смешанной с маслом от двигателя, покрывают рабочую поверхность клапана и дрелью поворачивают клапан в обе стороны на пол оборота, поочередно усиливая и ослабляя его нажатие. В случае неплотного прилегания выпускного клапана уменьшается мощность двигателя, а также возможны хлопки в глушителе.

Регулировку теплового зазора проводят на холодных двигателях, когда поршень находится в верхней мертвой точке такта сжатия.

Поврежденные детали газораспределительного механизма необходимо заменить.

Уход за газораспределительным механизмом

1. проверять и при необходимости регулировать тепловые зазоры между стержнем клапана и коромыслом,

2. регулировать натяжение цепи привода распределительного вала,

3. отпустить дна 1/2 – 1/4 оборота стопорный болт, фиксирующий положение плунжера,

4. дать двигателю поработать на малых оборотах 1-2 минуты. Если двигатель снят с автомобиля, провернуть коленчатый вал по направлению движения часовой стрелки на 3 – 4 оборота,

5. зафиксировать плунжер в новом положении, а с ним и рычаг звездочки натяжного устройства.