МГТУ им. Н.Э.Баумана Кафедра СМ-10 «Колесные машины»
Поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС) -тепловая машина, в которой превращение химической энергии топлива в тепловую, а затем в механическую энергию, происходит внутри рабочего цилиндра. Превращение теплоты в работу в таких двигателях связано с реализацией целого комплекса сложных физико-химических, газодинамических и термодинамических процессов, которые определяют различие рабочих циклов и конструктивного исполнения.
Поршневые двигатели
2. Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы. Фазы газораспределения
Кривошипно-шатунный механизм является одним из основных механизмов двигателя. Кривошипно-шатунный механизм служит для восприятия давления газов и преобразования возвратно- поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Детали составляющие КШМ можно разделить на две группы: неподвижные
Неподвижные - блок цилиндров; - головка блока цилиндров; - гильзы цилиндров; - крышка головки блока цилиндров; - картер маховика и сцепления; - поддон. Подвижные - поршень; - шатун; - коленчатый вал; - маховик
Блок цилиндров – является основной деталью двигателя, к которой крепятся все механизмы и детали.
Головка блока цилиндров - закрывает цилиндры сверху, образует верхнюю рабочую полость двигателя и служит для крепления деталей газораспределительного механизма
Схемы цилиндров двигателя а- без гильз с короткой вставкой, б и в – с мокрой гильзой, г – с мокрой гильзой в которую запрессована короткая вставка 1 - блок цилиндров; 2 – рубашка охлаждения; 3 – жаропрочная вставка ; 4 – гильза цилиндра; 5 – уплотнительные кольца; 6 – антикавитационное кольцо.
Гильзы цилиндров легкосъемные «мокрого» типа отливаются из специального перлитного серого чугуна с содержанием феррита до 5% ( 2.8).
Поршень воспринимает давление газов при сгорании рабочей смеси и передает его при помощи шатуна коленчатому валу, а также обеспечивает требуемую форму камеры сгорания, герметичность внутрицилиндрового пространства Поршни а – карбюраторных двигателей; б – дизелей КамАЗ; в – дизелей ЯМЗ
Поршневые кольца. Основная функция – уплотнение камеры сгорания и обеспечение герметичности соединения деталей поршень – цилиндр – канавки. Кроме того, при сгорании рабочей смеси значительное количество тепла поглощается поршнем и отводится от него поршневыми кольцами
Поршневые кольца: компрессионные (2,3) уплотняют зазор между поршнем и гильзой, чугунные, устанавливаются внутренней фаской только вверх; маслосъемное (1) снимает с зеркала цилиндра излишки масла, составное, стальное поршневой палец (6) шарнирно соединяет поршень с шатуном, плавающего типа, изготавливается из малоуглеродистой стали и подвергается термообработке Шатун (9) – передает усилие от поршня на коленчатый вал и обратно. В верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая втулка под поршневой палец, нижняя головка разъемная, в нее устанавливаются вкладыши под шатунные шейки коленчатого вала. В верхней головке и втулке выполнены отверстия для подвода смазки к трущимся поверхностям, в нижней головке и вкладыше имеются отверстия для выбрасывания масла на стенку цилиндра и кулачки распределительного вала
Кривошипно-шатунный механизм Коленчатый вал – воспринимает усилие от шатунов и преобразует его в крутящий момент, полноопорный, стальной, кованый Маховик (22) – уменьшает неравномерность вращения коленчатого вала и способствует протеканию вспомогательных тактов, литой, чугунный, со стальным зубчатым венцом. Обеспечивает преодоление двигателем кратковременных перегрузок за счет накопленной при вращении энергии (например, при трогании автомобиля с места).
Коленчатый вал крепиться в картере с помощью коренных подшипников скольжения со сменными вкладышами, на шатунные шейки коленчатого вала прикрепляются шатуны с помощью подшипников скольжения со сменными вкладышами. Коленчатый вал имеет сверления для подвода масла к подшипникам скольжения. От коленчатого вала передается вращение на все остальные агрегаты двигателя с помощью шестерен, закрепленных на концах вала, а через прикрепленный к заднему фланцу маховик и механизм сцепления, вращение передается на трансмиссию ТС. а – двигателя автомобиля ЗиЛ-131; б – дизеля ЯМЗ; в – дизеля КамАЗ-740
Газораспределительный механизм служит для открытия и закрытия клапанов, обеспечивая наполнение цилиндров двигателя горючей смесью (карбюраторные двигатели) или воздухом (дизели), выпуск отработавших газов и надежную изоляцию камеры сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.
Механизм газораспределения -впускные и выпускные клапаны с пружинами; -передаточные детали от распределительного вала к клапанам; - шестерни коленчатого вала и распределительного вала.
Распределительный вал – служит для управления клапанами механизма газораспределения и обеспечивает привод вспомогательных приборов, стальной, кованый. Толкатели (16) и штанги (1) – передают усилия от кулачков распределительного вала к коромыслам. Толкатели цилиндрические, полые, штанги цельные. Детали изготовлены из среднеуглеродистой стали
Коромысла (8) – передают усилия на клапаны, а регулировочный винт в меньшем плече обеспечивает возможность регулировки теплового зазора в приводе клапана, изготавливаются штамповкой, стальные. Клапанные узлы – впускные(15) и выпускные(14), обеспечивают открытие и закрытие соответствующих каналов. Выпускные изготовлены из жаростойкой стали, впускные из среднеуглеродистой. Особенности устройства выпускных клапанов: диаметр головки клапана меньше; угол наклона фаски одинаков для впускного и выпускного клапанов (45 ); наличие механизма принудительного проворачивания клапана.
Действие механизма газораспределения
Передаточные детали
Клапана служат для периодического открытия и закрытия отверстий впускных и выпускных каналов в зависимости от положения поршней в цилиндре и от порядка работы двигателя ЗиЛ – 131 – впускной – 50 мм. выпускной – 41 мм. КамАЗ – 740 – впускной – 51,3…51,4 мм. выпускной – 46,33…46,5 мм.
Выпускной клапан: а - выпускной клапан, б - клапан закрыт, в - клапан открыт, г - детали механизма; 1 - корпус механизма поворота, 2 - шарики, 3 - опорная шайба, 4 - замочное кольцо, 5 - пружина клапана, 6 - упорная шайба пружины, 7 - сухарики, 8 - дисковая пружина, 9 - возвратная пружина, 10 - направляющая втулка, 11 - металлический натрий
Фазы газораспределения а) – общая четырехтактного; б) ЗиЛ – 131; в) КамАЗ-740 ф азами газораспределения называют моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала по отношению к соответствующим мертвым точкам, и изображают в виде круговых диаграмм
