Проверка технического состояния и техническое обслуживание кривошипно-шатунного и газораспределительного механизма

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1

Тема занятия: Проверка технического состояния и техническое обслуживание кривошипно-шатунного и газораспределительного механизма

Цель: 1) научиться пользоваться технической документацией на бумажных и электронных носителях;

2) изучить особенности устройства деталей КШМ;

3) обрести на­выки пользо­вания инструментом и обо­рудованием;

4) сформи­ровать умения выполнять разборочно-сборочные работы;

5) закрепить умения пользования мерительным инструментом;

6) научиться определять техническое состояние деталей;

7) сформировать навыки бе­зопасного и рационального выполнения работ;

8) научиться работать в команде.

Материалы и оборудование: кривошипно-шатунный механизм двигателей Д-260, СМД-60, ЯМЗ-238, ВАЗ-21011, ЗАЗ-968, Москвич – 412, Volkswagen Golf 4 V-1.9TDi (ALH) и газораспределительного механизма двигателей Д-260, СМД-60, ЯМЗ-238, ВАЗ-21011, ЗАЗ-968, Москвич – 412, Volkswagen Golf 4 V-1.9TDi (ALH)

Литература: [1], [2], [3], [4].

ЗАДАНИЕ

1) изучите устройство КШМ и ГРМ, используя заводские руководства;

2) извлеките цилиндро-поршневую группу и разберите ее;

3) определите техническое состояние деталей КШМ и ГРМ;

4) произведите сборку КШМ и ГРМ.

ОТЧЁТ О ПРОДЕЛАННОЙ РАБОТЕ

Поршневые двигатели классифицируют по следующим признакам:

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Верхняя мертвая точка (в.м.т.) -_________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Нижняя мертвая точка (н.м.т.) -_________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Ход поршня-__________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Степень сжатия-_______________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Рабочий цикл двигателя -_______________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Такт-_________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Рисунок 1 Схемы расположения цилиндров двигателя:

а - однорядное; б - двухрядное V - образное; в - двухрядное оппозитное

Кривошипно-шатунный механизм служит:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

В состав механизма входят группы деталей:

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1 – прокладка; 2 – головка блока цилиндра; 3 – камера сгорания; 4 – гильзы;

5 – кольца; 6 – блок цилиндров;

7 – шпильки; 8 – картер

Рисунок 1 – Неподвижные детали кривошипно-шатунного механизма V-образного двигателя

1, 2 – компрессионные кольца; 3 – маслосъемные кольца;

4 – поршень; 5 – верхняя головка шатуна;

6 – нижняя головка шатуна; 7 – стопорная шайба;

8, 9 – шатунные болты; 10 – вкладыши;

11 – стержень шатуна; 12 – втулка; 13 – поршневой палец;

14 – стопорное кольцо

Рисунок 2 – Поршень и шатун

Поршневые кольца бывают двух типов: компрессионные 1,2 и маслосъемные 3.

Компрессионные кольца 1,2 служат для предотвращения прорыва газов из цилиндра в картер двигателя и проникновения масла в камеру сгорания, а также для отвода тепла. 177

Маслосъемные кольца 3 предназначены для снятия излишнего масла со стенок цилиндра.

Основное требование, предъявляемое к кольцам, – плотное прилегание к стенкам цилиндра и к стенкам канавок в поршне.

Поршневой палец 13 служит для шарнирного соединения поршня с шатуном и передачи усилий, возникающих между ними. Палец должен быть прочным, жестким, износоустойчивым и легким.

Шатун 4 служит для соединении поршня с коленчатым валом и передает коленчатому валу усилия, действующие на поршень при расширении газов. Шатун состоит из стержня 11 и двух головок – верхней 5, соединяемой с поршневым пальцем 13 и нижней 6, соединяемой с коленчатым валом.

Нижняя головка 6 шатуна для удобства соединения с шейкой коленчатого вала делается разъемной и соединяется болтами 8 и 9. В нижней головке шатуна расположен подшипник скольжения, представляющий собой тонкостенные вкладыши 10, изготовленные из стальной ленты толщиной 1–3 мм, внутренняя поверхность которой для уменьшения трения и износа шеек коленчатого вала покрыта тонким (0,15–0,5 мм) слоем антифрикционного сплава – баббитом, свинцовистой бронзой и др.

1 – маховик; 2 – задняя часть вала; 3 – противовесы; 4 – шатунные шейки; 5 – щеки; 6 – коренные шейки; 7 – шпонка; 8 – передняя часть вала; 9,10 – сталебаббитовые кольца; 11 – упорная шайба; 12 – шестерня привода распределительного вала; 13 – маслоотражатель; 14 – ступица; 15 – шкив привода вентилятора; 16 – шайба; 17 – храповик; 18 – съемная крышка

Рисунок 3 – Коленчатый вал и маховик

Коленчатый вал воспринимает усилия, передаваемые от поршней шатунами, и преобразует их в крутящий момент, который затем передается на трансмиссию. Кроме того, коленчатый вал приводит в движение различные механизмы, агрегаты и приборы двигателя. Коленчатый вал автотракторных двигателей (рисунок 5.3) состоит из коренных 6 и шатунных 4 шеек; щек 5 с противовесами 3, соединяющих коренные и шатунные шейки; передней части вала 8, называемой носком, на которой посредством шпонки 7 крепится шестерня 12 привода распределительного вала, маслоотражатель 13, шкив привода вентилятора 15 со ступицей 14 и храповик 17 с шайбой 16; задней части вала 2, обычно имеющей форму фланца, на котором установлен маховик 1. На коленчатом валу предусмотрены сверления в шейках для подвода и очистки масла, шпоночные канавки на носке вала и расточка со стороны фланца для установки подшипника первичного вала коробки передач.

Противовесы 3 разгружают коренные подшипники от действия центробежных сил и выполняются либо за одно целое со щеками вала, либо крепятся к ним болтами. Для снятия возможных напряжений переход от каждой шейки к щекам вала выполняется плавно. Число опор (коренных шеек) коленчатого вала различно в разных конструкциях. Вал называется полноопорным, если число коренных шеек на единицу больше числа шатунных. Форма коленчатого вала зависит от числа и расположения цилиндров двигателя, принятой равномерности чередования вспышек и желаемой уравновешенности двигателя, числа коренных шеек. Передний и задний концы коленчатого вала в месте их выхода из картера должны быть надежно уплотнены от вытекания смазки. Для этого применяются маслосгонная резьба и специальные сальники.

Маховик 1 служит для обеспечения равномерного вращения коленчатого вала, вывода деталей кривошипного механизма из мертвых точек, накопления во время такта расширения кинетической энергии, необходимой для вращения коленчатого вала в период между вспышками в отдельных цилиндрах, облегчения пуска двигателя и плавного трогания с места. Маховик представляет собой массивный чугунный диск, тщательно сбалансированный, на обод которого напрессован зубчатый венец, при помощи которого производится запуск двигателя от стартера. На маховике также монтируется механизм сцепления.

Механизм газораспределения служит

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

В состав механизма входят группы деталей:

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1 – распределительный вал; 2 – толкатель; 3 – штанга; 4 – регулировочный болт; 5 – ось; 6 – коромысло; 7 – шайба; 8 – пружина; 9 – направляющая втулка; 10 – клапан; 11– шестеренчатая или цепная передача; 12 – коленчатый вал

Рисунок 4 – Схемы механизмов газораспределения

Распределительный вал служит

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1 – подшипник; 2 – шестерня для привода масляного насоса; 3 – шпонка; 4 – шестерня привода распределительного вала; 5 – болт; 6 – распорное кольцо; 7 – упорный фланец; 8 – эксцентрик привода топливного насоса; 9 – опорные шейки; 10 – впускные и выпускные кулачки

Рисунок 5 – Распределительный вал

Работа клапанного механизма.

При верхнем расположении клапаны 10 (рисунок 5.4, a) с пружинами 8 и шайбами 7 установлены в направляющих втулках 9 в головке цилиндров, в которой также отлиты впускные и выпускные каналы. В этом механизме для передачи усилия от толкателя 2 к клапану 10 имеются штанга 3 и коромысло 6, установленное на оси 5. При работе механизма коленчатый вал 12 с помощью шестеренчатой, ременной или цепной передачи 11 приводит во вращение распределительный вал 1. При повороте распределительного вала его кулачки поднимают толкатели 2 и штанги 3, которые упираются верхним концом в регулировочные болты 4 коромысел 6. Коромысла, установленные на осях 5, поворачиваются и, сжимая пружины 8, открывают отверстия каналов в головке цилиндров. Когда кулачок отойдет от толкателя 2, пружина 8 плотно посадит клапан 10 в седло клапана.

В некоторых двигателях толкатель и штанга толкателя отсутствуют, а коромысла непосредственно управляются кулачками распределительного вала. При этом распределительный вал 1 (рисунок 5.4, b) устанавливают в головке блока. Такая конструкция уменьшает число деталей механизма, упрощает его работу и повышает надежность.

В течение одного рабочего цикла четырехтактного двигателя происходит одно открытие впускного и выпускного клапанов. Для этого распределительный вал за цикл должен сделать один оборот, а коленчатый – два.

Для обеспечения плотного закрытия клапана между клапаном 10 и коромыслом 6 (рисунок 5.4, a) предусматривают зазор. Величина зазора зависит от удлинения при нагревании стержня клапана, толкателя, штанги и других деталей и находится в пределах 0,13–0,45 мм для впускных и выпускных клапанов. Длительная работа двигателя при отсутствии зазора приводит к обгоранию фасок клапана, прорыву газов, деформации стержня клапана.

Рабочий цикл карбюраторного четырехтактного двигателя. Рассмотрим подробно каждый такт цикла.

Такт впуска. Поршень 4 (рисунок 6, а) движется от в.м.т. к н.м.т. Над ним в полости цилиндра 1 создается разрежение. Впускной клапан 6 при этом открыт, цилиндр через впускную трубу 7 и карбюратор 8 сообщается с атмосферой. Под влиянием разности давлений воздух устремляется в цилиндр. Проходя через карбюратор, воздух распыливает топливо и, смешиваясь с ним, образует горючую смесь, которая поступает в цилиндр. Заполнение цилиндра 1 горючей смесью продолжается до прихода поршня в н. м. т. К этому времени впускной клапан закрывается.

Такт сжатия. При дальнейшем повороте коленчатого вала 10 (рисунок 6, б) поршень движется от н.м.т. к в.м.т. В это время впускной 6 и выпускной 3 клапаны закрыты, поэтому поршень сжимает находящуюся в цилиндре рабочую смесь. В такте сжатия составные части рабочей смеси хорошо перемешиваются и нагреваются. В конце такта сжатия между электродами свечи 5 возникает электрическая искра, от которой рабочая смесь воспламеняется. В процессе сгорания топлива выделяется большое количество теплоты, давление и температура газов повышаются.

Такт расширения. Оба клапана закрыты. Под давлением расширяющихся газов поршень движется от в.м.т. к н.м.т. (рисунок 6, в) и при помощи шатуна 9 вращает коленчатый вал 10, совершая полезную работу. 20 Такт выпуска. Когда поршень подходит к н. м. т., открывается выпускной клапан 3 и отработавшие газы под действием избыточного давления начинают выходить из цилиндра в атмосферу через выпускную трубу 2. Далее поршень движется от н. м. т. к в. м.т. (рисунок 6, г) и выталкивает из цилиндра отработавшие газы. Далее рабочий цикл повторяется.

Рисунок 6 Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя: а - такт впуска; б - такт сжатия; в - такт расширения; г - такт выпуска; 1 - цилиндр, 2 - выпускная труба; 3 - выпускной клапан; 4 - поршень; 5 - искровая зажигательная свеча; 6 - впускной клапан; 7 - впускная труба; 8 - карбюратор; 9 - шатун; 10 - коленчатый вал. 21

Рабочий цикл четырехтактного дизеля. В отличие от карбюраторного двигателя в цилиндр дизеля воздух и топливо вводятся раздельно.

Такт впуска. Поршень движется от в.м.т. к н.м.т. (рисунок 7, а), впускной клапан открыт, в цилиндр поступает воздух.

Такт сжатия. Оба клапана закрыты. Поршень движется от н.м.т. к в.м.т. (рисунок 7, б) и сжимает воздух. Вследствие большой степени сжатия (порядка 14...18) температура воздуха становится выше температуры самовоспламенения топлива.

Рисунок 7 Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного дизеля: а - такт впуска; б - такт сжатия; в - такт расширения; г - такт выпуска

В конце такта сжатия при положении поршня, близком к в.м.т., в цилиндр через форсунку начинает впрыскиваться жидкое топливо. Устройство форсунки обеспечивает тонкое распыливание топлива в сжатом воздухе. Топливо, впрыснутое в цилиндр, смешивается с нагретым воздухом и оставшимися газами, образуется рабочая смесь. Большая часть топлива воспламеняется и сгорает, давление и температура газов повышаются.

Такт расширения. Оба клапана закрыты. Поршень движется от в.м.т. к н.м.т. (рисунок 7, в). В начале такта расширения сгорает остальная часть топлива.

Такт выпуска. Выпускной клапан открывается. Поршень движется от н.м.т. к в.м.т. (рисунок 7 г) и через открытый клапан выталкивает отработавшие газы в атмосферу.

Далее рабочий цикл повторяется.

У описанных двигателей в течение рабочего цикла только в такте расширения поршень перемещается под давлением газов и посредством шатуна приводит коленчатый вал во вращательное движение. При выполнении остальных тактов - выпуске, впуске и сжатии - нужно перемещать поршень, вращая коленчатый вал. Эти такты являются подготовительными и осуществляются за счет кинетической энергии, накопленной маховиком в такте рас- 22 ширения. Маховик, обладающий значительной массой, крепят на конце коленчатого вала.

Дизель по сравнению с карбюраторным двигателем имеет следующие основные преимущества: на единицу произведенной работы расходуется в среднем на 20...25 % (по массе) меньше топлива; работа на более дешевом топливе, которое менее пожароопасно. Недостатки дизеля: более высокое давление газов в цилиндре требует повышенной прочности деталей, а это приводит к увеличению размеров и массы дизеля; пуск его затруднен, особенно в зимнее время. Хорошие экономические показатели дизелей обусловили их широкое применение в качестве двигателей для тракторов, грузовых и легковых автомобилей.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1 Перечислите подвижные и неподвижные детали кривошипношатунного механизма.

2 Каково назначение и устройство блока цилиндров и головки блока цилиндров?

3 Каково назначение и устройство деталей шатунно-поршневой группы?

4 Каково назначение и устройство коленчатого вала и маховика?

5 Какие бывают виды газораспределительных механизмов клапанного типа в зависимости от расположения клапанов?

6 Каково назначение деталей клапанного механизма?

7 Каково устройство клапанного механизма с верхним расположением клапанов?

8 Каково назначение и устройство распределительного вала?

9 Каков порядок работы газораспределительного механизма?

Оценка ______________ Преподаватель ________________