Конструкция КШМ

Кривошипно-шатунный механизм двигателя внутреннего сгорания: устройство, назначение, как работает

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) представляет собой важный механизм автомобильного двигателя, который преобразовывает поступательные движения поршневой системы во вращательное движение коленчатого вала двигателя, от которого, в свою очередь, это движение передается на колеса автомобиля, что и приводит машину в движение.

Принцип работы кривошипно-шатунного механизма

Под давлением газов, которые образуются в цилиндрах двигателя при сгорании топливно-воздушной смеси, поршень совершает поступательное движение по направлению к коленчатому валу.

Важные детали механизма, а именно: поршень, шатун и вал помогают преобразовывать движения поступательного характера в движения вращательного, что в свою очередь запускает вращение колес автомобиля.

«Cshaft». Под лицензией Public domain с сайта Викисклада – https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cshaft.gif#mediaviewer/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Cshaft.gif

В обратном порядке взаимодействие вала и поршня выглядит следующим образом: вал при вращательном движении через детали механизма – вал, шатун и поршень, преобразовывает энергию в поступательное поршневое движение.

By A. Schierwagen using OpenOffice Draw [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], via Wikimedia Commons

Как устроен кривошипно-шатунный механизм

Механизм состоит из деталей, как подвижных, так и неподвижных.

Детали подвижного типа:

• поршень;
• маслосъемное кольцо (1);
• компрессионные кольца (2);
• поршневой палец (3);
• стопорное кольцо (4);
• шатун;
• крышка шатуна (5);
• крепежный болт (6);
• вкладыши (7);
• втулка (8);
• коленчатый вал;
• шатунная шейка (9);
• противовес (10);
• коренная шейка (11);
• маховик

Детали неподвижного типа:

Поршень с кольцами и пальцем

Поршень – это небольшая цилиндрическая деталь, изготовленная из алюминиевого сплава. Его основным назначением является преобразование давления выделяемых газов в поступательное движение, передаваемое в шатун. Возвратно-поступательное движение обеспечивается за счет гильзы.

Поршень состоит из юбки, головки и дна (днища). Дно может иметь разную форму (выпуклую, вогнутую или плоскую), в нем содержится камера сгорания. На головке расположены небольшие канавки для поршневых колец (маслосъемных и компрессионных).

Кольца компрессионного типа предотвращают возможное попадание газов в двигательный картер, а кольца малосъемного типа предназначены для удаления лишнего масла со стенок цилиндра.

Юбка оснащена специальными бобышками с отверстиями, для установления поршневого пальца, соединяющий поршень и шатун.

Шатун

Шатун – еще одна деталь КШМ, которая изготавливается из стали методом штамповки или ковки, оснащенная шарнирными соединениями. Шатун предназначен для передачи энергии движения от поршня к валу.

Шатун складывается из верхней, разборной нижней головки и стержня. Верхняя головка соединяется с поршневым пальцем. Нижнюю разборную головку можно соединять с шейкой вала с помощью крышек (шатунных).

Кривошип (колено)

К любому кривошипу (колено) крепится шатун поршня. Зачастую кривошип располагается от оси шеек в определенном радиусе, что определяет ход поршня. Именно эта деталь дала название кривошипно-шатунному механизму.

Коленчатый вал

Еще одна подвижная деталь механизма сложной конфигурации, изготовленная из чугуна или стали. Основным назначением вала является преобразование поступательного поршневого движения поршня во вращательный момент.

Коленчатый вал складывается из шеек (коренных, шатунных), щек (соединяющих шейки) и противовесов. Щеки создают равновесие при работе всего механизма. Внутри шейки и щеки оснащены небольшими отверстиями, через которые под давлением происходит подача масла.

Маховик

Маховик, как правило, установлен на конце вала. Изготавливается из чугуна. Маховик предназначен для повышения равномерного вращения вала для запуска двигателя с помощью стартера.

В настоящее время чаще применяются маховики двухмассового типа – два диска, которые достаточно плотно соединены между собой.

Блок цилиндров

Это неподвижная деталь КШМ, которая изготавливается из чугуна или алюминия. Блок предназначен для направления поршней, именно в них осуществляется весь рабочий процесс.

Блок цилиндров может быть оснащен рубашками охлаждения, постелями для подшипников (распределительного и коленчатого вала), точкой крепления.

Головка цилиндров

Эта деталь оснащена камерой сгорания, каналами (впускными и выпускными), отверстиями для свечей зажигания, втулками и седлами. Головка цилиндров изготавливается из алюминия.

Как и блок, головка также имеет рубашку охлаждения, которая соединяется с рубашкой цилиндра. А вот герметичность этого соединения обеспечивается специальная прокладка.

Закрывается головка небольшой штампованной крышкой, при этом между ними устанавливается резиновая прокладка, устойчивая к воздействию масел.

Поршень, гильза цилиндров и шатун образуют то, что автомобилисты обычно называют цилиндр. Двигатель может иметь от одного до 16, а иногда и больше цилиндров. Чем больше цилиндров, тем больше общий рабочий объем двигателя и, соответственно, тем больше его мощность. Но нужно понимать, что при этом одновременно с мощностью растет и расход топлива. Цилиндры в двигателе могут располагаться по различным компоновочным схемам:

• рядная (оси всех цилиндров располагаются в одной плоскости)
• V-образная компоновка (оси цилиндров располагаются под углом 60 или 120 градусов в двух плоскостях)
• оппозитная компоновка (оси цилиндров располагаются под углом 180 градусов)
• VR-компоновка (аналогично V-образной, но плоскости располагаются под небольшим углом относительно друг друга)
• W-образная компоновка представляет собой совмещение на одном коленчатом валу двух VR-компоновок, расположенных V-образно со смещением относительно вертикали

От компоновочной схемы зависит балансировка двигателя, а так же его размер. Наилучшей балансировкой обладает оппозитный двигатель, однако он редко используется на автомобилях из-за конструктивных особенностей.

Так же отличным балансом обладает рядный шестицилиндровый двигатель, но его применение на современных автомобилях практически невозможно из-за его громоздкости. Наибольшее распространение получили V-образные и W-образные двигатели из-за наилучшего сочетания динамических характеристик и конструктивных особенностей.

Кривошипно-шатунный механизм и двигатель наразлучны

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ), пожалуй, самая важная система двигателя.
Назначение кривошипно-шатунного механизма – преобразовывать возвратно-поступательное движение во вращательное и обратно.

Все детали кривошипно-шатунного механизма делятся на две группы: подвижные и неподвижные. К подвижным относятся:

• головка и блок цилиндров,
• крышка картера.

Устройство кривошипно-шатунного механизма

Поршень похож на перевернутый стакан, в который укладываются кольца. На любом из них присутствуют два вида колец: маслосъемное и компрессионное. Маслосъемных обычно ставят два, а компрессионных – одно. Но бывают и исключения в виде: два таких и два таких — все зависит от типа двигателя.

Шатун изготавливается из двутаврового стального профиля. Состоит из верхней головки, которая соединяется с поршнем при помощи пальца, и нижней – соединение с коленчатым валом.

Коленчатый вал изготавливается в основном из чугуна повышенной прочности. Представляет собой несоосный стержень. Все шейки тщательно шлифуются, с соблюдением необходимых параметров. Существуют коренные шейки — для установки коренных подшипников, и шатунные – для установки через подшипники шатунов.

Роль подшипников скольжения выполняют разрезные полукольца, выполненные в виде двух вкладышей, которые обработаны токами высокой частоты для прочности. Все они покрыты антифрикционным слоем. Коренные крепятся к блоку двигателя, а шатунные — к нижней головке шатуна. Чтобы вкладыши хорошо работали, в них делают канавки для доступа масла. Если вкладыши провернуло – значит, имеется недостаточный подвод масла к ним. Это обычно происходит при засорении масляной системы. Вкладыши ремонту не подлежат.

Продольное перемещение вала ограничивают специальные упорные шайбы. С обоих концов обязательно применение различных сальников для предотвращения выхода масла из системы смазки двигателя.

К передней части коленвала крепится шкив привода системы охлаждения и звездочка, которая приводит в действие распредвал при помощи цепной передачи. На основных моделях выпускаемых сегодня автомобилей ей на замену пришел ремень. К задней части коленчатого вала крепится маховик. Он предусмотрен для устранения дисбаланса вала.

Также на нем стоит зубчатый венец, предназначенный для пуска двигателя. Чтобы при разборке и дальнейшей сборке не возникало проблем – крепеж маховика выполняется по не симметричной системе. От расположения меток его установки зависит и момент зажигания – следовательно, оптимальная работа двигателя. При изготовлении его балансируют вместе с коленчатым валом.

Картер двигателя изготавливается вместе с блоком цилиндров. Он служит основой для крепления ГРМ и КШМ. Имеется поддон, который служит емкостью для масла, а так же для защиты двигателя от деформации. Снизу предусмотрена специальная пробка для слива моторного масла.

Принцип работы КШМ

На поршень оказывают давление газы, которые вырабатываются при сгорании топливной смеси. При этом он совершает возвратно – поступательные движения, заставляя проворачиваться коленчатый вал двигателя. От него вращательное движение передается на трансмиссию, а оттуда – на колеса автомобиля.

А вот на видео показано как работает КШМ в тюнингованном ВАЗ 2106:

Основные признаки неисправности КШМ:

• стуки в двигателе;
• потеря мощности;
• снижение уровня масла в картере;
• повышенная дымность выхлопных газов.

Кривошипно-шатунный механизм двигателя очень уязвим. Для эффективной работы необходима своевременная замена масла. Лучше всего ее производить на станциях техобслуживания. Даже, если Вы недавно поменяли масло, и приходит пора сезонного ТО – обязательно перейдите на то масло, какое указано в инструкции по эксплуатации машины. Если в работе двигателя возникают какие-то проблемы: шумы, стуки – обращайтесь к специалистам – только в авторизированном центре Вам дадут объективную оценку состояния автомобиля.

Кривошипно-шатунный механизм (кшм)

by admin · Май 19, 2014

Кривошипно-шатунный механизм многоцилиндровых двигателей включает следующие детали: блок цилиндров с головкой и уплотняющей прокладкой, поршни, поршневые кольца, поршневые пальцы, шатуны, коленчатый вал, маховик и картер двигателя с поддоном.

Поршень с кольцами и пальцем образует поршневую группу, блок с головкой и картером — корпус двигателя.

По расположению цилиндров двигатели делятся на рядные и V-образные.
У рядного двигателя все цилиндры расположены в одну линию (ряд); поэтому при большом количестве цилиндров длина общих деталей двигателя (блока цилиндров, головки, коленчатого и распределительного вала и др.), а следовательно, и длина всего двигателя получается весьма значительной.
При V-образной конструкции двигателя цилиндры расположены в два ряда в двух секциях блока и обычно под углом 90° между их осями. В этом случае длина двигателя и его общих деталей намного сокращается, а конструкция его получается более компактной с соответствующим снижением веса, приходящегося на единицу развиваемой мощности (удельный вес). Благодаря указанным преимуществам двигатели с V-образным расположением цилиндров получают все большее применение в отечественных автомобилях.

Блок цилиндров является главной базисной деталью двигателя, к которой крепятся все остальные его детали и механизмы. Блок цилиндров двигателя отливают из чугуна или алюминиевого сплава. В той же отливке выполнены: картер, стенки рубашки охлаждения, окружающей цилиндры двигателя, впускные и выпускные каналы, заканчивающиеся гнездами клапанов, и клапан- пая камера, где размещаются детали газораспределительного механизма. Внутренняя поверхность цилиндров служит направляющей для поршней, ее растачивают под требуемый размер и шлифуют. Эта поверхность называется зеркалом цилиндра. В некоторых автомобилях цилиндры выполнены в виде вставных гильз, омываемых охлаждающей жидкостью. Такие гильзы называются мокрыми, в нижней части они имеют уплотняющие прокладки. Вверху уплотнение достигается с помощью головки цилиндров. Сверху блок закрывают головкой цилиндров, изготовленной из алюминиевого сплава.

Головка имеет рубашку охлаждения и камеры сгорания с отверстиями для свечей зажигания В головке цилиндров двигателя находятся также впускные и выпускные каналы. Крепление головки цилиндров к блоку осуществляется шпильками с гайками или болтами. Герметичность прилегания головки к блоку цилиндров достигается с помощью металлоасбестовой прокладки.

Поршень служит для передачи давления газов через поршневой палец на шатун, которые он воспринимает при рабочем ходе, кроме того, при помощи поршня осуществляются подготовительные такты. Поршни, изготовленные из алюминиевого сплава, имеют днище и юбку овального сечения. Поверхность юбки лужёная. Нерабочие поверхности юбки вырезаны, что обеспечивает проход противовесов коленчатого вала при нижнем положении поршня и снижает вес поршня. Юбка с обеих сторон имеет несквозной Т-образный разрез и выемки в плоскости поршневого пальца.

Кривошипно-шатунный механизм (кшм)

Поршневые кольца предотвращают прорыв газов в картер двигателя и обеспечивают съем излишков масла со стенок цилиндра. На каждом поршне установлено два компрессионных кольца и одно маслосъемное.

Компрессионные кольца с корректированным давлением и скручивающиеся (с верхней внутренней стороны они имеют фаску). Верхнее компрессионное кольцо хромированное, остальные кольца луженые. Маслосъемное кольцо имеет прорези для отвода масла.

Поршневой палец служит для шарнирного соединения поршня с шатуном. Поршневой палец плавающего типа закреплен в поршне двумя стопорными кольцами. Палец смещен на 1,5 мм в правую сторону от оси цилиндра, что уменьшает стук поршня при переходе его через в. м. т.

Шатун соединяет поршень с шатунной шейкой коленчатого вала и служит для передачи усилия от поршня на коленчатый вал при рабочем ходе и для передачи движения поршня от коленчатого вала при подготовительных тактах. Шатун изготовляют из стали двутаврового сечения. В верхнюю головку шатуна запрессована тонкостенная, свернутая из листовой бронзы втулка. В нижней головке установлены тонкостенные взаимозаменяемые сталебаббитовые вкладыши. Крышка крепится к шатуну двумя болтами.

Коленчатый вал воспринимает усилия, передаваемые от поршней шатунами, и преобразует их в крутящий момент, который затем через маховик поступает на силовую передачу. Пятиопорный коленчатый вал с противовесами отлит из магниевого чугуна. Шатунные и коренные шейки сделаны полыми, что снижает вес вала. Полости шатунных шеек закрыты пробками на резьбе и служат грязеуловительными камерами. Из коренных шеек к шатунным масло подводится по трубкам, заделанным в валу.

Вал установлен в перегородках картера на пяти подшипниках с тонкостенными сталебаббитовыми вкладышами. Крышки коренных подшипников отлиты из алюминиевого сплава (дюралюминия), каждая из них крепится к блоку двумя шпильками. Осевая фиксация вала осуществляется передним подшипником, по обеим сторонам которого установлены сталебаббитовые упорные кольца.

Маховик уменьшает неравномерность работы двигателя, выводит поршни из мертвых точек, облегчает пуск двигателя и плавное трогание автомобиля с места.

Маховик прикреплен к фланцу коленчатого вала четырьмя шлифованными болтами. На задней шейке вала имеется маслоотражательный гребень, входящий в выточку подшипника, и установлен сальник. На переднем конце вала закреплены на шпонках упорный диск, шестерня, маслоотражатель и шкив привода вентилятора. К шкиву прикреплена грязеотражательпая шайба. В торец вала ввернут храповик пусковой рукоятки. Вал уплотнен в крышке распределительных шестерен самоподвижным резиновым сальником.

Картером называется нижняя часть двигателя, отлитая вместе с блоком цилиндров. Картер служит основанием для установки коленчатого вала и других деталей и частей двигателя. Снизу к картеру крепится болтами на уплотняющей прокладке поддон, защищающий двигатель от загрязнения и являющийся резервуаром для масла.

Двигатель подвешен к подмоторной раме на трех опорах с резиновыми подушками. Две опоры расположены в передней части блока, а одна — на задней крышке картера коробки передач.