Й вопрос. Назначение, устройство и работа КШМ

Раздел 2. Силовая установка

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)

й вопрос. Назначение, устройство и работа КШМ

Назначение КШМ ― восприятие давления отработавших газов, преобразование возвратно-поступательных движений поршня во вращательное движение коленчатого вала. Кривошипно-шатунный механизм состоит из подвижных и неподвижных деталей. Подвижные детали: поршни, шатуны, маховик, коленчатый вал. Неподвижные детали: головка блока цилиндров, гильзы цилиндров, картер маховика, поддон картера.

Блок цилиндров и картер представляют собой единое целое (моноблок). Блоки цилиндров отлиты из лигированного чугуна. На двух поверхностях закреплены головки блока цилиндров. Нижняя часть картера оканчивается фланцевым соединением с прикрепленной ёмкостью и отверстия для установки опорной шейки.

Блок цилиндров ― основная базовая деталь, на которой крепят все механизмы двигателя. От точности изготовления блока и качества обработки поверхностей цилиндров, называемых зеркалом, в значительной степени зависит работа двигателя.

Для охлаждения во время работы деталей двигателя, особенно цилиндров и поршней, между стенками цилиндров и наружной стенкой блока образована полость ― рубашка охлаждения, заполняемая охлаждающей жидкостью. Чтобы увеличить срок службы блока, в цилиндры многих двигателей запрессованы гильзы. Поверхность «мокрой» гильзы соприкасается с охлаждающей жидкостью, «сухой» ― не соприкасается.

Головку блока крепят к блоку цилиндров сверху шпильками с гайками. Между головкой и блоком ставят уплотнительную металло-асбестовую прокладку, предотвращающую прорыв газов из цилиндров.

Картер отливают заодно с блоком цилиндров, служит опорой для коленчатого и распределительного валов. В перегородках картера располагают коренные подшипники коленчатого вала и гнезда опорных шеек распределительного вала. Картер закрывают снизу штампованным поддоном, который служит резервуаром для масла.

Картерное пространство имеет перегородки, делит пространство на отсеки. Арки образуют коренные опоры коленчатого вала. Масло из смазочной емкости охлаждает трущиеся детали и подает топливо в двигатель.

У блоков цилиндров имеются в верхней части посадочные отверстия под гильзы. Спереди ― крышка, сзади ― картер сцепления.

Топливный насос высокого давления (ТНВД) ― «сердце» дизеля.

На правой боковой пластинке установлены два кронштейна крепления стартера. На одну шейку установлены два шатуна, смещенные относительно друг друга на 35 мм. Другими словами, один ряд гильз смещен на 35 мм относительно другого, так как два шатуна установлены на одной шейке.

Шатун передаёт усилие от поршня к коленчатому валу или при вспомогательных операциях наоборот. Соединяется с коленчатым валом при помощи поршневых пальцев. Вес шатуна порядка 1 кг, разница в весе шатунов не должна превышать 6― 8 г. На каждом шатуне выбиты номера (однозначный и двузначный). Состоит из верхней и нижней головки и крышки шатуна. Нижняя головка разборная, верхняя неразборная. Не допускается установка различных головок на шатуны, не соответствующих серийным заводским маркировкам. Подшипником верхней головки служит бронзовая втулка, нижней ― вкладыши. Вкладыши представляют собой подшипники скольжения. Под давлением масло подается во все узлы.

Поршень отливается из алюминиевого сплава и состоит из головки, юбки и бобышек. Головка поршня имеет днище и боковую поверхность, в которой выполнены канавки для поршневых колец. Юбка является заправляющей частью поршня. В отверстия бобышек вставляют поршневой палец, соединяющий поршень с шатуном.

Поршневые кольца разрезные, изготовлены из серого чугуна или из стали. Их располагают в канавках поршня. Благодаря упругости кольца прижимаются к зеркалу цилиндра, уплотняя зазор между ним и поршнем. По назначению кольца делятся на две категории: компрессионные (уплотнительные) и маслосъемные. Компрессионных колец три, маслосъемных ― одно (в каждом поршне). Компрессионные кольца предотвращают прорыв газов из камеры сгорания в картер; маслосъемное кольцо при движении поршня удаляет излишки масла со стенок цилиндров, которое через прорези кольца отводится в канавку поршня и через отверстия в поршне стекает в поддон картера.

Поршневой палец стальной, пустотелый, соединяет поршень с шатуном. Палец свободно поворачивается в бобышках поршня, а продольное смещение ограничивают стопорные кольца.

Коленчатый вал стальной, изготавливается горячей штамповкой. Состоит из коренных и шатунных шеек, щек, противовесов и фланца. Коренными шейками коленчатый вал опирается на подшипники, расположенные в картере. Шатунными шейками коленчатый вал воспринимает от шатунов силы давления газов, что и заставляет коленчатый вал вращаться в коренных подшипниках.

Противовесы уравновешивают центробежные силы инерции, возникающие из-за эксцентричного расположения шатунных шеек, чем облегчают работу коренных подшипников. То есть, уравновешивают коленчатый вал от колебательных движений. Уплотнение коленчатого вала осуществляется самоподвижными нормированными резиновыми сальниками.

Коренные и шатунные подшипники скольжения состоят из разных стальных тонкостенных вкладышей, залитых антифрикционным сплавом. Сплав предохраняет шейки коленчатого вала от износа, уменьшает трение и хорошо удерживает на своей поверхности смазку.

Маховик ― массивный чугунный диск, укрепленный на фланце коленчатого вала. Обладая большой массой, а, следовательно, и инерцией, маховик заставляет коленчатый вал вращаться равномерно во время вспомогательных тактов. При этом кинетическая энергия маховика расходуется на преодоление сил трения в механизмах двигателя и на совершение процессов выпуска, впуска и сжатия. Кроме того, маховик облегчает запуск двигателя и прохождения поршня через верхнюю и нижнюю мёртвые точки. Балансирование маховика производится одновременно с вращением вала. Крепится к фланцу восемью болтами, которые стопорят его от самоотвёртывания.

К маховику крепят сцепление, связывающее двигатель с силовой передачей. На маховик напрессовывают зубчатый венец, при помощи которого стартер поворачивает коленчатый вал при пуске двигателя.

Двигатель, у которого цилиндры расположены в один ряд, называют рядным, а с цилиндрами, расположенными в два ряда под углом друг к другу, называют V-образным. В нашем случае, двигатель ЯМЗ-238 является рядным и называется дизельным, так как потребляет дизельное топливо, заправляемое в топливную систему.