Кривошипно шатунные механизмы: Кривошипно-шатунные механизмы | АТЛАНТ

запчасти для КШМ вилочного погрузчика

Японский кривошипно-шатунный механизм погрузчика: качественно и недорого

Торговая компания «Микскар» является прямым дистрибьютером таких японских брендов как Nissan, Toyota, Mitsubishi, Mazda, Hyundai и Bosh. Следовательно, в нашем интернет-магазине можно купить качественный фирменный кшм погрузчика по самой доступной цене в России.

Перед тем, как попасть в онлайн-каталог «Микскар», кривошипно-шатунный механизм погрузчика, предназначенный для преобразования давления газов в механическую работу вращения коленчатого вала, проходит тщательные проверки на производстве. Поэтому, в данном разделе находятся исключительно качественные и надежные модели от ведущих производителей запчастей.

«Микскар» устанавливает российские цены на японское качество! Представленный лояльный критерий «цена-качество», нашел отклик во многих сердцах водителей по всей территории нашей страны. Тысячи клиентов с нашей помощью приобрели кшм погрузчика и обеспечили себе длительную эксплуатацию техники специального назначения.

Почему стоит покупать кривошипно-шатунный механизм погрузчика на нашем сайте?

Сотрудничая с нами, вы получите ряд выгодных преимуществ:

• быструю доставку;
• существенную экономию;
• фирменные запчасти;
• высокое качество комплектующих.

Мы напрямую сотрудничаем с японскими брендами, поэтому придерживаемся лояльной ценовой политики. Следовательно, кшм погрузчика находится в самом доступном диапазоне стоимости. «Микскар» помогает существенно сэкономить на приобретении высококачественных запчастей японского производства.

Наш интернет-магазин доставляет заказанную продукцию по всей территории Российской Федерации. Мы работаем с ведущими службами грузоперевозок, поэтому гарантируем максимально быструю доставку своим клиентам.

Если у вас возникли какие-либо проблемы и вы не можете самостоятельно выбрать/купить кривошипно-шатунный механизм погрузчика — позвоните нам! Квалифицированный сотрудник ответит на все вопросы и поможет с выбором подходящей модели, учитывая ваши персональные требования к запчасти: цену, технические характеристики, производителя и т.

п.

Благодаря этому, вы не только сэкономите свое время, но также, существенно снизите затраты на покупку кшм погрузчика. С нашей помощью, вы в кратчайшие сроки приобретете идеальный вариант, который будет полностью соответствовать всем вашим критериям.

Ремонт кривошипно-шатунного механизма авто в Москве (ЮАО)

В конструкции мотора авто располагается кривошипно-шатунный механизм. Конструктивно он состоит из цилиндро-поршневой группы, шатуна, коленвала. Все элементы располагаются в блоке цилиндров, который во время ремонтных работ необходимо разбирать. У каждого элемента кривошипно-шатунного механизма есть свое назначение, поэтому если какой-то узел изнашивается, то работа всего ДВС нарушается. Водитель может это заметить в разных режимах движения (на холостых оборотах и в рабочем режиме).

Износ кривошипного механизма и его неисправности

Чем сложнее конструкции ДВС, тем и большая нагрузка возлагается на все его детали, в том числе и на те, которые выполняют поступательно-возвращательное движение. В жестких условиях эксплуатации работает кривошипно-шатунный механизм, которому свойственно постепенно изнашиваться. Устранение неисправностей этого элемента двигателя затратное и трудоемкое, поэтому водитель должен почаще проходить диагностику и своевременно ТО, чтобы не допустить поломки дорогостоящих узлов авто.

Распространенные неисправности КШМ:

• износ самих цилиндров, поршней;
• залегание колец поршня;
• износ подшипников шатуна;
• выход из строя пальцев поршня.

По некоторым признакам диагностируют основные неисправности, которые зачастую возникают из-за того, что двигатель автомобиля долгое время эксплуатировался под нагрузкой. Несвоевременное прохождение обслуживание и экономия на расходных жидкостях также ни к чему хорошему не приводит.

Внешние признаки некорректной работы:

• снижение требуемого давления масла;
• плавающий глухой стук в области блока цилиндров;
• синий дым из выхлопной трубы;
• функционирование двигателя с перебоями;
• звонкий стук на холодном моторе, который исчезает при прогревах;
• снизился уровень масла в картере.

Ремонт кривошипно-шатунного механизма представляет собой сложный комплекс работ, которые должны выполнять исключительно профессионалы. У нас на СТО присутствует профессиональное оборудование, облегчающее проведение сервисных работ.

Ремонт кривошипно-шатунного механизма на автосервисе

Аналогично дилерам Москвы работает наш автосервис. Ремонт кривошипно-шатунного механизма автомобиля будет проведен профессионально, но стоимость за спектр проведенных работ значительно ниже, чем у конкурентов и у дилеров. Выполняя ремонт у нас — авто не слетает с гарантии.

Клиенты обращаются к нам не только из-за того, что привлекает низкая цена, но и качество обслуживание автомобилей. Профессионалы имеют опыт работы с японскими моделями, с немецкими авто и другими марками.

Фотографии работ:

СИЛОВОЙ АНАЛИЗ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА

Полная библиографическая ссылка: Яманин А. И. СИЛОВОЙ АНАЛИЗ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА / Александр Иванович Яманин, Владимир Анатольевич Жуков, Сергей Олегович Барышников // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2018. — №1(47). — C. 191-200. DOI: 10.21821/2309-5180-2018-10-1-191-200

СИЛОВОЙ АНАЛИЗ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА

Аннотация

Требуемый уровень надежности современных форсированных двигателей может быть обеспечен лишь при условии их качественного проектирования, в основе которого лежат прочностные расчеты наиболее нагруженных деталей, к которым относятся детали кривошипно-шатунного механизма. В статье показана важность кинематического и динамического анализа кривошипно-шатунного механизма в процессе проектирования двигателя внутреннего сгорания и его роль в обеспечении надежности двигателя, описаны способы решения задачи кинематического и динамического анализа кривошипно-шатунного механизма.

Приведен сравнительный анализ статических и динамических моделей кривошипно-шатунных механизмов. Представлены расчетные схемы, последовательность проведения кинематического и динамического анализа механизма; рассмотрены системы уравнений, позволяющие определить усилия, действующие в кривошипно-шатунном механизме. На основании приведенных в статье векторных диаграмм нагрузок на шатунную шейку коленчатого вала обоснована целесообразность применения при аналитических расчетах динамики поршневых двигателей динамических моделей кривошипно-шатунных механизмов с симметричными и несимметричными шатунами. Представлены результаты аналитических расчетов динамики кривошипно-шатунного механизма четырехтактного дизеля с наддувом размерностью 13/14. Показано, что при современном развитии вычислительной техники и программного обеспечения трудоемкость таких расчетов практически не увеличивается, а результаты приближаются к получаемым при численном анализе динамики с применением трехмерных твердотельных моделей. Даны рекомендации по использованию «легких» программных продуктов. Представленные в статье результаты доказывают перспективность использования координатного метода для определения кинематических параметров третьей замещающей массы шатуна и возможность обеспечения требуемой точности расчетов, выполняемых на основании анализа стержневых систем.

Ключевые слова

кривошипно-шатунный механизм, статическая модель шатуна, динамическая модель шатуна, силовой анализ, численный расчет, векторные диаграммы нагрузок

Читать полный текст статьи:  PDF

Список литературы

Чайнов Н. Д. Конструирование двигателей внутреннего сгорания / Н. Д. Чайнов, Н. А. Иващенко, А. Н. Краснокутский, Л. Л. Мягков. — М.: Машиностроение, 2008. — 496 с.

Яманин А. И. Компьютерно-информационные технологии в двигателестроении / А. И. Яманин. — М.: Машиностроение, 2005. — 480 с.
Безюков О. К. Состояние и перспективы судового двигателестроения в России / О. К. Безюков, В. А. Жуков // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. — 2017. — № 2. — С. 40-53. DOI: 10.24143/2073-1574-2017-2-40-53.
Горобцов A. С. Расчетные задачи динамики систем твердых и упругих тел в программном комплексе ФРУНД / А. С. Горобцов, С. В. Солоденков // Машиностроение и инженерное образование. — 2008. — № 4. — С. 31-38.
Истомин П. А. Динамика судовых двигателей внутреннего сгорания / П. А. Истомин. — Л.: Судостроение, 1966. — 280 с.
Истомин П. А. Динамические модели кривошипно-шатунных механизмов и их деталей / П. А. Истомин, М. А. Минасян // Двигателестроение. — 1984. — № 9. — С. 20-24.
Минасян М. А. Особенности динамики ДВС с несимметричными шатунами: дис. … канд. техн. наук / М. А. Минасян. — Л.: ЦНИДИ, 1988. — 262 с.
Платонов К. Ю. Разработка программного обеспечения динамического анализа кривошипно-шатунного механизма поршневых двигателей внутреннего сгорания на переходных режимах / К. Ю. Платонов, П. С. Ширинкин, Р. Н. Хмелев // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. — 2016. — Т. 3. — № 3 (6). — С. 248-252.
Li X. H. Dynamic Analysis of Crank-Connecting Rod-Piston Mechanism of S195 Diesel Engine Based on MATLAB / X. H. Li, X. M. Zhang, X. J. Guo // Applied Mechanics and Materials. — 2014. — Vol. 490-491. — Pp. 992-996. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.490-491.992.
Вальехо Мальдонадо П. Р. Реализация процесса проектирования кривошипно-шатунного механизма ДВС в системе AUTODESK INVENTOR / П. Р. Вальехо Мальдонадо, Д. К. Гришин, В. А. Лодня // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. — 2008. — № 2. — С. 85-89.
Яманин А. И. Динамические расчеты поршневых двигателей в среде AUTODESK INVENTOR PROFESSIONAL / А. И. Яманин. — Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2013. — 112 c.
Жуков В. А. Анализ алгоритмов расчета кинематики кривошипно-шатунных механизмов с прицепными шатунами / В. А. Жуков, А. И. Яманин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. — 2016. — № 2 (36). — С. 109-118. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-8-2-109-118.
Zhang X. M. Dynamic Simulation of Crank-Connecting Rod-Piston Mechanism of Internal Combustion Engine Based on Virtual Prototype Technology / X. M. Zhang, Y. Q. Wang, J. Fang // Applied Mechanics and Materials. — 2012. — Vol. 143-144. Pp. 433-436. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.143-144.433.
Liu S. Kinematics and dynamics simulation of a diesel engine’s crank-connecting rod-piston mechanism based on virtual prototype technology [J] / S. Liu, H. Chen, X. Chen, S. Yao // Ship Engineering. — 2006. — Vol. 3. — Pp. 007.
Яманин А. И. Динамический расчет поршневых двигателей в среде Working Model 2D / А. И. Яманин. — Ярославль: Издат. дом ЯГТУ, 2015. — 172 c.
Хозенюк Н. А. К определению нагруженности коренных опор коленчатого вала / Н. А. Хозенюк, А. А. Мыльников, Д. О. Клюканов // Наука в ЮУрГУ: матер. 66-й науч. конф. — Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2014. — С. 355-360.

Об авторах

Яманин Александр Иванович — доктор технических наук, профессор

[email protected]. [email protected]

ФГБОУ ВО «Ярославский государственный технический университет»

Жуков Владимир Анатольевич — доктор технических наук, доцент

[email protected]. [email protected]

ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова»

Барышников Сергей Олегович — доктор технических наук, профессор

[email protected]

ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова»

детали и запчасти КШМ двигателя

Подобрать запчасти в каталоге «Кривошипношатунный механизм»

Основные компоненты и принцип работы КШМ

Состоит кривошипно-шатунный механизм из таких подвижных деталей и элементов крепежа, как:

• Коленвал
• Поршни с поршневыми кольцами и пальцами
• Шатуны
• Вкладыши, втулки
• Стопорное кольцо
• Крышки

Недвижимыми составляющими данного устройства считаются цилиндры, ГБЦ, блок цилиндров, картер, поддон, прокладка ГБЦ.

В процессе загорания топливно-горючей смеси, оказавшиеся в цилиндрах газы, перемещают поршень в нижнее положение. Благодаря поршневому кольцу шатун может прокручиваться, компенсируя момент прокручивания коленвала при нахождении поршня вверху.

Противовесы не позволяют коленвалу повернуться, поэтому крутящий момент на него подают газы, проходящие сквозь шатун и поршень. Вращают колено латунные подшипники скольжения или шатунные вкладыши. В результате коленвал передает усилие на коробку передач и колеса.

Компрессионные кольца предназначены для обеспечения герметичного состояния и необходимой компрессии в камере сгорания. Для предотвращения проникновения внутрь смазки установлено маслосъемное кольцо, которое снимает остатки масел со стенок цилиндра.
 

Неисправности кривошипно-шатунного механизма

Так как данный механизм эксплуатируется в чрезвычайно тяжелых условиях при повышенной температуре на высоких скоростных режимах, именно он повреждается первым в системе двигателя. Если возникают неисправности в этом узле, они часто приводят к дорогостоящему ремонту мотора.

Причиной неполадок обычно является естественный износ компонентов силового агрегата или нарушение правил его эксплуатации. При несвоевременном проведении техобслуживания, применении низкосортных смазочных материалов, топлива, фильтров, продолжительной эксплуатации перегруженного транспортного средства преждевременно могут возникнуть проблемы в работе кривошипно-шатунного механизма.

Типичными неполадками данного узла считаются:

• Изнашивание коренных и шатунных подшипников. Такое повреждение сопровождается приглушенным стуком в блоке цилиндров, который отчетливо слышен при повышении оборотов, также падает давление масла в системе. В подобном случае эксплуатация автотранспортного средства запрещена
• Изнашивание поршней и цилиндров, которое сопровождается звонким гулом при работе непрогретого мотора и возникновением синеватого дыма из выхлопной трубы
• Изнашивание поршневых пальцев. Для данной проблемы характерен звонкий стук вверху блока цилиндров при работающем моторе
• Повреждение и залегание поршневых колец. Оно проявляется перебоями в работе силового агрегата, падением компрессии, повышением расхода масла и появлением синего дыма из выхлопа

Кроме этого со временем на поршнях и на стенках камеры сгорания может появляться нагар, который приводит к сильному нагреванию двигателя, увеличенному расходу топлива и понижению мощности авто.

Чтобы максимально продлить срок службы кривошипно-шатунного механизма следует постоянно контролировать крепления, при необходимости подтягивать болты на картере и ГБЦ, а также содержать мотор в чистоте и периодически удалять нагар, который образуется в камере сгорания.

Кривошипно-шатунный пресс. Разновидности.

В сфере металлообработки для получения различных изделий методом штамповки используется кривошипно-шатунный пресс. Наиболее распространены прессы марки КД, которые отличаются высокой производительностью и надежностью.

В кривошипно-шатунном прессе принцип работы заключается в преобразовании поступательных движений во вращательные. Для изготовления кривошипно-шатунных механизмов всегда используется закаленная сталь, обладающая наивысшим качеством. Рабочие поверхности дополнительно подвергаются закалке и роликовой накатке. Именно поэтому любой кривошипный пресс обладает высокой прочностью и надежностью валовых шеек. Для вращения валков используются подшипники скольжения, оснащенные вкладышами из бронзы.

Кривошипно-шатунные прессы бывают механические и автоматические. 

Благодаря этому всегда есть возможность подобрать оптимальное техническое средство для любого производства.

В Интернете можно найти немало объявлений о продаже кривошипного пресса. При этом далеко не каждый продавец назначает реальную стоимость. Стоит отметить, что область применения кривошипных прессов достаточно узкая. Соответственно, основная доля предложений о продаже выставляется посредниками, которые накручивают цену. Но от переплаты можно защититься. Тот факт, что Вы находитесь на этом сайте, говорит о том, что Вы искали оборудование данного класса. Вы сможете приобрести его здесь по минимальной стоимости и без каких-либо наценок. Основная часть моделей есть в наличии и дожидается покупателей на складе.

Покупать бывший в употреблении кривошипно-шатунный пресс по завышенной цене, учитывая еще то, что он был в употреблении, нецелесообразно. Конечно, данный класс устройств обладает повышенной прочностью и надежностью, и даже отработавший несколько лет на производстве пресс сможет послужить новому хозяину. Но зачем покупать подержанный механизм, если за эти же деньги можно приобрести новое устройство? Обратите внимание на цены, по которым мы продаем кривошипно-шатунные прессы. Для оформления заказа осталось совсем немного: выбрать модель и оформить заявку.

Принцип работы кривошипно шатунного механизма

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) служит для превращения возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Он состоит из следующих деталей:

– коленчатый вал
– поршень и поршневые кольца (компрессионные и маслосъемное)
– шатуны
– поршневые пальцы
– подшипники скольжения (шатунные вкладыши)

К деталям КШМ можно отнести также и маховик двигателя, но по большей части он является составной частью механизма сцепления.

Принцип его работы заключается в следующем: при воспламенении горючей смеси внутри цилиндра двигателя образовавшиеся газы толкают поршень вниз. Шатун, из-за наличия поршневого пальца, способен проворачиваться вокруг его оси на не значительный угол, тем самым компенсируя время проворачивания коленчатого вала в тот промежуток времени, когда поршень находится в верхней мертвой точке. Из-за наличия противовесов коленчатый вал не может провернуться в обратную сторону, поэтому газы через поршень и шатун передают крутящий момент на коленчатый вал, тем самым проворачивая его далее. Вращение колена коленчатого вала в опоре шатуна обеспечивают шатунные вкладыши, которые являются подшипниками скольжения. Они изготавливаются из латуни.

Герметичность и компрессию в камере сгорания поддерживают специальные компрессионные кольца. Маслосъемное кольцо служит для снятия масла со стенок цилиндра и не допускает попадания смазочного материала внутрь камеры сгорания.

Следует отметить, что все детали кривошипно-шатунного механизма изготавливаются с огромной точностью. Нарушение размеров даже в 0,5 мм может сильно сказать на работе механизма. Все крепежные соединения КШМ затягиваются с определенным моментом, величины которых устанавливаются заводом-изготовителем. Соблюдение машиностроительных допусков и посадок – одна из наиболее важных частей проектирования кривошипно-шатунного механизма.

Основной задачей двигателей внутреннего сгорания, использующиеся на всевозможной технике, является преобразование энергии, которая выделяется при сжигании определенных веществ, в случае с ДВС – это топливо на основе нефтепродуктов или спиртов и воздуха, необходимого для горения.

Преобразование энергии производится в механическое действие – вращение вала. Далее уже это вращение передается дальше, для выполнения полезного действия.

Однако реализация всего этого процесса не такая уж и простая. Нужно организовать правильно преобразование выделяемой энергии, обеспечить подачу топлива в камеры, где производиться сжигание топливной смеси для выделения энергии, отвод продуктов горения. И это не считая того, что тепло, выделяемое при сгорании нужно куда-то отводить, нужно убрать трение между подвижными элементами. В общем, процесс преобразования энергии сложен.

Поэтому ДВС – устройство довольно сложное, состоящее из значительного количества механизмов, выполняющих определенные функции. Что же касается преобразования энергии, то выполняет его механизм, называющийся кривошипно-шатунным. В целом, все остальные составные части силовой установки лишь обеспечивают условия для преобразования и обеспечивают максимально возможный выход КПД.

Принцип действия кривошипно-шатунного механизма

Основная же задача лежит на этом механизме, ведь он преобразовывает возвратно-поступательное перемещение поршня во вращение коленчатого вала, того вала, от движения которого и производится полезное действие.

Чтобы было более понятно, в двигателе есть цилиндро-поршневая группа, состоящая из гильз и поршней. Сверху гильза закрыта головкой, а внутри ее помещен поршень. Закрытая полость гильзы и является пространством, где производится сгорание топливной смеси.

При сгорании объем горючей смеси значительно возрастает, а поскольку стенки гильзы и головка являются неподвижными, то увеличение объема воздействует на единственный подвижный элемент этой схемы – поршень. То есть поршень воспринимает на себя давление газов, выделенных при сгорании, и от этого смещается вниз. Это и является первой ступенью преобразования – сгорание привело к движению поршня, то есть химический процесс перешел в механический.

И вот далее уже в действие вступает кривошипно-шатунный механизм. Поршень связан с кривошипом вала посредством шатуна. Данное соединение является жестким, но подвижным. Сам поршень закреплен на шатуне посредством пальца, что позволяет легко шатуну менять положение относительно поршня.

Шатун же своей нижней частью охватывает шейку кривошипа, которая имеет цилиндрическую форму. Это позволяет менять угол между поршнем и шатуном, а также шатуном и кривошипом вала, но при этом смещаться шатун вбок не может. Относительно поршня он только меняет угол, а на шейке кривошипа он вращается.

Поскольку соединение жесткое, то расстояние между шейкой кривошипа и самим поршнем не изменяется. Но кривошип имеет П-образную форму, поэтому относительно оси коленвала, на которой размещен этот кривошип, расстояние между поршнем и самим валом меняется.

За счет применения кривошипов и удалось организовать преобразование перемещения поршня во вращение вала.

Но это схема взаимодействия только цилиндро-поршневой группы с кривошипно-шатунным механизмом.

На деле же все значительно сложнее, ведь имеются взаимодействия между элементами этих составляющих, причем механические, а это значит, что в местах контакта этих элементов будет возникать трение, которое нужно по максимуму снизить. Также следует учитывать, что один кривошип неспособен взаимодействовать с большим количеством шатунов, а ведь двигатели создаются и с большим количеством цилиндров – до 16. При этом нужно же и обеспечить передачу вращательного движения дальше. Поэтому рассмотрим, из чего состоит цилиндро-поршневая группа (ЦПГ) и кривошипно-шатунный механизм (КШМ).

Начнем с ЦПГ. Основными в ней являются гильзы и поршни. Сюда же входят и кольца с пальцами.

Гильза

Гильзы существуют двух типов – сделанные непосредственно в блоке и являющиеся их частью, и съемные. Что касается выполненных в блоке, то представляют они собой цилиндрические углубления в нем нужной высоты и диаметра.

Съемные же имеют тоже цилиндрическую форму, но с торцов они открыты. Зачастую для надежной посадки в свое посадочное место в блоке, в верхней части ее имеется небольшой отлив, обеспечивающий это. В нижней же части для плотности используются резиновые кольца, установленные в проточные канавки на гильзе.

Внутренняя поверхность гильзы называется зеркалом, потому что она имеет высокую степень обработки, чтобы обеспечить минимально возможное трение между поршнем и зеркалом.

В двухтактных двигателях в гильзе проделываются на определенном уровне несколько отверстий, которые называются окнами. В классической схеме ДВС используется три окна – для впуска, выпуска и перепуска топливной смеси и отработанных продуктов. В оппозитных же установках типа ОРОС, которые тоже являются двухтактными, надобности в перепускном окне нет.

Поршень

Поршень принимает на себя энергию, выделяемую при сгорании, и за счет своего перемещения преобразовывает ее в механическое действие. Состоит он из днища, юбки и бобышек для установки пальца.

Именно днищем поршень и воспринимает энергию. Поверхность днища в бензиновых моторах изначально была ровной, позже на ней стали делать углубления для клапанов, предотвращающих столкновение последних с поршнями.

В дизельных же моторах, где смесеобразование происходит непосредственно в цилиндре, и составляющие смеси туда подаются по отдельности, в днищах поршня выполнена камера сгорания – углубления особой формы, обеспечивающие более лучшее смешивание компонентов смеси.

В инжекторных бензиновых двигателях тоже стали применять камеры сгорания, поскольку в них тоже составные части смеси подаются по отдельности.

Юбка является лишь его направляющей в гильзе. При этом нижняя часть ее имеет особую форму, чтобы исключить возможность соприкосновения юбки с шатуном.

Чтобы исключить просачивание продуктов горения в подпоршневое пространство используются поршневые кольца. Они подразделяются на компрессионные и маслосъемные.

В задачу компрессионных входит исключение появления зазора между поршнем и зеркалом, тем самым сохраняется давление в надпоршневом пространстве, которое тоже участвует в процессе.

Если бы компрессионных колец не было, трение между разными металлами, из которых изготавливаются поршень и гильза было бы очень высоким, при этом износ поршня происходил бы очень быстро.

В двухтактных двигателях маслосъемные кольца не применяются, поскольку смазка зеркала производиться маслом, которое добавляется в топливо.

В четырехтактных смазка производится отдельной системой, поэтому чтобы исключить перерасход масла используются маслосъемные кольца, снимающие излишки его с зеркала, и сбрасывая в поддон. Все кольца размещаются в канавках, проделанных в поршне.

Бобышки – отверстия в поршне, куда вставляется палец. Имеют отливы с внутренней части поршня для увеличения жесткости конструкции.

Палец представляет собой трубку значительной толщины с высокоточной обработкой внешней поверхности. Часто, чтобы палец не вышел за пределы поршня во время работы и не повредил зеркало гильзы, он стопориться кольцами, размещающимися в канавках, проделанных в бобышках.

Это конструкция ЦПГ. Теперь рассмотрим устройство кривошипно-шатунного механизма.

Шатун

Итак, состоит он из шатуна, коленчатого вала, посадочных мест этого вала в блоке и крышек крепления, вкладышей, втулки, полуколец.

Шатун – это стержень с отверстием в верхней части под поршневой палец. Нижняя часть его сделана в виде полукольца, которым он садится на шейку кривошипа, вокруг шейки он фиксируется крышкой, внутренняя поверхность ее тоже выполнена в виде полукольца, вместе с шатуном они и формируют жесткое, но подвижное соединение с шейкой – шатун может вращаться вокруг ее. Соединяется шатун со своей крышкой посредством болтовых соединений.

Чтобы снизить трение между пальцем и отверстием шатуна применяется медная или латунная втулка.

По всей длине внутри шатун имеет отверстие, через которое масло подается для смазки соединения шатуна и пальца.

Коленчатый вал

Перейдем к коленчатому валу. Он имеет достаточно сложную форму. Осью его выступают коренные шейки, посредством которых он соединен с блоком цилиндров. Для обеспечения жесткого соединения, но опять же подвижного, в блоке посадочные места вала выполнены в виде полуколец, второй частью этих полуколец выступают крышки, которыми вал поджимается к блоку. Крышки к с блоком соединены болтами.

Коленвал 4-х цилиндрового двигателя

Коренные шейки вала соединены с щеками, которые являются одной из составных частей кривошипа. В верхней части этих щек располагается шатунная шейка.

Количество коренных и шатунных шеек зависит от количества цилиндров, а также их компоновки. В рядных и V-образных двигателях на вал передаются очень большие нагрузки, поэтому должно быть обеспечено крепление вала к блоку, способное правильно распределять эту нагрузку.

Для этого на один кривошип вала должно приходиться две коренные шейки. Но поскольку кривошип размещен между двух шеек, то одна из них будет играть роль опорной и для другого кривошипа. Из этого следует, что у рядного 4-цилиндрового двигателя на валу имеется 4 кривошипа и 5 коренных шеек.

У V-образных двигателей ситуация несколько иная. В них цилиндры расположены в два ряда под определенным углом. Поэтому один кривошип взаимодействует с двумя шатунами. Поэтому у 8-цилиндрового двигателя используется только 4 кривошипа, и опять же 5 коренных шеек.

Уменьшение трения между шатунами и шейками, а также блоком с коренными шейками достигается благодаря использованию вкладышей – подшипников трения, которые помещаются между шейкой и шатуном или блоком с крышкой.

Смазка шеек вала производится под давлением. Для подачи масла применяются каналы, проделанные в шатунных и коренных шейках, их крышках, а также вкладышах.

В процессе работы возникают силы, которые пытаются сместить коленчатый вал в продольном направлении. Чтобы исключить это используются опорные полукольца.

В дизельных двигателях для компенсации нагрузок используются противовесы, которые прикрепляются к щекам кривошипов.

Маховик

С одной из сторон вала сделан фланец, к которому прикрепляется маховик, выполняющий несколько функций одновременно. Именно от маховика передается вращение. Он имеет значительный вес и габариты, что облегчает вращение коленчатому валу после того, как маховик раскрутится. Чтобы запустить двигатель нужно создать значительное усилие, поэтому по окружности на маховик нанесены зубья, которые называются венцом маховика. Посредством этого венца стартер раскручивает коленчатый вал при запуске силовой установки. Именно к маховику присоединяются механизмы, которые и используют вращение вала на выполнение полезного действия. У автомобиля это трансмиссия, обеспечивающая передачу вращения на колёса.

Чтобы исключить осевые биения, коленчатый вал и маховик должны быть хорошо отбалансированы.

Другой конец коленчатого вала, противоположный фланцу маховика используется зачастую для привода остальных механизмом и систем мотора: к примеру, там может размещаться шестерня привода масляного насоса, посадочное место для приводного шкива.

Это основная схема коленчатого вала. Особо нового пока ничего не придумано. Все новые разработки направлены пока только на снижение потерь мощности в результате трения между элементами ЦПГ и КШМ.

Также стараются снизить нагрузку на коленчатый вал путем изменения углов положения кривошипов относительно друг друга, но особо значительных результатов пока нет.

Двигатели внутреннего сгорания, используемые на автомобилях, функционируют за счет преобразования энергии, выделяемой при горении горючей смеси, в механическое действие – вращение. Это преобразование обеспечивается кривошипно-шатунным механизмом (КШМ), который является одним из ключевых в конструкции двигателя автомобиля.

Устройство КШМ

Кривошипно-шатунный механизм двигателя состоит из трех основных деталей:

1. Цилиндро-поршневая группа (ЦПГ).
2. Шатун.
3. Коленчатый вал.

Все эти компоненты размещаются в блоке цилиндров.

Назначение ЦПГ — преобразование выделяемой при горении энергии в механическое действие – поступательное движение. Состоит ЦПГ из гильзы – неподвижной детали, посаженной в блок в блок цилиндров, и поршня, который перемещается внутри этой гильзы.

После подачи внутрь гильзы топливовоздушной смеси, она воспламеняется (от внешнего источника в бензиновых моторах и за счет высокого давления в дизелях). Воспламенение сопровождается сильным повышением давления внутри гильзы. А поскольку поршень это подвижный элемент, то возникшее давление приводит к его перемещению (по сути, газы выталкивают его из гильзы). Получается, что выделяемая при горение энергия преобразуется в поступательное движение поршня.

Для нормального сгорания смеси должны создаваться определенные условия – максимально возможная герметичность пространства перед поршнем, именуемое камерой сгорания (где происходит горение), источник воспламенения (в бензиновых моторах), подача горючей смеси и отвод продуктов горения.

Герметичность пространства обеспечивается головкой блока, которая закрывает один торец гильзы и поршневыми кольцами, посаженными на поршень. Эти кольца тоже относятся к деталям ЦПГ.

Шатун

Следующий компонент КШМ – шатун. Он предназначен для связки поршня ЦПГ и коленчатого вала и передает механических действий между ними.

Шатун представляет собой шток двутавровой формы поперечного сечения, что обеспечивает детали высокую устойчивость на изгиб. На концах штока имеются головки, благодаря которым шатун соединяется с поршнем и коленчатым валом.

По сути, головки шатуна представляют собой проушины, через которые проходят валы обеспечивающие шарнирное (подвижное) соединение всех деталей. В месте соединения шатуна с поршнем, в качестве вала выступает поршневой палец (относится к ЦПГ), который проходит через бобышки поршня и головку шатуна. Поскольку поршневой палец извлекается, то верхняя головка шатуна – неразъемная.

В месте соединения шатуна с коленвалом, в качестве вала выступают шатунные шейки последнего. Нижняя головка имеет разъемную конструкцию, что и позволяет закреплять шатун на коленчатом валу (снимаемая часть называется крышкой).

Коленчатый вал

Назначение коленчатого вала — это обеспечение второго этапа преобразования энергии. Коленвал превращает поступательное движение поршня в свое вращение. Этот элемент кривошипно-шатунного механизма имеет сложную геометрию.

Состоит коленвал из шеек – коротких цилиндрических валов, соединенных в единую конструкцию. В коленвале используется два типа шеек – коренные и шатунные. Первые расположены на одной оси, они являются опорными и предназначены для подвижного закрепления коленчатого вала в блоке цилиндров.

В блоке цилиндров коленчатый вал фиксируется специальными крышками. Для снижения трения в местах соединения коренных шеек с блоком цилиндров и шатунных с шатуном, используются подшипники трения.

Шатунные шейки расположены на определенном боковом удалении от коренных и к ним нижней головкой крепится шатун.

Коренные и шатунные шейки между собой соединяются щеками. В коленчатых валах дизелей к щекам дополнительно крепятся противовесы, предназначенные для снижения колебательных движений вала.

Шатунные шейки вместе с щеками образуют так называемый кривошип, имеющий П-образную форму, который и преобразует поступательного движения во вращение коленчатого вала. За счет удаленного расположения шатунных шеек при вращении вала они движутся по кругу, а коренные — вращаются относительно своей оси.

Количество шатунных шеек соответствует количеству цилиндров мотора, коренных же всегда на одну больше, что обеспечивает каждому кривошипу две опорных точки.

На одном из концов коленчатого вала имеется фланец для крепления маховика – массивного элемента в виде диска. Основное его назначение: накапливание кинетической энергии за счет которой осуществляется обратная работа механизма – преобразование вращения в движение поршня. На втором конце вала расположены посадочные места под шестерни привода других систем и механизмов, а также отверстие для фиксации шкива привода навесного оборудования мотора.

Принцип работы механизма

Принцип работы кривошипно-шатунного механизма рассмотрим упрощенно на примере одноцилиндрового мотора. Такой двигатель включает в себя:

• коленчатый вал с двумя коренными шейками и одним кривошипом;
• шатун;
• и комплект деталей ЦПГ, включающий в себя гильзу, поршень, поршневые кольца и палец.

Воспламенение горючей смеси выполняется когда объем камеры сгорания минимальный, а обеспечивается это при максимальном поднятии вверх поршня внутри гильзы (верхняя мертвая точка – ВМТ). При таком положении кривошип тоже «смотрит» вверх. При сгорании выделяемая энергия толкает вниз поршень, это движение передается через шатун на кривошип, и он начинает двигаться по кругу вниз, при этом коренные шейки вращаются вокруг своей оси.

При провороте кривошипа на 180 градусов поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ). После ее достижения выполняется обратная работа механизма. За счет накопленной кинетической энергии маховик продолжает вращать коленвал, поэтому чему кривошип проворачивается и посредством шатуна толкает поршень вверх. Затем цикл полностью повторяется.

Если рассмотреть проще, то один полуоборот коленвала осуществляется за счет выделенной при сгорании энергии, а второй – благодаря кинетической энергии, накопленной маховиком. Затем процесс повторяется вновь.

Ещё кое-что полезное для Вас:

Особенности работы двигателя. Такты

Выше описана упрощенная схема работы КШМ. В действительности чтобы создать необходимые условия для нормального сгорания топливной смеси, требуется выполнение подготовительных этапов – заполнение камеры сгорания компонентами смеси, их сжатие и отвод продуктов горения. Эти этапы получили название «такты мотора» и всего их четыре – впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Из них только рабочий ход выполняет полезную функцию (именно при нем энергия преобразуется в движение), а остальные такты – подготовительные. При этом выполнение каждого этапа сопровождается проворотом коленвала вокруг оси на 180 градусов.

Конструкторами разработано два типа двигателей – 2-х и 4-тактный. В первом варианте такты совмещены (рабочий ход с выпуском, а впуск – со сжатием), поэтому в таких моторах полный рабочий цикл выполняется за один полный оборот коленвала.

В 4-тактном двигателе каждый такт выполняется по отдельности, поэтому в таких моторах полный рабочий цикл выполняется за два оборота коленчатого вала, и только один полуоборот (на такте «рабочий ход») выполняется за счет выделенной при горении энергии, а остальные 1,5 оборота – благодаря энергии маховика.

Основные неисправности и обслуживание КШМ

Несмотря на то, что кривошипно-шатунный механизм работает в жестких условиях, эта составляющая двигателя достаточно надежная. При правильном проведении технического обслуживания, механизм работает долгий срок.

При правильной эксплуатации двигателя ремонт кривошипно-шатунный механизма потребуется только из-за износа ряда составных деталей – поршневых колец, шеек коленчатого вала, подшипников скольжения.

Поломки составных компонентов КШМ происходят в основном из-за нарушения правил эксплуатации силовой установки (постоянная работа на повышенных оборотах, чрезмерные нагрузки), невыполнения ТО, использования неподходящих горюче-смазочных материалов. Последствиями такого использования мотора могут быть:

• залегание и разрушение колец;
• прогорание поршня;
• трещины стенок гильзы цилиндра;
• изгиб шатуна;
• разрыв коленчатого вала;
• «наматывание» подшипников скольжения на шейки.

Такие поломки КШМ очень серьезны, зачастую поврежденные элементы ремонту не подлежат их нужно только менять. В некоторых случаях поломки КШМ сопровождаются разрушениями иных элементов мотора, что приводит мотор в полную негодность без возможности восстановления.

Чтобы кривошипно-шатунный механизм двигателя не стал причиной выхода из строя мотора, достаточно выполнять ряд правил:

1. Не допускать длительной работы двигателя на повышенных оборотах и под большой нагрузкой.
2. Своевременно менять моторное масло и использовать смазку, рекомендованную автопроизводителем.
3. Использовать только качественное топливо.
4. Проводить согласно регламенту замену воздушных фильтров.

Не стоит забывать, что нормальное функционирование мотора зависит не только от КШМ, но и от смазки, охлаждения, питания, зажигания, ГРМ, которым также требуется своевременное обслуживание.

Кривошипно-шатунный механизм

Категория:

   Крановщикам и стропальщикам

Публикация:

   Кривошипно-шатунный механизм

Читать далее:

Кривошипно-шатунный механизм

Для чего служит кривошипно-шатунный механизм?

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, и наоборот.

Из скольких звеньев состоит кривошипно-шатунный механизм?

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Кривошипно-шатунный механизм состоит из четырех звеньев: стойки, кривошипа, шатуна и поршня. Если ведущим звеном является поршень, то в криво-шипно-шатунном механизме происходит преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное. Если же ведущим звеном является кривошип, то механизм преобразует вращательное движение кривошипа в возвратно-поступательное движение поршня (например, механизм поршневого насоса и т. п.).

—

На изучаемых автомобилях устанавливают V-образные, четырехтактные двигатели с жидкостным охлаждением. Двигатели 3M3-53-11 и ЗИЛ-130 (карбюраторные и газовые) с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением от электрической искры. Двигатель ЗИЛ-645 — дизельный, с внутренним смесеобразованием И’воспламенением от соприкосновения с нагретым в результате сильного сжатия воздухом.

Двигатели состоят из кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов и систем охлаждения, смазочной, питания, пуска и зажигания (у карбюраторных двигателей).

Кривошипно-шатунный механизм состоит из неподвижных (блока цилиндров, головки цилиндров, картера, поддона картера) и подвижных (поршней с пальцами и кольцами, шатунов, коленчатого вала с подшипниками, маховика) деталей.

Неподвижные детали. Блок цилиндров (рис. 1) является базовой деталью двигателя и представляет собой общую отливку с картером. В верхней части блока имеются отверстия для установки гильз цилиндров, расположенных в блоке в 2 ряда с углом развала 90°, что позволяет на одной шейке коленчатого вала устанавливать по 2 шатуна. Блок цилиндров двигателя 3M3-53-11 отливают из алюминиевого сплава, а двигателей ЗИЛ-130 и -645 — из серого чугуна. Нижняя часть отливки блока цилиндров является картером, в котором имеются постели для установки коленчатого вала и отверстия для распределительного вала.

Гильзы цилиндров, устанавливаемые на изучаемых двигателях,— мокрого типа (омываемые водой), изготавливают из серого легированного чугуна. Уплотнение гильз в нижней части осуществляется медным кольцом (у двигателя 3M3-53-11) или кольцами из маслобензостойкой резины (у двигателя ЭИЛ-130 кольца, у двигателя ЗИЛ-645 — 3: верхнее кольцо с конической наружной поверхность), нижние — круглого сечения). Для герметизации полостей цилиндров и жидкостной рубашки охлаждения кромки гильз выступают над верхней плоскостью блока на 0,02… 0,09 мм, что обеспечивает необходимое обжатие прокладки головки цилиндров по контурам гильз.

Рис. 1. Блок цилиндров V-образного двигателя: а — вид сверху; б — разрез; 1 —блок цилиндров; 2 — гильза цилиндра; 3 — рубашка охлаждения; 4— головка цилиндров; 5 — клапан; 6 — свеча зажигания; 7 — штанга толкателя; 8 — поршень; 9 — шатун; 10 — коленчатый вал

Головки цилиндров выполнены из алюминиевого сплава (у двигателей 3M3-53-11 и ЗИЛ-130) или чугуна (у двигателей ЗИЛ-645) по одной на каждый ряд цилиндров с вставными седлами и направляющими клапанор. Охлаждение головки цилиндров осуществляется жидкостью, циркулирующей во внутренней полости головки, которая вместе с внутренними полостями блока цилиндров составляет рубашку охлаждения 3 двигателя. Крепление каждой головки цилиндров к блоку у двигателя 3M3-53-11 осуществляется на шпильках 18-ю гайками (по 6 на каждый цилиндр), у двигателя ЗИЛ-130 — 17-ю болтами (по 5 на каждый цилиндр), у ЗИЛ-645 — 22-я болтами (по 7 на каждый цилиндр). Сверху головка цилиндров закрывается через прокладку крышкой. На правой крышКе двигателя ЗИЛ-645 имеется маслозаливная горловина.

Подвижные детали. Поршни имеют головку, бобышки для установки поршневого пальца и направляющую часть (юбку). На поршне делают кольцевые канавки для установки поршневых колец (рис. 2).

Рис. 2. Детали шатунио-поршневой группы двигателя ЗИЛ-130: 1 — маслосъемные кольца; 2 и 3 — осевой и радиальный расширители; 4 — чугунная вставка; 5 — компрессионные кольца; 6 — стопорное кольцо; 7— поршневой палец; 8 — поршень; 9 — шатун; 10— втулка; 11 — метка; 12 — шатунные вкладыши; 13 — крышка нижней головки шатуна

Поршни отливают из алюминиевого сплава. Направляющая часть поршней — разрезная. При сборке двигателей 3M3-53-11 и ЗИЛ-130 поршень устанавливают разрезом юбки в левую (по ходу автомобиля) сторону. На днище поршней двигателя ЗИЛ-645 имеется стрелка, которая при сборке с шатуном должна быть направлена в сторону, противоположную бобышке на поршневой головке шатуна, а при установке на двигатель должна быть направлена к развалу блока цилиндров.

Поршневые кольца изготовляют из серого чугуна (компрессионные) или стали (маслосъемные). Компрессионные кольца имеют разрезы (замки). На поршнях устанавливаются (у двигателей 3M3-53-11 и ЗИЛ-645) или (у двигателя ЗИЛ-130) компрессионных кольца и одно маслосъемное. Маслосъемные кольца изготовляют составными с пружинными расширителями: у двигателя ЗИЛ-130 маслосъемное кольцо состоит из двух стальных колец и имеет 2 расширителя — радиальный и осевой, у двигателя ЗИЛ-645 один расширитель — радиальный. Рабочая поверхность колец имеет хромовое покрытие.

Поршневые пальцы выполняют пустотелыми из стали и закрепляют в бобышках поршней при помощи стопорных колец. Этот способ крепления позволяет поршневому пальцу поворачиваться в головке шатуна и в бобышках поршня (плавающий палец).

Шатуны изготовляют из стали. Состоит шатун из стержня двутаврового сечения, верхней неразъемной и нижней разъемной головок. В верхнюю головку запрессовывают втулку. Крышка нижней головки шатуна крепится к нему двумя болтами. Переставлять крышки с одного шатуна на другой нельзя, так как шатуны с крышками обрабатывают совместно.

Коленчатый вал (рис. 3) имеет коренных и шатунных шейки, противовесы, фланец для крепления маховика. Осевая фиксация коленчатых валов обеспечивается упорными подшипниками. Противовесы служат для разгрузки коренных подшипников от действия центробежных сил. Для подвода смазки от коренных шеек к шатунным просверлены каналы. На носке вала крепится шестерня привода распределительного вала.

На каждой из четырех шатунных шеек, расположенных под углом 90°, устанавливают по 2 шатуна: один — левого, а другой — правого ряда цилиндров, номера которых указаны на схеме. Вкладыши подшипников коренных шеек изготавливают из стальной ленты, внутреннюю (рабочую) поверхность которой покрывают тонким слоем антифрикционного сплава. У двигателей 3M3-53-11 и ЗИЛ-130 внутренняя поверхность вкладышей изготовлена из высокооловянистого алюминия. Вкладыши двигателя ЗИЛ-645 — трехслойные, с внутренней поверхностью из свинцовистой бронзы.

Рис. 3. Кривошипно-шатунный механизм: а — детали: б — схема расположения шатунов; 1 — болт; 2— шайба; 3 — шкив; 4 — пылеотражатель; 5 — кольцо манжеты; 6 — маслоотражатель; 7 — распределительная шестерня; 8— шестерня привода масляного насоса; 9 — коленчатый вал; 10 и 29 — вкладыши подшипников нижней головки шатуна; 11— шатунный болт; 12 — шатун; 13 — поршневой палец; 14 — стопорное кольцо; 15 — поршень; 16 — маслосъемное кольцо; 17 — компрессионные кольца; 18 и 26 — подшипники коленчатого вала; 19 и 24 — упорные подшипники коленчатого вала; 20 — болт крепления маховика; 21 — штифт; 22 — маховик; 23 — фланец крепления маховика; 25 — коренные шейки; 27—шатунная шейка; 28—противовесы; 30 — крышка шатуна; 31 — шайба; 32 — гайка

Маховик отливают из чугуна и напрессовывают на него стальной зубчатый венец для пуска двигателя стартером. Маховик одновременно служит ведущим диском сцепления.

Крепление двигателя к раме. Двигатель 3M3-53-11 крепится к раме автомобиля в четырех точках на упругих опорах. Две передние опоры состоят из кронштейнов, привернутых к картеру двигателя, двух резиновых подушек и двух кронштейнов, укрепленных на раме. Задние опоры расположены под приливами картера сцепления на поперечине рамы и состоят из двух резиновых подушек, заключенных в металлические чашки и стянутых болтом.

Двигатели ЗИЛ-130 и -645 крепятся к раме автомобиля в трех точках. Передней опорой является кронштейн, установленный под крышкой распределительных шестерен и крепящийся через резиновые подушки к передней поперечине рамы. Задними опорами являются приливы на картере сцепления (у двигателя ЗИЛ-130) или кронштейны (у двигателя ЗИЛ-645), которые также через резиновые подушки крепятся к кронштейнам рамы.

Рис. 4. Крепление двигателей 3M3-53-1

—

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала и передачи крутящего момента на трансмиссию. Он состоит из неподвижных (блока цилиндров, головки цилиндров, картера, поддона картера) и подвижных (поршней с пальцами и кольцами, шатунов, коленчатого вала с подшипниками, маховика) деталей.

Неподвижные детали. Блок цилиндров является базовой деталью двигателя и представляет собой общую отливку с картером. В верхней части блока имеются отверстия для установки гильз цилиндров. Цилиндры могут располагаться в блоке в один ряд вертикально (двигатель ГАЗ-24) или в два ряда V-образно под углом 90° (двигатели 3M3-53, ЗИЛ-130, КамАЗ). V-образное расположение цилиндров позволяет на одной шатунной шейке коленчатого вала укреплять по два шатуна. Блоки цилиндров двигателей отливают из серого чугуна (ЗИЛ-130, КамАЗ) или алюминиевого сплава (3M3-53, ГАЗ-24).

Рис. 5. Блок цилиндров и схематический разрез V-образного двигателя

Гильзы цилиндров, устанавливаемые в изучаемых двигателях,— мокрого типа (обмываемые водой), изготовляются из чугуна с кислотоупорными чугунными вставками в верхней части для снижения износа. Уплотнение гильз в нижней части осуществляется двумя резиновыми (ЗИЛ-130) или медными (ГАЗ-53, ГАЗ-24) кольцами, а в верхней части — прокладкой головки цилиндров.

Нижняя часть отливки блока цилиндров является картером, в котором имеются постели для установки коленчатого вала и отверстия — для распределительного.

Головки цилиндров отливают из алюминиевого сплава. Они крепятся с помощью болтов и шпилек к блоку цилиндров. Для уплотнения между головкой и блоком цилиндров ставят сталеасбестовую прокладку. Как блок цилиндров, так и его головки имеют двойные стенки, образующие рубашку, в которой циркулирует охлаждающая жидкость.

В рядных двигателях (ГАЗ-24) головка цилиндров одна, а у V-образных (ЗИЛ-130 и 3M3-53) —две, по одной взаимозаменяемой головке на каждый ряд цилиндров. В двигателе КамАЗ-740 каждый цилиндр имеет свою головку.

Подвижные детали. Поршни служат для восприятия при рабочем ходе силы давления газов и ее передачи через поршневой палец и шатун на коленчатый вал. Поршень имеет головку, две бобышки и направляющую часть (юбку). Верхняя часть головки поршня называется днищем. Вследствие неодинакового нагрева головки и юбки поршня (головка больше нагревается, а поэтому и больше расширяется) диаметр головки выполняют меньше диаметра юбки. С внешней стороны головки поршня делают кольцевые канавки для установки поршневых колец.

Поршни отливают из алюминиевого сплава. Направляющая часть поршней (юбка) разрезная. Она имеет овальную форму с увеличенным диаметром в плоскости, перпендикулярной оси поршневого пальца. При сборке двигателя поршень разрезом юбки устанавливают в левую (по ходу автомобиля) сторону.

В головки поршней двигателей ЗИЛ-130 и КамАЗ залита чугунная вставка, в которой проточена канавка для установки верхнего компрессионного кольца.

Поршневые кольца служат для уменьшения утечки газов из цилиндра в картер (компрессионные), а также для удаления излишнего масла со стенок цилиндра (маслосъемные). Кольца изготовляются из серого чугуна (для маслосъемных колец иногда применяется сталь) и имеют разрезы (замки). На поршнях устанавливается по два (двигатели ГАЗ-24, 3M3-53, КамАЗ-740) или три (ЗИЛ-130) компрессионых кольца и одно маслосъемное. Маслосъемное кольцо двигателей ЗИЛ-130 и ГАЗ-24 состоит из двух стальных колец и двух расширителей — осевого ( и радиального. На двигателе КамАЗ-740 маслосъемное кольцо с одним расширителем — радиальным.

Рис. 6. Детали шатунно-поршневой группы:
1 и 5— маслосъемное и компрессионные кольца, 2 и 3 — осевой и радиальный расширители, 4 — чугунная вставка, 6 — стопорное кольцо, 7 — поршневый палец, 8 — поршень, 9 — шатун, 10 — втулка, 11 — метка, 12— шатунные вкладыши, 13— крышка нижней головки шатуна

Поршневой палец служит для подвижного соединения поршня с шатуном. Его изготовляют пустотелым из стали с поверхностной закалкой токами высокой частоты и закрепляют в бобышках поршня с помощью двух стопорных колец. Этот способ крепления позволяет поршневому пальцу поворачиваться в головке шатуна и в бобышках поршня (такой палец называется плавающим).

Шатун служит для передачи силы давления газов от поршня на коленчатый вал при рабочем ходе, а при вспомогательных тактах — от коленчатого вала к поршню. Изготовляется шатун из стали и состоит из стержня двутаврового сечения, верхней неразъемной и нижней разъемной головок. В верхнюю головку запрессовывают бронзовую втулку, а в нижнюю устанавливают шатунные вкладыши.

У V-образных двигателей на одной шатунной шейке устанавливают два шатуна так, чтобы у правого ряда цилиндров номер на шатуне был обращен назад, а у левого — вперед, т. е. должен совпадать с надписью на поршне «вперед».

Коленчатый вал воспринимает силу давления газов от поршней через шатуны и передает крутящий момент на трасмис-сию автомобиля. Он имеет коренные и шатунные шейки, щеки, противовесы, фланец для крепления маховика и носок с внутренней резьбой для ввертывания храповика. Изготовляется коленчатый вал из стали (ЗИЛ-130, КамАЗ-740) или высокопрочного чугуна (3M3-53, ГАЗ-24).

Рис. 7. Коленчатые валы:
а — восьмицилиндрового V-образного двигателя, б — четырехцилиндрового рядного двигателя; 1 и 3— коренные и шатунные шейки, 2 — противовесы, 4 — пробка, 5 — грязеуловитель, 6 — маховик с зубчатым венцом

Противовесы служат для разгрузки коренных подшипников от вредного действия центробежных сил. Для подвода смазки от коренных шеек к шатунным просверлены каналы. Коренными шейками коленчатый вал устанавливается в постели картера и крепится крышками.

У коленчатых валов 8-цилиндровых V-образных двигателей на каждой из четырех шатунных шеек, расположенных под углом 90 устанавливают по два шатуна: один — левого, а другой — правого ряда цилиндров, номера которых указаны на схеме. У двигателей ГАЗ-24 на шатунных шейках, расположенных попарно под углом 180 устанавливают по одному шатуну.

Вкладыши шатунных и коренных шеек коленчатого вала изготовляют из стальной ленты, внутреннюю (рабочую) поверхность которой покрывают тонким слоем антифрикционного сплава. У двигателей 3M3-53, ЗИЛ-130 и ГАЗ-24 рабочая поверхность вкладышей — из высокооловянистого алюминия. Вкладыши шатунов двигателя КамАЗ-740 — трехслойные, с рабочим слоем из свинцовистой бронзы.

Маховик отливают из чугуна. Он служит для вывода поршней из мертвых точек, осуществления вспомогательных тактов, равномерного вращения коленчатого вала, а также пуска двигателя стартером, для чего на обод маховика напрессован стальной зубчатый венец. Кроме того, маховик служит ведущим диском сцепления.

Рекламные предложения:

Читать далее: Газораспределительный механизм

Категория: — Крановщикам и стропальщикам

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Кривошипно-шатунный механизм

7.2 Кривошипные механизмы ползуна

Другой механизм, который очень широко используется в конструкции машин, — это кривошипно-шатунный механизм. Он в основном используется для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное или наоборот. Ниже показан ее кривошипно-ползунковый механизм и приведены параметры, которые используются для определения углов и длин звеньев. Как и в механизме с четырьмя стержнями, мёртвая точка в выдвинутом и сложенном состоянии — это когда кривошип и муфта коллинеарны (звено муфты обычно называется шатун , в кривошипно-ползунковых механизмах).Полное вращение кривошипа возможно, если эксцентриситет c меньше разницы между длинами шатуна и кривошипа, а длина кривошипа меньше длины шатуна (например, c3-a ₂ ) и ₃ > а ₂ ).

Используя прямоугольные треугольники, сформированные в мертвых точках:

с учетом s = se-sf = ход = ползунок расстояния перемещается между мертвыми точками.Если мы положим l = a2 / a3 и e = c / a3, ход будет определяться как:

Если эксцентриситет c (или a1) равен нулю (c = 0), кривошипно-шатунный механизм называется рядным кривошипно-ползунковым , а ход в два раза больше длины кривошипа (s = 2a ₂ ). Если эксцентриситет не равен нулю (c ¹0), его обычно называют кривошипно-ползунковым механизмом со смещением .

Угол передачи можно определить из уравнения:

a 3 cos = a 2 sin 12 -c

(1)

Максимальное отклонение угла передачи происходит, когда производная m по q ₁₂ равна нулю.Следовательно, дифференцируя уравнение (1) по q ₁₂ :

(2)

Максимальное или минимальное отклонение возникает, когда q ₁₂ составляет 90 ⁰ или 270 ⁰ (рис. 7.19), а значение максимального или минимального угла передачи определяется как:

(3)

Если c положительно, как показано ниже, угол передачи критичен, когда q ₁₂ = 270 ⁰ .Если c отрицательно, то наиболее критический угол передачи составляет

.

q ₁₂ = 90 ⁰ .

Если эксцентриситет c равен нулю, максимальное значение угла передачи составляет:

(4)

В поршневых насосах соотношение коленчатого вала и шатуна составляет менее 1/4, что соответствует 14.48 ⁰ максимальное отклонение угла передачи от 90 ⁰ . Поскольку длина кривошипа фиксируется требуемым ходом (a ₂ = s / 2), необходимо увеличить длину шатуна для улучшения углов передачи. Однако это увеличит размер механизма.

Подобно проблеме угла трансмиссии в механизмах с четырьмя стержнями, проблема угла трансмиссии в кривошипно-ползунковых механизмах может быть сформулирована следующим образом:

«Определите пропорции ползуна-кривошипа с заданным ходом s и соответствующим вращением кривошипа между мертвыми точками, f, так чтобы максимальное отклонение угла трансмиссии от 90 ⁰ было минимальным.”

Задачу снова можно рассматривать в двух частях. Первая часть — это определение кривошипных механизмов ползуна с заданным ходом и соответствующим поворотом кривошипа. Вторая часть — определение одного конкретного кривошипно-ползункового механизма с оптимальным изменением угла передачи.

Для первой части задачи обратите внимание, что ход s является функцией соотношений длин звеньев, т.е. если мы удвоим длину звеньев, ход будет удвоен.Поэтому без ограничения общности пусть s = 1 (найденные таким образом длины звеньев будут умножены на длину хода, чтобы получить фактические значения).

На рисунке, где кривошипно-шатунный механизм изображен в мертвых точках, уравнения векторной петли в мертвых точках:

(5)

(6)

или комплексными числами:

(7)

(8)

Вычитая ур.(8) из ур. (7) и принимая во внимание s _e -s _f = s = 1:

(9)

Если мы положим Z = и l = a ₂ / a ₃ , уравнение (8) можно переписать в виде:

(10)

Для полного вращения кривошипа необходимое (но не достаточное) условие l

(11)

Если l принять в качестве свободного параметра, поскольку он изменяется, вершина Z, заданная (7), будет генерировать окружность, которая является геометрическим местом всех возможных движущихся точек поворота для кривошипа, когда кривошип и муфта находятся в выдвинутом положении ( к _{по кругу} ).Геометрическое место всех возможных фиксированных точек поворота — это другой круг (круг k ₀ ), который задается как Z (1 + l) (начало координат обоих векторов — B _e с действительной осью, параллельной оси ползунка) . . Любая линия, проведенная из B _e , пересекает эти окружности в точках A _e и A ₀ соответственно, в результате чего кривошипно-ползунный механизм находится в положении выдвинутой мертвой точки. Ниже эти кружки показаны для f = 160 ⁰ .

Эксцентриситет c может быть получен как мнимая составляющая вектора B _e A ₀ = B _e A _e + A _e A ₀ , который можно записать как:

(12)

или используя Z и l:

(13)

и подставив значение Z:

(14)

Длину звеньев теперь можно выразить как:

(15)

(16)

Уравнения (14-16) дают по отдельности бесконечный набор решений для кривошипно-ползунных механизмов, удовлетворяющих заданному вращению кривошипа (ход = 1 единица).Можно также использовать эксцентриситет, длину кривошипа или соединительного звена в качестве свободного параметра для определения других длин звеньев.

Для геометрического решения:

Пример 4.6 :

Определите длины звеньев кривошипно-шатунного механизма ползуна с ходом s = 120 мм, соответствующим вращением кривошипа f = 160 ⁰ и соотношением кривошипа к соединительному звену l = 0,5.

Используя единичный ход, из уравнений (14), (15) и (16) длины звеньев составляют:

a ₂ = 0.47881, a ₃ = 0,95762 и c = 0,23523. Для s = 120:

, a ₂ = 114,91 мм, a ₃ = 57,46 мм и c = 28,23 мм.

Минимальный угол передачи для этого механизма составляет м _мин = 41,79 ⁰ .

Пример 4.7:

Определите длину звеньев кривошипно-ползункового механизма, имеющего такой же ход и соответствующее вращение кривошипа, как в примере 1, но вместо указанного отношения кривошипа к звену муфты эксцентриситет задается как c = 20 мм.

Для единичного хода c = 20/120 = 0,16667. Решая уравнение (10) для л , получаем:

(17)

Для c = 0,16667 l ² = 0,325635. Подставляя в уравнения (15) и (16), получаем ₂ = 0,48508 и ₃ = 0,85006. Для s = 120 мм, c = 20 мм, a ₂ = 58,21 мм и ₃ = 102,01 мм. Минимальный угол передачи для этого механизма составляет _{м, мин} = 39.94 ⁰ . Обратите внимание, что аналогичная процедура может быть выполнена, если указана длина кривошипа или соединительного звена.

Минимальный угол передачи равен при q = p / 2:

(18)

Для полного вращения кривошипа c + a ₂ 3 или c 3-a ₂ . В крайнем положении (c = a ₃ — a ₂ ), m _min = 0. Используя уравнения (14), (15) и (16), это условие дает пределы f для вращения кривошипа как:

и (19)

Выражая m _min через l и f (замените уравнения 14,15 и 16 уравнениями.18 и упростить)

(20)

, поскольку l является свободным параметром конструкции, необходимое условие для того, чтобы минимальный угол передачи был максимальным, составляет

Если значение l , которое делает производную равной нулю, равно l = l _opt , дифференцируя уравнение (20) и устанавливая

урожая.

(21)

Где Q = l ² _opt t ² и t = tan (f / 2).Корни уравнения (21):

(22)

Поскольку Q должно быть положительным, Q _{> 2} не является решением. В соответствии с Q ₃ , l = 1 / t ₂ , отклонение минимального угла передачи 90 ⁰ является максимальным (cosm _min = 1). Корень Q ₁ дает значение l _opt в пределах диапазона (1 / t ² , l), и это значение удовлетворяет необходимому и достаточному условию для кривошипно-шатунного механизма с оптимальными характеристиками угла передачи.Следовательно:

(23)
это единственное оптимальное решение.

Пример 4.8:
Для хода ползуна с = 120 мм и соответствующего поворота кривошипа f = 160 ⁰ определите кривошипно-шатунный механизм ползуна с оптимальными характеристиками передачи усилия.

Из уравнения (20),. Используя уравнения (14), (15) и (16) для единичного хода, длины звеньев равны ₂ = 0.465542; ₃ = 1,14896; c = 0,377378 и для хода 120 мм:

a ₂ = 55,87 мм; a ₃ = 137,88 мм; c = 42,81 мм

Минимальный угол передачи для механизма составляет м _мин = 42,81 ⁰ .

Результаты представлены на диаграмме 2. Длины звеньев ползуна и кривошипа ( a ₂ , a ₃ , c) и оптимальные значения и минимальный угол передачи м мин в зависимости от кривошипа дано вращение между мертвыми точками.На диаграмме 3 приведены все возможные решения и их минимальные значения угла передачи (обратите внимание, что горизонтальная ось не в линейном масштабе).

© es

Кривошипно-ползунковый механизм

Кривошипно-ползунковый механизм

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ УКАЗАТЕЛЬНОЙ СТРАНИЦЫ

КОЛЕСА И СЛАЙДЕР

В. Райан 2002 — 2020

ФАЙЛ PDF — НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ ПЕЧАТИ РАБОЧЕГО ЛИСТА
Этот механизм состоит из трех важных частей: Кривошип, который является вращающийся диск, ползунок который скользит внутри трубки и шатуна который соединяет части вместе.
При движении ползуна вправо шатун толкает колесо по кругу на первые 180 градусов вращения колеса. Когда ползунок начинает двигаться обратно в трубку, шатун тянет колесо вращается, чтобы завершить вращение.
Альтернативная компоновка кривошипа и ползуна
Найдите еще два примера кривошипа и ползуна механизмы, нарисуйте схемы и используйте примечания, чтобы объяснить, как они работают.
НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ УКАЗАТЬ МЕХАНИЗМЫ СТРАНИЦА

Кривошип (механизм) | История Вики

Кривошип представляет собой рычаг, прикрепленный под прямым углом к ​​вращающемуся валу, посредством которого возвратно-поступательное движение передается на вал или принимается от него.Он используется для преобразования кругового движения в возвратно-поступательное или возвратно-поступательное в круговое движение. Рычаг может быть изогнутой частью вала или отдельным рычагом, прикрепленным к нему. К концу кривошипа шарниром прикреплен стержень, обычно называемый шатуном. Конец стержня, прикрепленный к кривошипу, совершает круговое движение, в то время как другой конец обычно вынужден двигаться линейным скользящим движением внутрь и наружу.

Термин часто относится к кривошипу, приводимому в действие человеком, который используется для ручного поворота оси, как в шатуне велосипеда или в сверле со скобами и сверлами.В этом случае рука или нога человека служит шатуном, прикладывая возвратно-поступательное усилие к кривошипу. Часто есть штанга, перпендикулярная другому концу руки, часто со свободно вращающейся ручкой на ней, чтобы держать ее в руке, или в случае работы ногой (обычно со второй рукой для другой ноги) с свободно вращающаяся педаль.

Файл: Bundesarchiv Bild 135-BB-152-11, Tibetexpedition, Tibeter mit Handmühle.jpg

Тибетцы, управляющие кверном (1938). Перпендикулярная ручка таких вращающихся ручных фрез работает как кривошип. ^{[1] [2]}

Эксцентричный кривошипно-шатунный механизм появился в Китае с 4 века до нашей эры. ^[3] Шатуны с ручным приводом использовались во время династии Хань (202 г. до н.э. — 220 г. н.э.), как изображают модели глазурованных гробниц эпохи Хань из I века до н.э., и впоследствии использовались в Китае для наматывания шелка и прядение конопли, для веялки сельскохозяйственных культур, в водяном просеивателе муки, для металлургических сильфонов с гидравлическим приводом и в лебедке колодца. ^{[4] [5]} Самое раннее использование кривошипа в машине произошло в веялке с кривошипным приводом в Хань, Китай. ^[6]

Римская железная рукоятка для кривошипа была обнаружена при раскопках в Августе Рорика, Швейцария. Изделие длиной 82,5 см с ручкой длиной 15 см имеет еще неизвестное предназначение и датируется не позднее, чем ок. 250 г. н.э. ^[7] Свидетельства того, что кривошип появился на лесопилке в конце Хиераполиса (Малая Азия) 3-го века, а две каменные лесопилки 6-го века также были найдены в Эфесе, Малая Азия, и Герасе, Иордания. ^[8] В Китае в 5 веке появились кривошипно-шатунные механизмы, а в 6-м веке — кривошипно-шатунные механизмы со штоком поршня. ^[3]

Устройство, показанное в каролингской рукописи Утрехта в начале 9 века, представляет собой кривошипную рукоятку, используемую с вращающимся точильным камнем. ^[9] Ученые указывают на использование кривошипных рукояток в трепанационных сверлах в работе 10 века испанского хирурга-мусульманина Абу аль-Касима аль-Захрави (936–1013). ^[9] Бенедиктинский монах Феофил Пресвитер (ок. 1070–1125) описал кривошипные рукоятки, «используемые для токарной обработки литейных стержней», согласно Нидхему. ^[10]

В мусульманском мире немеханический кривошип появляется в середине IX века в нескольких гидравлических устройствах, описанных братьями Бану Муса в их «Книге изобретательных устройств » . ^[11] Эти автоматически приводимые в действие кривошипы используются в нескольких устройствах, описанных в книге, два из которых имеют действие, приближенное к коленчатому валу.Автоматический кривошип братьев Бану Муса не позволил бы полностью вращаться, но потребовалась лишь небольшая модификация, чтобы преобразовать его в коленчатый вал. ^[12] Арабский изобретатель Аль-Джазари (1136–1206) описал кривошипно-шатунную систему вращающейся машины в двух своих водоподъемных машинах. ^[13] Его двухцилиндровый насос включал в себя самый ранний известный коленчатый вал, ^[14] , в то время как его другая машина была оснащена первым известным кривошипно-скользящим механизмом. ^[15] Итальянский врач и изобретатель Гвидо да Виджевано (ок.1280–1349) сделал иллюстрации к весельной лодке и боевым экипажам, которые приводились в движение вручную проворачиваемыми коленчатыми валами и зубчатыми колесами. ^[16] Шатуны стали обычным явлением в Европе к началу 15 века, о чем свидетельствуют работы таких людей, как военный инженер Конрад Кезер (1366 — после 1405). ^[16]

Шатуны раньше использовались на некоторых машинах в начале 20 века; например, почти все фонографы до 1930-х годов приводились в действие часовыми двигателями с заводными рукоятками, а автомобильные двигатели внутреннего сгорания обычно запускались кривошипами (известные в Великобритании как стартовые ручки , ), до того как электрические стартеры вошли в широкое распространение.

Файл: Преобразование вращательного движения в линейное. Crank.jpg

Кривошип

Файл: CrankPencilShapener.jpg

Ручной кривошип на точилке для карандашей

К знакомым примерам относятся:

Используя руку [править | править источник]

Использование ног [править | править источник]

Двигатели [править | править источник]

Почти все поршневые двигатели используют кривошипы для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение. Кривошипы встроены в коленчатый вал.

Смещение конца шатуна приблизительно пропорционально косинусу угла поворота кривошипа, когда он измеряется от верхней мертвой точки. Таким образом, возвратно-поступательное движение, создаваемое устойчиво вращающимся кривошипом и шатуном, приблизительно представляет собой простое гармоническое движение:

, где x — расстояние конца шатуна от оси кривошипа, l — длина шатуна, r — длина кривошипа, а α — длина шатуна. угол поворота кривошипа, измеренный от верхней мертвой точки (ВМТ).Технически возвратно-поступательное движение шатуна немного отличается от синусоидального движения из-за изменения угла шатуна во время цикла.

Механическое преимущество кривошипа, соотношение между силой на шатуне и крутящим моментом на валу, изменяется на протяжении цикла кривошипа. Отношения между ними примерно:

где — крутящий момент, а F — сила на шатуне.Для данного усилия на кривошип, крутящий момент максимален при углах поворота кривошипа α = 90 ° или 270 ° от ВМТ. Когда кривошип приводится в движение шатуном, проблема возникает, когда кривошип находится в верхней мертвой точке (0 °) или нижней мертвой точке (180 °). В этих точках цикла кривошипа сила на шатуне не вызывает крутящего момента на кривошипе. Следовательно, если кривошип неподвижен и оказывается в одной из этих двух точек, он не может быть запущен с помощью шатуна. По этой причине в паровозах, колеса которых приводятся в движение кривошипами, два шатуна прикреплены к колесам на расстоянии 90 ° друг от друга, так что независимо от положения колес при запуске двигателя по крайней мере один шатун будет иметь возможность приложить крутящий момент для запуска поезда.

1. ↑ Ritti, Grewe & Kessener 2007, стр. 159
2. ↑ Лукас 2005, стр. 5, сл. 9
3. ↑ ^{3,0 3,1} Джозеф Нидхэм (1975), «История и человеческие ценности: китайский взгляд на мировую науку и технологии», Философия и социальные действия II (1-2): 1-33 [ 4], http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.122.293&rep=rep1&type=pdf#page=12, получено 13 марта 2010 г.
4. ↑ Needham 1986, стр.118–119.
5. ↑ Темпл, Роберт. (1986). Гений Китая: 3000 лет науки, открытий и изобретений , стр. 46. ​​С нападающим Джозефом Нидхэмом. Нью-Йорк: Simon and Schuster, Inc. ISBN 0671620282.
6. ↑ Н. Сивин (август 1968), «Обзор: Наука и цивилизация в Китае, Джозеф Нидхэм», Журнал азиатских исследований (Ассоциация азиатских исследований) 27 (4): 859-864 [862 ], http://www.jstor.org/stable/2051584
7. ↑ Лаур-Беларт 1988, с.51–52, 56, рис. 42
8. ↑ Ritti, Grewe & Kessener 2007, стр. 161
9. ↑ ^{9.0 9.1} Needham 1986, p. 112.
10. ↑ Нидхэм 1986, стр. 112–113.
11. ↑ А. Ф. Л. Бистон, М. Дж. Л. Янг, Дж. Д. Лэтэм, Роберт Бертрам Сержант (1990), Кембриджская история арабской литературы , Cambridge University Press, стр. 266, ISBN 0521327636
12. ↑ Banu Musa, Donald Routledge Hill (1979), Книга гениальных устройств (Kitāb al-ḥiyal) , Springer, стр.23-4, ISBN ⁰⁸³³⁹
13. ↑ Ахмад И Хасан. Система кривошипно-шатун в непрерывно вращающейся машине.
14. ↑ Салли Ганчи, Сара Ганчер (2009), Ислам и наука, медицина и технологии , The Rosen Publishing Group, стр. 41, ISBN 1435850661
15. ↑ Лотфи Ромдхан и Саид Зеглул (2010), «Аль-Джазари (1136–1206)», История механизмов и машиноведения (Springer) 7 : 1-21, DOI: 10.1007 / 978-90- 481-2346-9, ISBN 978-90-481-2346-9, ISSN 1875-3442
16. ↑ ^{16.0 16,1} Нидхэм 1986, стр. 113.

Библиография [править | править источник]

• Лукас, Адам Роберт (2005), «Промышленное фрезерование в древнем и средневековом мире. Обзор свидетельств промышленной революции в средневековой Европе», Технология и культура 46 : 1–30
• Laur-Belart, Rudolf (1988), Führer durch Augusta Raurica (5-е изд.), Август
• Needham, Joseph (1991), Наука и цивилизация в Китае: Том 4, Физика и физические технологии: Часть 2, Машиностроение , Cambridge University Press, ISBN 0521058031 .
• Ritti, Tullia; Греве, Клаус; Кессенер, Пол (2007), «Рельеф водяной каменной пилы на саркофаге в Иераполе и его последствия», Журнал римской археологии 20 : 138–163

(PDF) Мехатронный подход к проектированию уравновешенных кривошипно-золотниковых механизмов

ускорения ползуна. Такой подход к управлению

позволяет уменьшить максимальное значение ускорения ползуна

и, следовательно, уменьшить силу сотрясения

и момент сотрясения.Следует отметить, что

такое решение особенно выгодно с точки зрения конструкции механизма

, поскольку выполняется без существенных доработок основных элементов

. Предлагаемый метод балансировки

был проиллюстрирован с помощью модели CAD. Численное моделирование

показало, что было достигнуто значительное снижение силы сотрясения и момента сотрясения

.

Ссылки

1.Г.Г. Лоуэн, Ф. Теппер, Р. Беркоф, «Балансировка связей —

и обновление», Механика. и Мах. Теория, 18 (3), 1983, стр 213-230.

2. В. Аракелян, М. Дахан, М. Р. Смит, «Исторический обзор эволюции теории балансировки механизмов

–

», Proc.

Международный симпозиум по истории машин и

механизмов. HMM2000 (под редакцией Марко Чеккарелли), Kluwer

Academic Publishers, Дордрехт / Бостон / Лондон, (2000), стр.

291-300.

3. Л.В. Берестов, «Уравновешивание силы качания и момента качания

планарных звеньев», канд. диссертации, Алма-Ата, 1978, 203с.

4. З. Е, Смит М.Р. Полная балансировка плоских рычагов методом эквивалентности

// Изв. и Мах. Теория, 29 (5), 1994,

с. 701-712.

5. К. Багчи, «Полная сила встряхивания и момент сотрясения

балансировка звеньев с помощью балансировки холостых петель»,

ASME Journal of Mechanical Design, Vol.104, 1982, pp. 482-

493.

6. Аракелян В., «Динамика равновесия завершена для

механизмов», «Механизм. и Мах. Theory, 33 (4), 1998, pp.425-

436.

7. В. Аракелян, М.Р. Смит, «Полная сила сотрясения и балансировка момента сотрясения

рычагов», Mech. и Мах. Теория, 34 (8),

1999, стр.1141-1153.

8. В.А. Щепетильников, «Балансировка механизмов», М.,

,

Под ред. Машиностроение, 1982, 256с.

9. В. Аракелян, М. Дахан, М.Р. Смит, «Уравновешивание силы встряхивания и

момента качания кривошипно-ползунковых механизмов»,

Труды 20-го Конгресса IUTAM: ICTAM 2000,

27 августа — 2 сентября , 2000, Чикаго, США, 2000, стр. 58-59.

10. И.И. Артоболевский, «Теория механизмов и машин»,

Москва: Наука, 1988.

11. Дрезиг Х., Нааке С., Рокаузен Л., Фолльштендигер и

гармонист Ausgleich ebener Mechanismen, VDI Verlag,

Дюссельдорф, 1994.

12. Аракелян В., Дахан М. Частичное уравновешивание момента сотрясения полностью уравновешенных рычагов

, Механика. и Мах.

Теория, 36 (11-12), 2001, стр.1241-1252.

13. Х. Чаудхари и С. К. Саха, «Динамика и балансировка многотельных систем

», Springer, 2009, 176 с.

14. В.А. Каменский, «К вопросу о балансировке плоских рычагов

, Механизмы», 3 (4), 1968, с.303-322.

15.В. Аракелян и С. Бриот, «Одновременная сила / момент инерции

, балансировка и компенсация крутящего момента в кривошипно-ползунковых механизмах»,

Механика Research Communications. 37 (2), 2010, стр. 265-269.

16. Д. Н. Кэмбелл, «Сбалансированный кривошипно-шатунный механизм», Патент Великобритании 1 551

600, 1979, 30 августа.

17. R.S. Беркоф, «Уравновешивание силы шестистержневой навески», Тр. Пятого Всемирного конгресса по теории машин и механизмов

,

1979, стр.1082-1085.

18. В. Аракелян, «Уравновешенный кривошипно-шатунный механизм», Патент SU

1 779 853. 1992, 7 декабря.

19. Ю.Л. Геронимус, “О применении методов Чебычева

к задаче балансировки механизмов”, Механизмы, 3 (4),

1968, стр. 235-281.

20. В. Аракелян, «Synthèse Dynamique des mécanismes basée sur les

méthodes d’approximation de la géométrie cinématique», Proc.

Девятый Всемирный конгресс по теории машин и механизмов

, Италия, 29 августа — 2 сентября 1995 г., Vol.1. С. 205-

209.

21. В. Халил, Э. Домбре, «Моделирование, идентификация и управление

роботов», Париж, Гермес, 2002.

22. Р.С. Беркоф, «Полная балансировка по прямой и моменту линейных четырехзвенных рычагов

», Механика. и Мах. Теория, 8 (3), 1973, с. 397-

410.

23. J.L. Herder, C.M. Госселин, «Противовес

с противовесом для облегченной динамической балансировки», Proc. конференции ASME

DETC / CIEC, 28 сентября — 2 октября, Солт-Лейк-

,

-Сити, Юта, США, 2004 г., стр.659-667.

24. Ю.Л. Геронимус, «Примерный метод расчета противовеса

для уравновешивания вертикальных сил инерции,

« Механизмы », 3 (4), 1968, стр.283-288.

25. Г. Фэн, «Полная сила встряхивания и момент качания

, уравновешивание 26 типов четырех-, пяти- и шестистержневых рычагов с

призматическими парами», Механика. и Мах. Теория, 23 (2), 1990, стр.183-

192.

26.F.M. Ланчестер, «Балансировка двигателя», Horseless Age, 33 (12-

16), 25 марта, 18, 15, 22 апреля, стр. 494-498, стр. 536-538, стр. 571-

.

572, pp.608-610, pp.644-646 (1914)

27. В. Аракелян, Н. Махсудян, «Универсальный балансир Lanchester

», Mechanics Research Communications, 37 (7), 2010,

С. 647-649.

28. А. Кобаяши, «Анализ кривошипного усилия в поршневых двигателях

», Ryojun College Eng.-Мемуары, IV (3), 1931, стр.127-

183.

29. F.R.E. Кроссли, «Балансировка высокоскоростных механизмов с качающейся подачей

», Тр. конференции ASME, 1964, Paper 64-

MECH-28, pp.19-21.

30. Гаппоев Т.Т. О балансировке однотипных планарных механизмов //

Ж. Машиноведение. 4, 1967, стр. 52-56.

31. Т. Пантелич, А. Секулич, «Применение функций Бесселя в

балансировке инерционных сил плоских рычагов», Proc.3-й Всемирный

Конгресс по теории машин и механизмов, Югославия,

(1971) Vol. B. Документ № B-11, стр. 127–140.

32. L.W. Цай, Р. Вальтер, «Оценка балансира типа

с муфтой Oldham на рядном четырехцилиндровом двигателе объемом 2,5 л, Proc. Международного конгресса и выставки

SEA, Детройт, MI SEA,

1984, бумага 840456.

33. T.H. Дэвис, «Кинематика и конструкция рычагов, балансировка

механизмов и машин», Machine Design Eng., т. 40,

1968, стр 40-51.

34. Турбин Б.И., Коропец А.А., З.А. Коропец, «Возможность уравновешивания силы сотрясения

в системе с колеблющимися звеньями»,

Журнал «Теория механизмов и машин», Москва, № 7, 1978,

с.87-90.

35. И.И. Артоболевский. «Методы в технике

современное», «Издание« Мир », 1983, 592 стр.

36. Х. Дрезиг, Ф. Хольцвейсиг. «Maschinendynamik», Springer, 2004,

526p.

37. Аракелян В., «Снятие момента сотрясения самоуравновешенных механических систем кривошипно-шатунный механизм

за счет оптимального распределения массы

», Mechanics Research Communications, вып. 33,

2006, стр. 846-850.

38. I.P. Филонов, И. Петриковец, «Уравновешивающее устройство рычажных механизмов

», Патент SU 1 296 762, 1987, 15 марта.

39. К.В. Фролов, “Теория механизмов и машин”, Под ред.

Москва, «Вишая школа», 1987, 496с.

40. В.И. Доронин, А.И. Поспелов, «Сбалансированный кривошипно-шатунный механизм

», Патент SU 1 627 769, 1991, 15 февраля.

41. Нагчаудхури А. Мехатронная модернизация кривошипно-шатунного механизма

// Тр. Международного механического конгресса и выставки ASME

, 17-22 ноября 2002 г.,

Новый Орлеан, Луизиана, США.

42. В.К. Асташев, В.Я Бабицкий., М.З. Коловский. «Динамика и управление машинами

и

», Springer, 2000, 233с.

Динамика гибкого кривошипно-ползункового механизма на основе формулировки эталона плавающей рамы

[1] B.V. Viscomi, R.S. Арье. Нелинейный динамический отклик упругого кривошипно-ползункового механизма, ASME Journal of Engineering for Industry Vol.93 (1971) с.251–262.

DOI: 10.1115 / 1.3427883

[2] Jih-Lian Ha et al.Динамическое моделирование и идентификация кривошипно-ползункового механизма, Journal of Sound and Vibration Vol. 289 (2006) pp 1019-1044.

DOI: 10.1016 / j.jsv.2005.03.011

[3] Parvize et al.Использование главных осей в качестве плавающей системы отсчета для движущегося деформируемого тела, Multibody System Dynamics Vol. 13 (2005) стр 211-231.

DOI: 10.1007 / s11044-005-2514-y

[4] М.Гофрон и А.А. Шабана. Взаимодействие структур управления в нелинейном анализе гибких механических систем, Нелинейная динамика Vol. 4 (1993) стр 183-206.

[5] А.А. Шабана. Гибкая многотельная динамика: обзор прошлых и недавних разработок. Динамика многотельных систем Vol. 1 (1997) с.189–222.

[6] А.А. Шабана. Динамика многотельных систем. Издательство Кембриджского университета, Кембридж (2005).

[7] Лу Юфан. Динамика гибких многотельных систем (на китайском языке).Издательство высшего образования, Пекин, (1996).

Динамика кривошипно-ползункового механизма с неоднородным соединителем с аксиально-периодической решеткой на основе ряда Фурье

Аннотация

В промышленности множество применений плоских механизмов, таких как кривошипно-ползунковые механизмы, было найдено в тысячах устройств.Обычно из-за эффекта инерции на эти упругие звенья действуют периодические осевые и поперечные силы. Вибрации этих механизмов являются основным источником шума и усталости, которые приводят к короткому сроку службы и выходу из строя. Следовательно, предотвращение возникновения вибрации большой амплитуды в таких системах имеет большое значение. В последнее время использование определенных материалов, которые периодически внедряются в конструкции, для удовлетворения требований проектирования стало предметом многих интересов. Таким образом, цель данной статьи — представить аналитические и численные методики исследования динамики кривошипно-ползункового механизма с неоднородной муфтой с аксиально-периодической решеткой; Предлагаемая пассивная система введена для уменьшения области параметрического резонанса механизма.При анализе используются подход, основанный на рядах Фурье и механика Ньютона. Обращено внимание на влияние неоднородности материалов периодической решетки на первичную область динамической неустойчивости системы. Результат настоящего исследования показывает, что при одинаковых условиях эксплуатации соизмеримость между собственной частотой механизма и частотой возбуждения может быть ослаблена путем изменения свойств материала периодической решетки.Неоднородность материалов периодической решетки можно рассматривать как параметр настройки собственной частоты кривошипно-ползункового механизма. При правильном выборе свойств материала и толщины встроенных пластин периодической решетки возникновение параметрического резонанса может быть подавлено, так что рост вибрации малой амплитуды в режим большого движения ослабляется.

Основы дизайна: как преобразовать вращательное движение в линейное

Кратко:

• Производители могут использовать частные сотовые сети 4G LTE и 5G NR для реализации промышленного IoT-подключения.
• Чем отличаются частные и общественные сотовые сети?
• Подходит ли частная сеть для вашего производственного предприятия?

Производители по всему миру стремятся преобразовать свой бизнес с помощью приложений промышленного Интернета вещей (IIoT), которые повышают автоматизацию, производительность и эффективность за счет оцифровки различных производственных операций и процессов.

Хотя существующие технологии подключения, такие как Wi-Fi, могут поддерживать многие из этих приложений IIoT, некоторые производители, в том числе BMW на заводе в Китае, Mercedes Benz на заводе в Германии и Bosch на заводе в Великобритании, начинают использовать Сотовые технологии 4G LTE или 5G NR для создания частных сотовых сетей, которые предоставляют им дополнительные возможности подключения для приложений IIoT.

Что такое частные сотовые сети?

Называемые 3GPP организацией по стандартизации мобильных телекоммуникаций «частными сетями», частные сотовые сети 4G LTE и 5G NR используют лицензированный, совместно используемый или нелицензированный спектр беспроводной связи для передачи данных.

Частные сотовые сети используют тот же тип инфраструктуры — базовые станции сотовых сетей, малые соты и другое оборудование сети радиодоступа (RAN) — что и общедоступные сотовые сети. Однако в общедоступных сотовых сетях оператор мобильной сети (MNO) владеет, управляет и контролирует весь спектр и инфраструктуру сотовой сети.

Кроме того, операторы мобильной связи предоставляют всем своим клиентам одинаковый уровень доступа к сети. В случае частных сотовых сетей организация владеет, эксплуатирует или, по крайней мере, имеет некоторый уровень приоритетного доступа к инфраструктуре или спектру сети, хотя этот уровень владения, эксплуатации и контроля может варьироваться.

Например, производители могут развернуть «полные» частные сети, в которых они владеют беспроводным спектром сети в дополнение к владению и эксплуатации сетевых базовых станций и другой инфраструктуры, предоставляя им полный контроль над сетью.

В качестве альтернативы производители могут работать с операторами мобильной связи и другими компаниями для создания и эксплуатации частной сотовой сети от их имени. С 5G NR операторы мобильной связи могут даже выделить часть своего спектра, а затем использовать свою существующую инфраструктуру общедоступной сети, чтобы предоставить производителю частную сеть 5G NR.

Независимо от того, имеют ли они полный или частичный контроль над своей частной сотовой сетью, производители могут использовать эти сети для подключения большого количества заводских конечных устройств к облаку.Эти устройства включают смартфоны, ноутбуки и другие мобильные устройства, а также встроенные модули, маршрутизаторы и другие шлюзы Интернета вещей, которые были интегрированы в машины или подключены к ним, AMR, гарнитуры дополненной реальности, носимые устройства сотрудников и другие активы.

Зачем производителю развертывать частную сотовую сеть?

Одна из причин, по которой производители могут захотеть дополнить свои Wi-Fi или другие сети частной сотовой сетью, заключается в том, что эти сети позволяют им использовать некоторые уникальные возможности, предлагаемые технологиями сотовых сетей.С частной сотовой сетью они могут воспользоваться этими преимуществами сотовой связи без необходимости использовать общедоступную сотовую сеть, в которой их контроль над своими данными и другими аспектами сети ограничен.

Например, сетевые технологии 4G LTE предлагают производителям широкие возможности мобильности, которые могут помочь им поддерживать связь с активами, которые перемещаются на большие расстояния на их заводах. Использование планирования пакетов данных в 4G LTE помогает сделать сотовые сети более надежными.Эти сети также отличаются надежной безопасностью благодаря встроенному шифрованию и необходимости для каждого конечного устройства иметь установленную SIM-карту для подключения к сети.

5G NR основывается на этих преимуществах, обеспечивая очень высокую скорость передачи данных, низкую задержку, высокую емкость оконечных устройств, сверхвысокую надежность и другие возможности производительности, которые помогают производителям поддерживать приложения IIoT следующего поколения.

К таким приложениям относятся приложения расширенной мобильной широкополосной связи (eMBB), которые требуют чрезвычайно быстрой передачи данных; Приложения Massive Machine Type Communication (mMTC), которым необходимо подключаться к большому количеству конечных устройств на небольшой территории; и приложения сверхнадежной связи с малой задержкой (uRLLC), которым требуется низкая задержка менее одной миллисекунды или сверхвысоконадежные соединения.

Частные сотовые сети также предлагают производителям две возможности, не предлагаемые другими сетевыми технологиями, — возможность использовать общедоступные сотовые сети в качестве резервных для своей сети и возможность подключать свои активы к общедоступной сотовой сети, если они выходят за пределы допустимого диапазона. их собственная частная сеть. Чтобы обеспечить такое резервное копирование общедоступной сети и возможность подключения в роуминге, производителям необходимо передать работу своей частной сети на аутсорсинг оператору мобильной связи (чтобы они могли использовать одну и ту же SIM-карту для своей частной сети и общедоступной сети оператора мобильной связи).

В качестве альтернативы они могут оборудовать свои конечные устройства двумя SIM-картами или «умной» SIM-картой, что позволит им подключить свое конечное устройство как к своей частной сети, так и к общедоступной сети оператора мобильной связи. Им также необходимы соглашения о роуминге или другие соглашения с оператором сотовой сети общего пользования, если они планируют использовать его сеть.

Как частные сотовые сети могут помочь производителям в развертывании приложений IIoT.

В сочетании с другими технологиями беспроводной связи частные сотовые сети позволяют производителям развертывать широкий спектр приложений IIoT.Среди них:

• Приложения, которые выигрывают от безопасности, обеспечиваемой использованием SIM-карт частными сотовыми сетями.
• Приложения mMTC, которые собирают и анализируют большие объемы данных с тысяч заводских активов.
• Приложения дополненной реальности, которые используют низкую задержку 5G NR, чтобы направлять техников при ремонте машин в режиме реального времени.
• Мобильные приложения IIoT, которые управляют перемещением AMR по производственному цеху — или даже к местам за пределами завода — с использованием как частной сотовой сети завода, так и общедоступных сотовых сетей.
• Приложения для автоматизации производственных процессов, требующие сверхвысокой надежности или малой задержки 5G NR.

Эти и другие приложения IIoT предлагают производителям возможность использовать цифровые преобразования для повышения автоматизации, производительности и эффективности своих предприятий. Используя частные сотовые сети в дополнение к своим другим беспроводным сетям, производители могут получить все возможности подключения, необходимые для поддержки этих приложений IIoT, открывая новую эру Промышленности 4.