Устройство и работа шатуна двигателя — Автомобили Premier
При работе двигателя шатун принимает на себя громадную нагрузку т.к. делает самую трудную работу. Шатун передаёт мощность двигателя на колёса автомобиля, тем самым снабжая их нужным крутящим моментом для перемещения.
Делает он это благодаря возвратно-поступательному перемещению коленчатого вала и поршня.
Не обращая внимания на то, что на всех двигателях шатуны делают одну и ту же работу — устроены они везде по различному. В первую очередь это зависит от типа двигателя: бензиновый либо дизельный.
Так же важную роль играется компоновка двигателя: V-образная либо рядная.
Для снижения веса и улучшения работы конструкторы стараются видоизменять шатуны и делать их более лёгкими, наряду с этим сохраняя либо кроме того увеличивая их заводскую прочность. Но, неприятность содержится в том, что, к примеру, для дизельных двигателей шатуны постоянно будут тяжелее, чем для бензиновых.
Это обусловлено принципом работы самого ДВС.
Сейчас давайте разберёмся из каких же составляющих состоит шатун двигателя внутреннего сгорания. В нём имеется 3 главные подробности: верхняя головка, стержень, нижняя головка. Верхняя головка имеет меньший диаметр и соединяется со стержнем поршневым пальцем.
Соединение головки большего диаметра (кривошипной) происходит с помощью шейки коленчатого вала. Так у шатуна имеется крышка, которая находится в нижней головке и болты, закрепляющие её.
Подшипники скольжения тонкие и через отверстие в коленвале, каковые сделаны на шатунных шейках, на них подаётся масло, под давлением создаётся масляная плёнка, в итоге происходит скольжение между частицами масла.
Следующая ответственная подробность, о которой направляться поведать — это поршень. Он принимает на себя давление газов и дальше передаёт это упрочнение через шатун на коленчатый вал.
В целом поршень — весьма сложная техническая подробность, выполненная из алюминиевого сплава. Поршень должен быть весьма прочным и лёгким, наряду с этим при больших температурах он не обязан расширяться.
Диаметр поршня имеет мало меньший диаметр, чем цилиндр. Сделано это чтобы между стенками имело возможность проходить масло и наряду с этим не было трения металла об металл.
Поршневые кольца устанавливаются в особые канавки в поршне и помогают для уплотнения поршня с цилиндром. Сами кольца смогут быть компрессионными и маслосъёмными.
Компрессионных колец в большинстве случаев два и они не дают газам прорываться, а маслосъёмное кольцо снимает масло со стенок цилиндров. Диаметр колец больше диаметра цилиндра, для лучшего уплотнения.
Определение поломки шатуна и пути решения проблемы
Ремонт шатунов двигателя — работа не сложная. Не смотря на то, что при поломке последствия смогут быть весьма плачевными, исходя из этого принципиально важно мочь определять поломку пути и этой детали стремительного ремонта.
Первый показатель поломки — стук в двигателе. Но многие смогут спутать его со звукам распредвала, клапана или других элементов двигателя. Перепутать стук шатунов двигателя с вторыми звуками весьма сложно.
Он сильно похож на нередкий и громкий стук молотка.
Чтобы проверить в каком цилиндре поломка необходимо попытаться снять провода с крышки трамблёра, но делать это необходимо последовательно. Сняв один из проводов звук в двигателе уменьшится — это значит, что поломка скрыта как раз в этом цилиндре.
На инжекторных двигателях сделать это мало сложнее. На модификации с фишками, необходимо снять фишку с катушки зажигания, тем самым отключив необходимый цилиндр.
По окончании того как вы выяснили в каком цилиндре поломка — разберите двигатель и удостоверьтесь в надежности все шатуны. В случае если окажется что кроме сломанного шатуна в двигателе имеется ещё и гнутые, то неприятность может появиться в том, что с одной стороны поршень будет испытывать большее трение, а с второй пропускать масло, что потом приведёт к образованию нагара.
Выяснить гнутый шатун весьма легко. Для этого вам пригодится наждачная бумага и плоская поверхность. Натяните бумагу на поверхность и потрите об неё любой шатун поршневой головкой.
В случае если шатун ровный, то поверхность верхней головки будет равномерно блестящая. В случае если же шатун кривой, то поверхность будет сверкать не равномерно.
В случае в случае если шатун кривой — его так же направляться заменить.
Поменять шатун необходимо в нескольких случаях:
- Деформирован стержень
- Показались зазоры в верхней либо нижней части головки
Какие конкретно же смогут быть обстоятельства обрыва шатуна в двигателе? Весьма легко!
- Поддерживайте достаточный уровень масла
- Поменяйте фильтр, не допускайте его загрязнения
- Поменяйте масло каждые 7-12 тыс км
Перед началом восстановления шатунов двигателявнимательно осмотрите все шатуны и удостоверьтесь в надежности какие конкретно из них возможно отремонтировать, а какие конкретно направляться заменить.
Дабы прекрасно и верно отремонтировать шатун, нужно применять специальное оборудование, в случае если у вас для того чтобы оборудования нет, то лучше доверить дело специалистам.
Во-первых, чтобы привести нижний шатун в совершенное заводское состояние — вам необходимо обточить крышку головки. Слой, что вы снимите, должен быть минимальным.
По окончании проведения операции установить головку в прошлое положение и затяните болты.
Во-вторых, не забывайте, что нельзя растачивать головку больше установленного диаметра. Чтобы не превышать допустимое значение — расточку направляться делать на специальном станке.
В-третьих, по окончании расточки шатуна может увеличиться зазор под поршневым пальцем в головке. Для решения данной неприятности необходимо заменить медную втулку, по окончании чего она примет требуемый диаметр.
4. Кривошипно-шатунный механизм
Похожие статьи, подобранные для Вас:
Шатуны двигателе — Энциклопедия по машиностроению XXL
Для одновременного протягивания двух отверстий в одной детали (например, в шатуне двигателя) применяются специальные горизонтальные или вертикальные двухшпиндельные протяжные станки. [c.221]Пример 1.2. Рассчитать болты нижнего подшипника шатуна двигателя внутреннего сгорания (рис. 1.35, где 1 — пружинная стопорная шайба 2—регулировочная жесткая шайба). [c.47]
Однако это не исключает применение системы вала. Примером может служить соединение шатуна / двигателя внутреннего сгорания с поршнем 2 с помощью пальца 3 (рис. 7.78). Здесь проще изготовить палец с полем допуска Вз (основной вал), два отверстия в поршне и одно в головке шатуна с посадками Сз и в системе вала. Если эти соединения осуществить в системе отверстия, то валик нужно делать с уступами, что усложняет конструктивное решение. [c.197]
М Источник движения кулиса, шатун Двигатель [c.181]
Оценим абсолютную величину деформаций. Возьмем шатун двигателя внутреннего сгорания длиной .= 400 мм. Если напряжение сжатия от силы вспышки В шатуне, изготовленном из обычной стали, равно 20 кгс/мм , то упругая деформация сжатия [c.179]
Расчет на изгиб с учетом сил инерции приходится проводить в том случае, когда элементы конструкций в процессе эксплуатации испытывают большие ускорения, вызывающие значительные инерционные усилия. Классическим примером деталей, прочные размеры которых следует выбирать из условия расчета на изгиб с учетом сил инерции, являются спарники локомотивов и шатуны двигателей. [c.308]
Складывая равенства, получим Ra- t Rd = Q.способе расчета на изгиб шатуна двигателя внутреннего сгорания шатун рассматривается [c.43]
В предыдущих главах рассматривались задачи, в которых нагрузки, действующие на ту или иную систему, прикладывались к ней статически, т. е. не изменялись во времени. Однако при проектировании машин и даже сооружений необходимо учитывать инерционные нагрузки, возникающие, например, при подъеме груза в подъемных машинах, шатунах двигателей внутреннего сгорания или ветровые нагрузки при проектировании мостов и т. п. К динамическим нагрузкам относятся и ударные приложения сил, например, при работе кузнечного молота или копровой бабы. Огромные динамические нагрузки возникают в деталях прокатных станов при прокате и кантовке слябов. [c.303]
Большинство ответственных деталей — оси вагонов, коленчатые валы, шатуны двигателей, подвижные детали прокатных станов,гребные винты, клапанные пружины, поршневые пальцы и т. п. — выходят из строя по причине усталости.
В зависимости от характера задачи, которую мы ставим перед собой, иногда можно не принимать во внимание некоторые даже отчетливо выраженные свойства механизма. Например, при кинематическом анализе механизмов, когда мы определяем скорости и ускорения точек тел, образующих механизм, можно не интересоваться их конструктивными формами. В самом деле, из теоретической механики известно, что плоскопараллельное движение тела определяется движением отрезка прямой, с ним связанного. Поэтому при кинематическом анализе механизма вместо представления механизма в виде соединенных между собой тел с реально выполненными формами можно изображать его в более простом виде. Например, шатун двигателя, показанный на рис. 1, имеет довольно сложную форму и состоит из нескольких неподвижно соединенных деталей. При кинематическом анализе механизма, в состав которого он входит, его можно показать в виде отрезка прямой линии. Равным образом все остальные тела того же механизма изображаются в виде отрезков [c.11]
С отверстием Шатуны двигателя с плавными переходами к ребрам, гаечные ключи Коленчатые валы с изгибом в одной плоскости (фланец получают при штамповке вала) [c.112]
Металлокерамические вкладыши, шатунные и коренные при стендовых испытаниях в течение 1300 час. на двигателях ЯАЗ-204, Д-54, Д-35 дали весьма положительные результаты. Так же хорошо они показали себя на двигателях МЗМА-400, проработав 23 000 час. в условиях рядовой эксплуатации на машине Москвич . С целью применения тонкостенных вкладышей шатуны двигателя были модернизированы. Вкладыши, изготовленные таким же образом для двигателя М-20, проработали на машине Победа 30 000 час. На машине МАЗ-205 пробег вкладышей исчисляется в 26 ООО час.
Примером динамической нагрузки является ударная нагрузка—действие бабы парового молота на забиваемую сваю, когда время действия нагрузки исчисляется малыми долями секунды. К динамическим нагрузкам относятся также периодические нагрузки, изменяющиеся во времени. Примером такой нагрузки является нагрузка на шатун двигателя, непрерывно изменяющаяся по величине и направлению. При этом число перемен такой нагрузки за время работы шатуна достигает многих мил- [c.14]
Каждая подвижная деталь или группа деталей, образующая одну жесткую подвижную систему тел, называется подвижным звеном механизма. Примером может служить шатун двигателя, состоящий из тела, крышек, шатунных подшипников, болтов, стягивающих крышек и т. д. В каждом механизме имеется одно неподвижное звено и одно или несколько подвижных. [c.19]
Сейчас уже созданы автоматические установки и автоматические линии для сборки узлов и изделий массового производства. Можно назвать автоматическую линию сборки и частичной механической обработки шатуна двигателя автомобиля Москвич , автоматическую линию сборки узла электросчетчика и др. Можно назвать ряд автоматических и полуавтоматических станков, успешно автоматизирующих сборку тех или иных узлов (например, автоматический станок для сборки подшипников на Первом ГПЗ). [c.281]
| Фиг. 79. Хромированная поверхность главного шатуна двигателя АШ-82Т после 600 ч работы в паре с омедненной поверхностью втулки главного шатуна о — внешний вид поверхности, подвергшейся износу (Х1,2) б — разрушенный участок поверхностного слоя (Х12). |
| Фиг. 81. График износа (а) и профилограмма (б) хромированной поверхности трения главного шатуна двигателя АШ-82Т после 600 ч работы в паре с омедненной поверхностью втулки главного шатуна. |
| Рис. 42. Головка (а) главного шатуна двигателя и втулка (б) с гиперболической расточкой рабочей поверхности |
В подшипниках скольжения некоторых быстроходных двигателей цилиндрическую форму отверстия вкладышей (втулок) заменили гиперболической. Головка главного шатуна двигателя и ось шатунной шейки показаны на рис. 42. Головка обладает большой жесткостью, и деформация стальной втулки, залитой свинцовистой бронзой, весьма мала. Деформация шейки приводит к концентрации нагрузки в переходах от фасок к цилиндрической части втулки. Шейка средней твердости приработалась бы к втулке в соответствии с формой прогиба, но упрочненная термической обработкой шейка усиленно (до выкрашивания) изнашивает свинцовистую бронзу втулки в местах с высокими нагрузками. Для повышения срока службы подшипника требуется придать его рабочей поверхности форму поверхности вращения с образующей, имеющей очертание линии изгиба коленчатого вала. Этим требованиям удовлетворяет поверхность гиперболоида вращения (рис. 42, б). В двигателе с большой частотой вращения в связи с формированием режимов работы появились случаи выхода из строя втулок вследствие выкрашивания свинцовистой бронзы. Применение коренных вкладышей с гиперболической формой отверстия позволило увеличить допуск на несоосность в 3 раза и обеспечило взаимозаменяемость вкладышей, так как для вкладышей с цилиндрическим отверстием вследствие меньшего допуска на несоосность и условий прочности необходимо производить окончательную расточку в картере. [c.183]
Справочные данные относительно шатунов двигателей. Для шатунов поршневых двигателей обычной конструкции (рис. 57), как показывают обмеры, с достаточной точностью можно считать, что положение центра тяжести с находится на расстоянии 1- = 0,35/ от кривошипной головки и 2 = — от крейцкопфной. Для [c.99]
Приближенные динамически замещающие массы. Специально для шатунов двигателей в вопросах, связанных с оценкой влияния сил инерции на равномерность вращения главного вала, в подсчете сил инерции возможно сделать еще упрощение против рассмотренного в предыдущем пункте. [c.106]
Коррозионной усталости подвергаются обычно оси и штоки компрессоров, шатуны двигателей внутреннего сгорания, буксирные тросы подводных трапов, которые, находясь в морской или пресной воде, непрерывно подвергаются вибрации [29]. [c.64]
Шатуны двигателей автомобилей ЗИС-5 [c.345]
Наибольшее распространение метод подбора получил при решении короткозвенных размерных цепей (3—4 звена), отличающихся высокой точностью замыкающего звена. Примеры пальцы — отверстия поршня — зазоры палец — зазор — отверстие шатуна двигателей внутреннего сгорания диаметр отверстия корпуса — натяг — диаметр кольца шарико-или роликоподшипника и т. п. [c.110]
Не менее опасное разрушение металла ю кет иметь место при одноиремеином воздействии на него агрессивной среды и переменных напряжений. Этот вид разрушения известен под шзва-пием коррозионной усталости. Коррозионной усталости подвержены штоки компрессоров и насосов, роторы, диски и лопачки турбин, пароперегреватели, шатуны двигателей и т. и. [c.101]
Пример 5. Рассчитать болты нижнего подшипника шатуна двигателя внутреннего сгорания (рис. 4.21) при условии, что максимальная нагрузка на один болт, складывающаяся в основном из сил инерции при движении масс поршня и И1атупа, составляет / —6000 Н. Материал болтов — сталь 38ХА, материал шатуна — 35Г2, /=90 мм, /i=10 мм, затяжка болтов контролируется, [c.70]
Среди многообразия деталей имеются такие, которые в различных машинах выполняют одни и те же функции. Однотипные детали, входяш,ие в состав различных машин, относят к деталям общего назначения (болты, оси, валы, подшипники и др.). Все оспальные детали составляют категорию деталей специального назначения (лопатка турбины, поршень или шатун двигателя и т. п.) [c.238]
V-VI Посадочные поверхности подшипников качения классов В, П и Н, а также валов и корпусов под них. Подшипниковые шейки станков нормальной точности. Подшипниковые шейки коленчатых валов и вкладыши редукторов, паровых турбин, насосов Пилиндры автомобильных двигателей. Рабочие поверхности золотниковых пар, работающих при средних давлениях. Поршни и цилиндры гидравлических устройств, насосов и компрессоров, работающих при средних давлениях и уплотненных поршневыми кольцами. Поверхности соединений втулок с цилиндрами и корпусами в гидравлических системах высокого давления, втулок с головками шатуна двигателей Шлифование, точение, хонингование, растачивание повышенной точности, развертывание, протягивание [c.124]
Радингер учел также работу Шлика об уравновешивании поступательно движущихся масс. Задача об уравновешивании, весьма актуальная для практических расчетов того времени, в особенности в практике построения судовых двигателей, была успешно разрешена американским инженером Тейлором. Шлик, по-видимому, самостоятельно, пришел к таким же результатам. Шлик, как и Радингер, предполагал, что длина шатуна двигателя бесконечно велика. [c.27]
| Фиг. 74. Хромированная поверхность главного шатуна двигателя АШ-62ИР после 600 ч работы в паре со стальной втулкой главного шатуна а — внешний вид поверхности трения (Х1,5) б — участок поверхности, на котором произошел вырыв металла (Х8) в — мпкрофотография сечения поверхностного слоя, виден разрушенный слой хрома (ХЗОО). |
В табл. 20 приведены затраты фонда времени для переналаживаемой автоматической линии токарной обработки секций корпусов долот на ВСДЗ и для линии обработки шатунов двигателя ГАЗ-66 на Заволжском моторном заводе . [c.251]
Ремонт шатунов двигателя
Содержание статьи:
- что такое шатун?
- Ремонт шатунов двигателя на примере ДВС ЯМЗ согласно технологии
- Ремонт шатунов двигателя: втулка верхней головки шатуна
- Ремонт шатунов двигателя: нижняя головка шатуна
- История возникновения / изобретения шатунов
- Шатуны в паровых двигателях
- Шатуны в двигателях внутреннего сгорания
Что такое шатун?
В двигателе внутреннего сгорания шатун соединяет поршень и кривошип. Эти детали вместе образуют простейший механизм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное.
Шатун может использоваться и для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное.
Именно такой способ их использования был исторически первым, еще до изобретения двигателей внутреннего сгорания.
Шатун может передавать на поршень как толкающие, так и тянущие движения, т.е. работать полный цикл вращения кривошипа. Более ранние механизмы, такие как цепи, могли только тянуть. В двухтактных двигателях шатун передает только толчки поршня.
Сегодня шатуны используются главным образом в двигателях внутреннего сгорания, например в автомобилях. Они сильно отличаются от тех шатунов, что использовались в эпоху паровых двигателей, например в паровозах.
Ремонт шатунов двигателя на примере ДВС ЯМЗ согласно технологии
Ремонт шатунов двигателя подразумевает следующие обязательные процедуры:
- тщательная промывка шатуна двигателя;
- проверка на отсутствие трещин на магнитном дефектоскопе. Если шатун имеет трещины, то он подлежит выбраковке;
- Дефектовка шатуна;
- Ремонт;
- Контроль параметров шатуна после ремонта.
Ремонт шатунов двигателя: дефектовка шатуна
Основными контролируемыми параметрами шатуна являются контроль износа втулки верхней и отверстие нижней головок шатуна.
Внутренний параметр нижней головки шатуна проверяется после контрольной затяжки шатунных болтов в соответствии с нормативно-технической документацией. Далее проверяется ширина нижней головки шатуна, если она меньше допустимой величины, то шатун для дальнейшей установки на двигатель непригоден.
Далее следует проверка на изгиб, т.е. непараллельность осей отверстий верхней и нижней головок шатуна и проверка на скручивание, т.е. отклонение осей указанных отверстий от положения в одной плоскости (перекос осей). После проверки шатун без ремонта допускается, только в том случае, если отклонения незначительны и не превышают допустимых значений на изгиб и скручивание.
Ремонт шатунов двигателя: втулка верхней головки шатуна
Износ втулки верхней головки шатуна определяют индикаторным нутромером, в случае если диаметр втулки не больше допустимого значения, то она допускается без ремонта. Если это значение окажется выше допустимого, то втулку обязательно требуется выпрессовать и проверить под втулку внутренний диаметр отверстия верхней головки шатуна. Новую втулку запрессовывают с натягом, предусмотрев припуск на обработку втулки по внутреннему диаметру. Далее просверливают каналы для смазки поршневого пальца и проводят окончательную обработку внутреннего диаметра втулки.
Ремонт шатунов двигателя: нижняя головка шатуна
В случае небольшого изгиба и/или скручивания верхней и нижней головок шатуна можно исправить расточкой втулки верхней головки шатуна, обеспечив отклонение от параллельности, положения и расстояние между осями до допустимых значений. Сам шатун править нельзя. Можно лишь править погнутые шатуны с отклонением от прямолинейности не более миллиметра подрезая торцы верхней головки симметрично с каждой из двух сторон. В случае зажатости (уменьшение размера) нижней головки шатуна проводится ее растачивание в номинальный размер согласно нормативно-технической документации.
При ремонте шатуна категорически запрещается установка крышки с другого шатуна, так как комплектность проверяют по меткам спаренности.
История возникновения / изобретения шатунов
Первое доказательство применения шатунов датировано концом III-го в. нашей эры, во времена Римской империи, которы нашли на лесопилках в Иераполя, что в Малой Азии, где применялись механизмы, очень похожие на сегодняшние шатуны, преобразовывающие вращательное движение водяного колеса в поступательное для привода пилы. Такие же механизмы обнаружили на раскопках в г. Эфесе, датированные VI в. нашей эры.
На картинке ниже мы видим как вода вращает колесо, которое вращает колесо поменьше, которое уже передает энергию шатуну через шестерню, преобразующему вращательное движение в возвратно-поступательное.
Посмотрите на видео Древнеримские промышленные водяные мельницы:
Аль-Джазари (арабский ученый и изобретатель) между 1174 и 1200 гг. описал машину для подъёма воды. Конструкция этой машины имела шатун с коленчатым валом (т.е. кривошипно-шатунный механизм). Об этой машине рассказывается в видео с 2:15.
В Италии эпохи Возрождения самое раннее, хотя и не совсем правильно понятое, соединение коленчатого вала и шатуна найдено в книге чертежей Таччола. Четкое понимание их взаимного движения показано художником Пизанелло, который изобразил поршневой насос, приводимый в движение водяным колесом и состоящий из двух простых кривошипов и двух шатунов.
Кривошипы и шатуны становятся «популярны» у изобретателей с XVI века, о чём говорят трактаты и рукописи, например, у Агостино Рамелли (1588 года) «The Diverse and Artifactitious Machines», где можно увидеть 18 конструкций машин, использующих шатуны. А у Георга Андреаса Бёклер в его работе «Theatrum Machinarum Novum» вы уже найдёте 45 самых разных машин.
Шатуны в паровых двигателях
Первая паровая машина, атмосферный двигатель Ньюкомена, была одностороннего действия: его поршень работал только в одном направлении, поэтому в нем использовалась цепь, а не шатун. Соответственно, движение совершалось вперед-назад вместо постоянно вращения.
Последовавшие затем паровые двигатели были, как правило, двойного действия: их внутреннее давление действует на каждой стороне поршня по очереди. Это требует уплотнения вокруг штока поршня, а также шарнира между поршнем и шатуном, размещенного вне цилиндра, в большом подшипнике скольжения, называемом крейцкопф, или ползун.
В паровозах шатуны обычно крепятся прямо к ведущим колесам, соответственно ось этих колес служит коленчатым валом. Шатуны передают движение от ползуна к колесам. Ползуны используются также в больших дизельных двигателях, предназначенных для морских судов.
Шатуны небольших паровозов обычно имеют прямоугольное поперечное сечение, однако иногда используются шатуны круглого сечения, характерные для судовых двигателей. Например, Стивен Леви, строивший как паровозы, так и пароходы, часто использовал круглые стержни для шатунов.
Шатуны в двигателях внутреннего сгорания
В современных двигателях внутреннего сгорания шатуны обычно изготовлены из стали, но могут быть изготовлены из алюминиевых сплавов или титана. Алюминиевые шатуны имеют меньший вес, поглощают избыточное усилие, но быстрее изнашиваются. Титановые шатуны сочетают легкость и прочность, но имеют высокую стоимость. Если же задача обеспечить высокую производительность не ставится, например в двигателях для мотороллеров, то шатун может быть изготовлен из чугуна. Шатуны не закреплены жестко на обоих концах, так что угол между шатуном и поршнем может меняться, так как стержень движется вверх-вниз и вращается вокруг коленчатого вала. Иногда в гоночных автомобилях применяются шатуны, сделанные из цельной заготовки с помощью механической обработки, а не литые или кованые.
На рис. выше мы видим обычный шатун для автомобильного двигателя. Из-за наличия ограниченного пространства внутри поршня, конец, в который вставляется поршневой палец, поменьше, чем тот, что подключают к коленчатому валу, и эти концы называются верхней (поршневой) и нижней (кривошипной) головками шатуна, соответственно.
Внутри головки располагаются вкладыши подшипников скольжения, выполненные на стальной основе с нанесением слоя антифрикционного материала.
Кривошипная головка присоединяется к цапфе на кривошипе. Обычно есть отверстие, просверленное через подшипник и нижнюю головку шатуна так, чтобы моторное масло разбрызгивалось под давлением на стенку цилиндра и смазывало ход поршней и поршневых колец. Большинство небольших двухтактных двигателей и некоторые одноцилиндровые четырехтактные двигатели не требуют наличия насоса для масла, используя схему с подшипником качения. Однако это требует, чтобы коленчатый вал был легкосъемным, чтобы можно было в любой момент заменить шатун.
Дефектовка шатунов
При разборке и ремонте двигателя механики редко обращают внимание на шатуны, полагая, что с ними ничего случиться не может. Однако это не так: выход из строя шатунов может привести к тяжёлым последствиям, вплоть до разрушения мотора. Итак, на что надо обратить внимание…
Дефект 1. Износ и задиры на рабочей поверхности нижней головки шатуна.
Причины:
- Длительная работа двигателя.
- Работа двигателя с недостаточным уровнем масла в картере или малым давлением.
- Работа двигателя на некачественном и грязном масле.
- Разжижение масла в результате сильного перегрева или попадания в масло топлива (бензина или дизтоплива).
- Работа двигателя с засорённым масляным фильтром.
Примечание.
Указанные причины непосредственно на шатуны не влияют. Но они приводят к износу шатунных шеек коленвала и шатунных вкладышей, а это, в свою очередь, вызывает повышенные нагрузки на нижнюю головку шатуна. В критических случаях шатунные вкладыши могут провернуться в нижней головке шатуна. Всё вышесказанное ведёт к нарушению геометрии нижней головки шатуна. Проверку размеров шатуна следует выполнятьтак: ставим на место нижнюю крышку шатуна и затягиваем крепёжные болты предписанным моментом. С помощью индикаторного нутромера промеряем нижнюю головку в разных плоскостях и сравниваем полученные данные с размерами, предписанными производителем. Если полученный размер выходит за пределы указанных допусков, то нижнюю головку шатуна необходимо отремонтировать.
N.B. Крышки шатунов не взаимозаменяемы.
Действия:
- Ремонт нижней головки шатуна. В некоторых случаях — замена шатунов. Проверка системы смазки, масляного насоса и при необходимости ремонт или замена масляного насоса. Чистка, промывка и продувка масляных каналов блока цилиндров и коленчатого вала. Следует применять моторное масло надлежащего качества и регулярно, в предписанные производителем сроки, менять моторное масло и фильтр. Проверка и при необходимости ремонт системы охлаждения. Проверка и при необходимости ремонт системы питания.
Дефект 2. Износ и задиры рабочей поверхности верхней головки шатуна.
Причины:
- Длительная работа двигателя.
- Работа двигателя с недостаточным уровнем масла в картере или малым давлением.
- Работа двигателя на некачественном и грязном масле.
- Разжижение масла в результате сильного перегрева или попадания в масло топлива (бензина или дизтоплива).
- Работа двигателя с засорённым масляным фильтром.
- Засорение масляных каналов в теле шатуна.
- Неправильная установка втулки верхней головки шатуна.
- Несоблюдение натяга при установке поршневого пальца в верхнюю головку шатуна (только для шатунов с прессовой посадкой поршневого пальца).
Примечание.
Вышеперечисленные причины актуальны для шатунов с плавающей посадкой поршневого пальца, то есть на те, где в верхнюю головку установлена втулка под поршневой палец.
N.B. При ремонте нижней головки шатуна и замене втулки верхней головки шатуна обязательно обеспечение одинакового межосевого расстояния между верхней и нижней головкой на всех шатунах.
Действия:
- Ремонт верхней головки шатуна путем установки новой втулки. В некоторых случаях — замена шатунов. Для шатунов с прессовой посадкой пальца — замена шатунов! Проверка системы смазки, масляного насоса и при необходимости ремонт или замена масляного насоса. Чистка, промывка и продувка масляных каналов блока цилиндров и коленчатого вала. Следует применять моторное масло надлежащего качества и регулярно, в предписанные производителем сроки, менять моторное масло и фильтр. Проверка системы охлаждения и при необходимости её ремонт. Проверка и при необходимости ремонт системы питания.
Дефект 3. Изгиб и скручивание стержня шатуна.
Причины:
- Большой пробег двигателя.
- Гидроудар или попадание каких-либо предметов в цилиндры двигателя.
Действия:
- Замена шатунов. При наличии подобных повреждений шатуны, как правило, не ремонтируются.
Примечание.
Для проверки деформации шатунов существуют специальные приспособления. Проверить геометрию шатунов можно на станке для расточки шатунов, а так же воспользовавшись лекальной линейкой или поверочной плитой.
Дефект 4. Износ или разрушение резьбы на болтах крепления нижних крышек шатунов.
Причины:
- Неправильная затяжка крепёжных болтов.
- Перегрев двигателя.
- «Стук» шатунных подшипников.
Действия:
- Замена шатунных болтов и гаек. Строгое соблюдение предписанного момента затяжки.
Дефект 5. Разрушение резьбы в крепёжных отверстиях.
Причины:
- Неправильная затяжка крепёжных болтов.
- Перегрев двигателя.
- «Стук» шатунных подшипников.
Действия:
- Изношенная или разрушенная резьба ремонту не подлежит. Замена шатуна.
Дефект 6. Трещины в шатуне.
Причины:
- Часть причин, приводящих к появлению трещин, перечислена выше, в пункте 1.
- Гидроудар или попадание в цилиндр посторонних предметов.
Действия:
- При наличии трещин шатуны ремонту не подлежат.
Примечание:
Определить наличие трещин можно визуально. Но в большинстве случаев трещины в шатуне приводят к его разрушению во время работы, что ведёт к тяжелым последствиям для мотора, вплоть до его разрушения.
Дополнения.
- После ремонта шатуны должны быть тщательно промыты и продуты сжатым воздухом для удаления загрязнений.
- При замене хотя бы одного шатуна необходимо взвесить его и путем снятия металла с приливов на нижней крышке и самом шатуне подогнать массу так, что бы разница в комплекте для одного мотора не превышала указаний завода-изготовителя. Как правило, данные показатели не должны превышать: для легковых двигателей — 4 г; для грузовых двигателей — 15 г.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1 Тема: «Устройство кривошипно-шатунного механизма двигателей»
Практическая работа №1
Тема: «Устройство кривошипно-шатунного механизма двигателей»
Цель: Сформировать практические навыки по частичной разборке и сборке двигателей внутреннего сгорания. Рассмотреть кривошипно-шатунный механизм. Закрепить теоретические знания.
Время: 2 часа.
Оборудование и материалы.
1.Двигатели ЗМЗ 53,Камаз 740,Д 240, СМД 62.
2.Комплект инструментов.
3.Поршневая группа.
4.Обтирочный материал
5. Плакаты по устройству изучаемых деталей.
6. Учебная литература.
Теоретический обзор.
Кривошипно-шатунный механизм п р е д н а з н а ч е н для преобразования прямолинейного поступательного движения поршня в такте расширения во вращательное движение коленчатого вала, а в остальных тактах – вращательное движение коленчатого вала в прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня.
Кривошипно-шатунный механизм в сборе представлен на рис .
Цилиндр вместе с поршнем и головкой ограничивает объем, который называется камерой сгорания. Цилиндры изготовляют в виде отдельной отливки, укрепляемой на картере, или в виде сменной гильзы 8, вставляемой в вертикальные гнезда блок-картера. Материалом для цилиндров служит легированный чугун с обработанной внутренней поверхностью, называемой зеркалом цилиндров.
а – в сборе; б – гильза; в – поршень с шатуном в сборе
1, 20, 28 – шестерни; 2 – коренная шейка; 3, 18 – вкладыши коренного подшипника;
4 – шатунная шейка; 5 – шатун; 6 – поршневой палец; 7 – поршень;
8 – гильза цилиндра; 9 – блок; 10 – поршневые кольца; 11 – резиновые кольца;
12 – венец маховика; 13 – маховик; 14 – нижняя крышка шатуна; 15 – шатунный болт; 16 – маслосгонная резьба; 17 – буртик; 19 – болт крышки коренного подшипника;
21 – полость; 22 – крышка коренного подшипника; 23 – носок коленчатого вала;
24 – болт крепления шкива; 25 – пластина; 26 – шкив; 27 – шайба;
29 – камера сгорания; 30 – стопорная шайба; 31 – вкладыши; 32 – стопорное
кольцо; 33 – медное кольцо; 34 – установочный поясок;
А и Б – метки
Рисунок – Кривошипно-шатунный механизм
В поршне 7 из алюминиевого сплава различают днище, головку (уплотняющую часть), юбку (направляющую часть) и бобышки (внутренние приливы). В зависимости от принятого на двигателе способа смесеобразования, расположения клапанов и форсункок (или свечей зажигания) днище поршня бывает плоским, фасонным с выемкой или выпуклым (у пусковых двигателей).
Все детали КШМ условно делят на две группы: шатунно-поршневую группу и группу коленчатого вала. В состав первой группы входят следующие основные детали:
На внешней поверхности поршня проточены канавки для установки компрессионных (уплотняющих) и маслосъемных колец. По окружности канавок под маслосъемные кольца просверлены сквозные отверстия для отвода излишек масла в картер двигателя.
На внутренней поверхности поршня имеется два прилива — бобышки, в отверстия которых устанавливают поршневой палец 6 и стопорные кольца 32. Палец 6 соединяет поршень 7 с шатуном 5.
Шатун 5 изготовляют из высококачественной стали двутаврового сечения в виде стержня с двумя головками: верхняя головка неразъемная, а нижняя — разъемная. Съемную часть называют крышкой 14. Ее крепят шатунными болтами 15.
Для обеспечения уравновешенности двигателя комплект поршней с шатунами в сборе подбирают с минимальной разностью по массе. Разность масс поршней с шатунами в пределах комплекта не должна превышать нормируемого значения. Например, у дизеля Д-240 не более 15 г, СМД-60 не более 17 г, А-41 не более 30 г.
В состав второй группы входят:
Коленчатый вал через шатуны воспринимает усилия от поршней и преобразует их во вращающий момент, который передается через трансмиссию на ведущие движители (колеса или гусеницы), а также используется для привода различных механизмов и устройство двигателя (распределительного вала механизма газораспределения, масляного, топливного и водяного насосов, генератора, вентилятора и др.). Коленчатый вал штампуют из высококачественной стали или отливают из высокопрочного чугуна. Вал состоит из коренных 2 и шатунных шеек 4, щек, носка 23 и хвостовика. К щекам могут быть прикреплены или отлиты вместе с валом противовесы.
Маховик 13 – это массивный чугунный диск, который во время работы ДВС накапливает кинетическую энергию, необходимую для вращения коленчатого вала в течение трех подготовительных тактов.
Задание.
1.Вынуть поршень первого цилиндра вместе с шатуном.
2. Изучить устройство кривошипно-шатунного механизма.
3. Ответить на контрольные вопросы.
Порядок выполнения работы.
Выньте поршни первого цилиндра в сборе с шатуном, предварительно выполнив следующее:
поверните коленчатый вал так, чтобы поршнь первого цилиндра находился в н. м. т.;
расшплинтуйте болты крепления крышек шатунов;
отверните торцовым ключом гайки у ЗИЛ-130 и болты у СМД-62;
снимите крышки нижних головок шатунов, слегка постукивая по ним молотком; обратите внимание на метки; указывающие порядковый номер шатуна и крышки его нижней головки.
Выньте поршень вместе с шатуном.
Предварительно ознакомившись с соответствующей литературой, изучите путем внешнего осмотра и сравнения с плакатами устройство кривошипно-шатунного механизма
Собирите кривошипно-шатунный механизм в обратном порядке.
Контрольные вопросы
1.Назначение кривошипно-шатунного механизма.
2.Из какого материала изготавливаются цилиндры?
3.Из каких частей состоит поршень?
4.Что входит в шатунно-поршневую группу?
5. Назначение коленчатого вала.
8.Укажите и назовите на рисунке составляющие детали кривошипно-шатунного механизма.
Тема 12:»Кривошипно-шатунный механизм» — Автомеханик. Персональный сайт преподавателя Добровольского Е.И.
- Подробности
- Автор: Добровольский Е.И.
-
Опубликовано: 27 Октябрь 2013
Кривошипно-шатунный механизм состоит из блока цилиндров с головкой и уплотняющей прокладкой, картера, поршней, поршневых колец, поршневых пальцев, шатунов, коленчатого вала, маховика.
Блок цилиндров (рис. 1) — основная (базовая) деталь, к которой крепят детали механизмов двигателя; ее выполняют в одной отливке с картером. Цилиндры в блоке могут быть расположены в один ряд (ЗМЗ-402) или V-образно в два ряда под углом 90° (двигатели ЗМЗ-53, ЗИЛ-508 и КамАЗ-740).
Блок цилиндров с верхней частью картера двигателей ЗМЗ-53 и ЗМЗ-402 отлит из алюминиевого сплава, а двигателей ЗИЛ-508 и КамАЗ-740 — из чугуна.
Рис. 1. Блоки цилиндров двигателей:
а —восьмицилиндрового; б — четырехцилиндрового
Полость между цилиндрами и наружными стенками блока называется рубашкой охлаждения.
В блоках двигателей ЗМЗ-53, ЗИЛ-508, КамАЗ-740 и ЗМЗ-402 цилиндры выполнены в виде вставных чугунных гильз, омываемых охлаждающей жидкостью; такие гильзы называют мокрыми (рис.2, в, г, д).
Рис.2. Схемы цилиндров двигателей: а – с короткой сухой вставкой; б – с сухой гильзой; в – д – с мокрыми гильзами; 1 – блок; 2 – рубашка охлаждения; 3 – «сухая» вставка; 4 – прокладка; 5 – «сухая» гильза; 6 – бурт; 7 – сменная «мокрая» гильза; 8 – резиновое кольцо; 9 – медная прокладка
Тщательно обработанная внутренняя поверхность гильзы цилиндра, направляющая движение поршня, называется зеркалом. Для увеличения срока службы в верхнюю часть гильзы запрессовывают короткие тонкостенные вставки из кислотоупорного чугуна (рис.2, а). Гильзы свободно вставляют в гнезда блока и уплотняют снизу медными 9 или резиновыми прокладками (кольцами) 8 и сверху прокладкой головки цилиндров (рис.6).
При установке гильз в блоки цилиндров двигателей ЗМЗ-53 и ЗМЗ-402 подбирают комплект медных уплотнительных колец так, чтобы гильза выступала над плоскостью разъема блока на 0,02 — 0,10 мм; этим достигают надежного уплотнения гильз при установке головок цилиндров.
Блок цилиндров двигателя ЗМЗ-402 имеет одну головку, в блоках цилиндров V-образных двигателей ЗМЗ-53 и ЗИЛ-508— по две головки (рис.3), в двигателе КамАЗ-740 каждый цилиндр имеет отдельную головку (рис.4).
Головки блока карбюраторных двигателей изготовлены из алюминиевого сплава. Этот сплав теплопроводнее чугуна, следовательно, от головок быстрее отводится теплота. В результате улучшаются условия протекания рабочего процесса в цилиндрах двигателя. В головках размещены камеры сгорания и имеются резьбовые отверстия для свечей зажигания (только у карбюраторных двигателей). У двигателя КамАЗ-740 камера сгорания выполнена в днище поршня. Стенки камер сгорания окружены рубашкой охлаждения.
Сверху на головке цилиндров закреплены детали газораспределительного механизма.
Во впускные и выпускные каналы отливки головки запрессованы вставные седла и направляющие втулки клапанов.
Рис.3. Головка блока цилиндров двигателя ЗИЛ-508
Рис.4. Головка блока цилиндров двигателя КамАЗ-740
Головка цилиндров сверху закрыта штампованной или литой крышкой (рис.5), для уплотнения между ними ставят прокладку из маслостойкой резины.
Рис.5.Крышка головки цилиндров двигателя КамАЗ-740
Крепят головку к блоку болтами или шпильками с гайками. Прокладка между блоком цилиндров и головкой создает герметичность; в двигателях ЗМЗ-53 и ЗМЗ-402она сталеасбестовая (рис.6), в двигателях КамАЗ-740 — стальная.
Рис.6.Прокладка под головку двигателя ЗИЛ-508
Картер, выполненный в одной отливке с блоком, имеет несколько усиленных ребрами перегородок, в которых расположены коренные подшипники коленчатого вала и просверлены отверстия для опорных шеек распределительного вала. Снизу к картеру прикрепляют поддон (рис.7). Место соединения картера и поддона уплотнено прокладкой.
Рис.7. Поддон
Поршень 6 (рис. 8) воспринимает при рабочем ходе силу давления газов и передает ее через шатун 10 коленчатому валу, а также совершает вспомогательные такты.
Верхняя часть поршня, называемая головкой, снизу усилена ребрами. По окружности головки проточены канавки для установки поршневых колец. Нижняя, направляющая часть поршня (юбка) снабжена приливами (бобышками) с отверстиями, в которые устанавливают поршневой палец.
Поршни отливают из алюминиевого сплава, обладающего малой плотностью и хорошей теплопроводностью. В поршни двигателей ЗИЛ-508 и КамАЗ-740 заделывают чугунную вставку, в которой протачивают канавку для верхнего кольца, что повышает долговечность поршня.
В верхней части головки поршня некоторых двигателей протачивают узкую канавку, уменьшающую передачу теплоты к верхнему кольцу.
Поршень устанавливают в цилиндре с зазором, для того чтобы при нагревании поршня не происходило заедания. Зазор между поршнем и зеркалом цилиндра уплотняют поршневыми кольцами. Юбку выполняют в виде эллипса, большая ось которого расположена перпендикулярно оси поршневого пальца. Такая форма юбки предотвращает стук при холодном двигателе и заседание в результате ее округления при нагреве. В отверстии для поршневого пальца имеются канавки для стопорных колец.
В выемки юбок поршней изучаемых двигателей проходят противовесы коленчатого вала.
Дополнительно для предотвращения заедания поршней в цилиндрах на их юбках делают Т- или П-образные прорези. Благодаря этому при расширении металла диаметры поршней не увеличиваются.
Поверхность юбки поршней двигателей ЗМЗ-53, ЗИЛ-508 иЗМЗ-402 покрывают слоем олова, а двигателей КамАЗ-740 — коллоидно-графитовой смесью, что улучшает приработку и уменьшает износ.
Рис. 8. Поршень, шатун, кольца и палец:
1 — горизонтальный расширитель; 2 — маслосъемное кольцо; 3 — нижнее компрессионное кольцо; 4 — среднее компрессионное кольцо; 5 — верхнее компрессионное кольцо; 6 — поршень; 7 — стопорные кольца; 8—поршневой палец; 9 — втулка верхней головки шатуна; 10 — шатун; 11— крышка нижней головки шатуна; 12 — вкладыши нижней головки шатуна; 13, 14 — болты крепления крышки нижней головки шатуна.
Для правильной сборки поршня с шатуном на днищах головок поршней двигателя ЗИЛ-508 выполнена лыска, на боковой поверхности поршней двигателей ЗМЗ-53 у отверстия бобышки — надпись «Вперед», на боковой стенке поршней двигателей ЗМЗ-402 — надпись «Назад».
Поршневые кольца компрессионные 3, 4, 5 и маслосъемные 2 (рис.8)изготовляют из чугуна или стали; у колец выполнен разрез («замок»). В свободном состоянии диаметр колец больше диаметра цилиндра. При установке поршней в цилиндры кольца сжимают, благодаря чему они за счет своей упругости плотно прилегают к стенкам цилиндров.
Компрессионные кольца уменьшают прорыв газов из цилиндра в картер.
Верхнее компрессионное кольцо (у двигателей ЗИЛ-508 два кольца) для повышения износостойкости покрывают слоем хрома, поверхность остальных колец для лучшей прирабатываемости— слоем олова.
Маслосъемное кольцо снимает излишки масла со стенок цилиндра.
На поршнях всех карбюраторных двигателей ставят по одному маслосъемному кольцу. В канавке для этого кольца выполнены сквозные отверстия.
Маслосъемное кольцо двигателя ЗМЗ-53 — чугунное, имеет сквозные прорези для съема и отвода масла. У двигателей ЗИЛ-508 и ЗМЗ-402 маслосъемное кольцо состоит из четырех стальных деталей — двух плоских колец, осевого и радиального расширителей, у двигателя КамАЗ-740 оно имеет коробчатое сечение. Рабочая поверхность колец покрыта хромом, у КамАЗ-740 — молибденом.
Кольца устанавливают на поршень разрезами в разные стороны. Благодаря фаскам кольца сильнее прижимаются к стенкам цилиндра и быстрее прирабатываются.
Поршневой палец 8 (рис.8) стальной, трубчатый. Он соединяет поршень с шатуном. Поверхность пальца закалена с нагревом токами высокой частоты (ТВЧ). При работе палец проворачивается в бобышках поршня и втулке верхней головки шатуна; при такой установке палец называют плавающим. От осевого смещения палец удерживается стопорными кольцами, установленными в выточках бобышек поршней.
Шатун 10 ( рис.8) передает при рабочем ходе силу от поршня кривошипу коленчатого вала, а при вспомогательных тактах — от кривошипа поршню.
Шатун выполнен из стали. Он состоит из стержня двутаврового сечения, верхней неразъемной головки с бронзовой втулкой 9 для поршневого пальца и нижней разъемной головки, закрепляемой на шатунной шейке коленчатого вала. Для направленного разбрызгивания масла на стенки цилиндра в нижней головке шатуна выполнено отверстие. Для уменьшения трения между шейкой вала и нижней головкой шатуна в нее вставляют тонкостенные вкладыши 12, образующие шатунный подшипник.
У двигателей ЗМЗ-53 и ЗМЗ-402 вкладыши биметаллические, состоящие из стальной ленты с нанесенным на нее антифрикционным сплавом алюминия с медью и оловом. У двигателей ЗИЛ-508 вкладыш триметаллический, изготовленный из стальной ленты, на которую нанесен медноникелевый подслой, покрытый антифрикционным сплавом СОС-6-6, у вкладышей двигателя КамАЗ-740 покрытие трехслойное с рабочим слоем из свинцовой бронзы. От проворачивания в головке шатуна вкладыши удерживаются выштампованными на них выступами (рис.9).
Рис.9.Конструкция вкладышей
Обе части нижней головки шатуна скреплены двумя болтами с гайками, которые стопорятся шплинтами или при помощи контргаек, штампованных из листовой стали (например, в ЗМЗ-402). Номера, выбитые на головке и крышке шатуна, обращены в одну сторону.
Коленчатый вал (рис. 10) воспринимает силы у шатунов и преобразует их в крутящий момент, передаваемый механизмам трансмиссии через маховик.
Рис.10. Вал коленчатый: 1 — коренные шейки; 2 – щеки коленвала; 3 – шатунные шейки; 4 — противовесы
Коленчатый вал двигателей ЗМЗ-53 и ЗМЗ-402 литой из легированного чугуна, а двигателей ЗИЛ-508 и КамАЗ-740 — кованый, стальной.
Вал состоит из коренных 1 и шатунных шеек 3, соединенных щёками 2, продолжением которых являются противовесы 4, разгружающие коренные подшипники от инерционных нагрузок. С этой же целью шатунные шейки сделаны полыми.
У изучаемых двигателей коленчатый вал пятиопорный, т. е. имеет пять коренных подшипников, в которых установлены вкладыши, изготовленные из такого же материала, как и шатунные. Чугунные крышки подшипников крепят к блоку двумя или четырьмя болтами и шплинтуют.
Шатунные шейки, число которых у рядных двигателей равно числу цилиндров, у четырехцилиндровых двигателей расположены попарно под углом 180°.
К каждой шатунной шейке коленчатого вала V-образных двигателей крепят по два шатуна, соединяющие ее соответственно с поршнями правого и левого рядов цилиндров. Поэтому шатунных шеек у таких двигателей вдвое меньше числа цилиндров. У восьмицилиндровых V-образных двигателей шатунные шейки располагают под углом 90° друг к другу.
Масло от коренных подшипников к шатунным поступает через каналы в щеках вала и грязеуловители, закрытые пробками.
На переднем конце коленчатого вала крепят распределительную шестерню и шкив привода вентилятора, а в торец вала вворачивают храповик, используемый для проворачивания коленчатого вала пусковой рукояткой. Осевое перемещение вала ограничивают сталебаббитовые кольца, установленные в переднем коренном подшипнике, или сталеалюминиевые полукольца, установленные в выточке задней коренной опоры (КамАЗ-740). К фланцу заднего конца коленчатого вала крепят маховик.
У многих двигателей вытекание масла из картера в местах выхода коленчатого вала предотвращает маслоотбрасывающий буртик, маслоотгонная резьба на его заднем конце и маслоотражатель на переднем конце. Кроме того, места выхода вала уплотняют сальниками.
Маховик — чугунный диск с тяжелым ободом (рис.11). Он увеличивает момент инерции коленчатого вала и этим повышает плавность работы, облегчает пуск двигателя и трогание автомобиля с места. На ободе маховика напрессован зубчатый венец для пуска двигателя от стартера. Маховик крепят несимметрично расположенными болтами, которые должны быть затянуты с моментом 140 — 150 Н-м (14…15 кгс • м) и зашплинтованы.
Рис.11. Маховик
Крепление двигателя к раме или подрамнику должно быть надежным, но упругим, чтобы вибрация двигателя не передавалась кузову, а перекосы рамы при движении не вызывали повреждения деталей креплений. Для этого между опорными лапами двигателя и рамой помещают резиновые подушки.
Двигатель ЗМЗ-402 крепят в трех точках: две — в передней части двигателя по его сторонам, одна — сзади под задней крышкой коробки передач.
Двигатель ЗМЗ-53 крепят в четырех точках: спереди штампованными кронштейнами, привернутыми к блоку цилиндров, сзади двумя приливами картера сцепления. Двигатель КамАЗ-740 также крепится в четырех точках.
Двигатель ЗИЛ-508 имеет три точки крепления: передней опорой служит кронштейн, установленный под крышкой распределительных шестерен, задними опорами — лапы картера сцепления, от продольного смещения двигатель ЗИЛ-508 удерживается тягой, соединенной с поперечиной рамы.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ:
1. Пузанков А.Г. Автомобили: устройство и техническое обслуживание. — М.: Академия, 2007. — 640 с.
2. Морозов Н.Д. и др. Устройство и ремонт автомобилей. Учебник. Изд.2-е,перераб. и доп. М.,»Высшая школа», 1972. -304 с.
3. Иллюстрации, находящиеся в сети Интернет в свободном доступе.
4. Материалы сайта: mustangs.ru/
- Подробности
-
Просмотров: 1157
Шатун | History Wiki
Файл: Поршень и шатун.jpg Поршень(вверху) и шатун от типичного автомобильного двигателя (масштаб в сантиметрах)
В поршневом двигателе шатун или шатун соединяет поршень с кривошип или коленчатый вал.
История []
Свидетельства наличия шатуна появляются на лесопилке в Иераполе (Малая Азия) в конце III века. Он также появляется на двух лесопильных заводах VI века, раскопанных в Эфесе, Малая Азия, и Герасе, Иордания. [1]
В Китае в 5 веке появились кривошипно-шатунные механизмы, а в 6-м веке — кривошипно-шатунные механизмы со штоком поршня. [2]
Где-то между 1174 и 1206 годами арабский изобретатель и инженер Аль-Джазари изобрел машину, которая впервые включала шатун с коленчатым валом, чтобы перекачивать воду как часть водоподъемной машины. [3] [4]
Двигатели внутреннего сгорания []
Файл: Схема четырехтактного двигателя.jpgКомпоненты типичного четырехтактного поршневого двигателя DOHC. (E) Выпускной распределительный вал, (I) Впускной распределительный вал, (S) Свеча зажигания, (V) Клапаны, (P) Поршень, (R) Шатун, (C) Коленчатый вал, (W) Водяная рубашка для потока охлаждающей жидкости.
Файл: Неисправный поршень и шатун.jpgОтказ шатуна — одна из наиболее частых причин катастрофического отказа двигателя.
В современных автомобильных двигателях внутреннего сгорания шатуны чаще всего изготавливаются из стали для серийных двигателей, но могут быть из алюминия (для легкости и способности поглощать сильные удары за счет долговечности) или титана (для комбинации прочности и легкости за счет доступности) для двигателей с высокими рабочими характеристиками или из чугуна для таких применений, как мотороллеры.Они не закреплены жестко на обоих концах, поэтому угол между шатуном и поршнем может изменяться по мере того, как шток перемещается вверх и вниз и вращается вокруг коленчатого вала. Шатуны, особенно в гоночных двигателях, можно назвать шатунами «заготовок», если они изготовлены из цельной металлической заготовки, а не отливаются.
Узкий конец прикрепляется к поршневому пальцу, поршневому пальцу (обычный британский термин) или наручному пальцу, который в настоящее время чаще всего запрессовывается в шатун, но может поворачиваться в поршне, конструкция «плавающего наручного пальца» .Головка шатуна соединяется с шейкой подшипника на ходу кривошипа, работая на сменных вкладышах подшипника, доступных через болты шатуна , которые удерживают «крышку» подшипника на головке шатуна; Обычно в подшипнике и большом конце шатуна просверливается точечное отверстие, так что смазывающее моторное масло под давлением брызгает на упорную сторону стенки цилиндра для смазывания хода поршней и поршневых колец.
Шатун находится под огромным напряжением от возвратно-поступательной нагрузки, представленной поршнем, фактически растягиваясь и сжимаясь при каждом обороте, и нагрузка увеличивается до третьей степени с увеличением частоты вращения двигателя.Отказ шатуна, обычно называемый «выбросом шатуна», является одной из наиболее распространенных причин катастрофического отказа двигателя в автомобилях, поскольку часто сломанный стержень проходит через боковую часть картера, что приводит к неисправности двигателя; это может быть результатом усталости рядом с физическим дефектом штока, нарушения смазки в подшипнике из-за неправильного обслуживания или из-за выхода из строя болтов штока из-за дефекта, неправильной затяжки или повторного использования уже использованных (подвергнутых нагрузке) болтов, если это не так. рекомендуемые.Несмотря на то, что они часто возникают на телевизионных соревнованиях по автомобильным соревнованиям, такие сбои довольно редко встречаются на серийных автомобилях при обычной повседневной вождении. Это связано с тем, что производимые автозапчасти имеют гораздо больший коэффициент безопасности и часто более систематический контроль качества.
При создании двигателя с высокими рабочими характеристиками большое внимание уделяется шатунам, устранению концентраторов напряжений с помощью таких методов, как шлифование краев стержня до гладкого радиуса, дробеструйное упрочнение для создания сжимающих поверхностных напряжений (для предотвращения образования трещин), балансировка всех узлов шатуна / поршня на один и тот же вес и магнафлюкс, чтобы выявить в противном случае небольшие трещины, которые могут привести к выходу штока из строя под напряжением.Кроме того, большое внимание уделяется затяжке болтов шатуна с точным указанным значением; часто эти болты необходимо заменить, а не использовать повторно. Большой конец штока изготавливается как единое целое и разрезается или раскалывается надвое, чтобы обеспечить точную посадку вокруг вкладыша подшипника большого конца. Следовательно, заглушки шатунов не являются взаимозаменяемыми между шатунами, и при восстановлении двигателя необходимо следить за тем, чтобы заглушки разных шатунов не перепутались. Как на шатуне, так и на крышке подшипника обычно тиснится соответствующий номер позиции в блоке цилиндров.
Последние двигатели, такие как 4,6-литровый двигатель Ford и 2,0-литровый двигатель Chrysler, имеют шатуны, изготовленные с использованием порошковой металлургии, что позволяет более точно контролировать размер и вес при меньшем количестве механической обработки и меньшем количестве лишней массы, которую необходимо обработать для балансировки. Затем крышка отделяется от стержня в процессе разрушения, что приводит к неровной поверхности сопряжения из-за зерна металлического порошка. Это гарантирует, что при повторной сборке крышка будет идеально расположена по отношению к штоку, по сравнению с небольшими перекосами, которые могут возникнуть, если обе сопрягаемые поверхности будут плоскими.
Основным источником износа двигателя является боковое усилие, прилагаемое к поршню через шатун коленчатым валом, которое обычно изнашивает цилиндр, приобретая овальное поперечное сечение, а не круглое, что делает невозможным правильное уплотнение поршневых колец относительно вала. стенки цилиндров. Геометрически видно, что более длинные шатуны уменьшают величину этой боковой силы и, следовательно, увеличивают срок службы двигателя. Однако для данного блока цилиндров сумма длины шатуна и хода поршня представляет собой фиксированное число, определяемое фиксированным расстоянием между осью коленчатого вала и верхней частью блока цилиндров, где крепится головка блока цилиндров; таким образом, для данного блока цилиндров более длинный ход поршня, обеспечивающий больший рабочий объем и мощность двигателя, требует более короткого шатуна (или поршня с меньшей высотой сжатия), что приводит к ускоренному износу цилиндра.
Составные стержни []
Многоцилиндровые многорядные двигатели, такие как V-12, имеют мало места для многих шатунных шейек на ограниченной длине коленчатого вала. Это трудный для решения компромисс, и его последствия часто приводили к отказу двигателей (Sunbeam Arab, Rolls-Royce Vulture).
Самым простым решением, почти универсальным для двигателей дорожных автомобилей, является использование простых стержней, в которых цилиндры с обоих сторон имеют общую цапфу. Это требует, чтобы стержневые подшипники были на уже , что увеличивает нагрузку на подшипник и увеличивает риск выхода из строя высокопроизводительного двигателя.Это также означает, что противоположные цилиндры не совсем выровнены друг с другом.
Файл: Renault 190HP conrods fig5.jpgШарнирно-сочлененные шатуны в авиадвигателе времен Первой мировой войны
В некоторых типах двигателей используются ведущие / ведомые стержни, а не простой тип, показанный на рисунке выше. Ведущий шток несет один или несколько кольцевых штифтов, к которым болтами прикреплены большие концы ведомых штанг гораздо меньшего размера на других цилиндрах. Радиальные двигатели обычно имеют главный шток для одного цилиндра и подчиненные штоки для всех других цилиндров в том же ряду.В некоторых конструкциях V-образных двигателей используется шток ведущий / ведомый для каждой пары противоположных цилиндров. Недостатком этого является то, что ход вспомогательной штанги немного короче, чем ход ведущей, что увеличивает вибрацию в V-образном двигателе, что катастрофически характерно для Sunbeam Arab.
Обычным решением для высокопроизводительных авиадвигателей является «раздвоенный» шатун. Один стержень разделен на две части на большом конце, а другой утончен, чтобы поместиться в эту вилку. Журнал по-прежнему используется между цилиндрами.Rolls-Royce Merlin использовал этот стиль «вилки и лезвия».
Паровые двигатели []
Файл: 60163 Шатуны Tornado.jpg60163 Шатуны Tornado
В паровозах кривошипные штифты обычно устанавливаются непосредственно на одной или нескольких парах ведущих колес, а ось этих колес служит коленчатым валом. Шатуны, также называемые коренными шатунами ( в практике США ), проходят между кривошипными штифтами и крейцкопфами, где они соединяются с поршневыми штоками.Крейцкопфы или направляющие ствола также используются в больших дизельных двигателях, изготовленных для морских перевозок. Подобные штанги между ведущими колесами называются стяжными тягами ( в британской практике ).
Шатуны небольших паровозов обычно имеют прямоугольное сечение, но на небольших локомотивах иногда используются стержни морского типа с круглым сечением. Стивен Левин, который строил как локомотивы, так и судовые двигатели, часто использовал круглые стержни.У компании Gresley A4 Pacifics, такой как Mallard, был шатун из легированной стали с перегородкой толщиной всего 3/8 дюйма.
На пароходах Western Rivers шатуны правильно называются питманов , а иногда неправильно называются рычагами самосвалов.
Примечания []
- ↑ Ritti, Grewe & Kessener 2007, стр. 161
- ↑ 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.
- ↑ Ахмад И Хассан, Система кривошипно-шатун в непрерывно вращающейся машине
- ↑ Салли Ганчи, Сара Ганчер (2009), Ислам и наука, медицина и технологии , The Rosen Publishing Group, стр. 41, ISBN 1435850661
Источники []
- Ритти, Туллия; Греве, Клаус; Кессенер, Пол (2007), «Рельеф водяной каменной пилы на саркофаге в Иераполе и его последствия», Журнал римской археологии 20 : 138–163
См. Также []
- Детали паровоза
Внешние ссылки []
| ||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
Шатун | История Wiki
Файл: Поршень и шатун.jpgпоршень (вверху) и шатун типичного автомобильного двигателя (шкала в сантиметрах)
В поршневом двигателе шатун или шатун соединяет поршень с кривошипом или коленчатым валом.
История []
Свидетельства наличия шатуна появляются на лесопилке в Иераполе (Малая Азия) в конце III века. Он также появляется на двух лесопильных заводах VI века, раскопанных в Эфесе, Малая Азия, и Герасе, Иордания. [1]
В Китае в 5 веке появились кривошипно-шатунные механизмы, а в 6-м веке — кривошипно-шатунные механизмы со штоком поршня. [2]
Где-то между 1174 и 1206 годами арабский изобретатель и инженер Аль-Джазари изобрел машину, которая впервые включала шатун с коленчатым валом, чтобы перекачивать воду как часть водоподъемной машины. [3] [4]
Двигатели внутреннего сгорания []
Файл: Четырехтактный двигатель diagram.jpgКомпоненты типичного четырехтактного поршневого двигателя DOHC. (E) Выпускной распределительный вал, (I) Впускной распределительный вал, (S) Свеча зажигания, (V) Клапаны, (P) Поршень, (R) Шатун, (C) Коленчатый вал, (W) Водяная рубашка для потока охлаждающей жидкости.
Файл: Неисправный поршень и шатун.jpgОтказ шатуна — одна из наиболее частых причин катастрофического отказа двигателя.
В современных автомобильных двигателях внутреннего сгорания шатуны чаще всего изготавливаются из стали для серийных двигателей, но могут быть из алюминия (для легкости и способности поглощать сильные удары за счет долговечности) или титана (для комбинации прочности и легкости за счет доступности) для двигателей с высокими рабочими характеристиками или из чугуна для таких применений, как мотороллеры.Они не закреплены жестко на обоих концах, поэтому угол между шатуном и поршнем может изменяться по мере того, как шток перемещается вверх и вниз и вращается вокруг коленчатого вала. Шатуны, особенно в гоночных двигателях, можно назвать шатунами «заготовок», если они изготовлены из цельной металлической заготовки, а не отливаются.
Узкий конец прикрепляется к поршневому пальцу, поршневому пальцу (обычный британский термин) или наручному пальцу, который в настоящее время чаще всего запрессовывается в шатун, но может поворачиваться в поршне, конструкция «плавающего наручного пальца» .Головка шатуна соединяется с шейкой подшипника на ходу кривошипа, работая на сменных вкладышах подшипника, доступных через болты шатуна , которые удерживают «крышку» подшипника на головке шатуна; Обычно в подшипнике и большом конце шатуна просверливается точечное отверстие, так что смазывающее моторное масло под давлением брызгает на упорную сторону стенки цилиндра для смазывания хода поршней и поршневых колец.
Шатун находится под огромным напряжением от возвратно-поступательной нагрузки, представленной поршнем, фактически растягиваясь и сжимаясь при каждом обороте, и нагрузка увеличивается до третьей степени с увеличением частоты вращения двигателя.Отказ шатуна, обычно называемый «выбросом шатуна», является одной из наиболее распространенных причин катастрофического отказа двигателя в автомобилях, поскольку часто сломанный стержень проходит через боковую часть картера, что приводит к неисправности двигателя; это может быть результатом усталости рядом с физическим дефектом штока, нарушения смазки в подшипнике из-за неправильного обслуживания или из-за выхода из строя болтов штока из-за дефекта, неправильной затяжки или повторного использования уже использованных (подвергнутых нагрузке) болтов, если это не так. рекомендуемые.Несмотря на то, что они часто возникают на телевизионных соревнованиях по автомобильным соревнованиям, такие сбои довольно редко встречаются на серийных автомобилях при обычной повседневной вождении. Это связано с тем, что производимые автозапчасти имеют гораздо больший коэффициент безопасности и часто более систематический контроль качества.
При создании двигателя с высокими рабочими характеристиками большое внимание уделяется шатунам, устранению концентраторов напряжений с помощью таких методов, как шлифование краев стержня до гладкого радиуса, дробеструйное упрочнение для создания сжимающих поверхностных напряжений (для предотвращения образования трещин), балансировка всех узлов шатуна / поршня на один и тот же вес и магнафлюкс, чтобы выявить в противном случае небольшие трещины, которые могут привести к выходу штока из строя под напряжением.Кроме того, большое внимание уделяется затяжке болтов шатуна с точным указанным значением; часто эти болты необходимо заменить, а не использовать повторно. Большой конец штока изготавливается как единое целое и разрезается или раскалывается надвое, чтобы обеспечить точную посадку вокруг вкладыша подшипника большого конца. Следовательно, заглушки шатунов не являются взаимозаменяемыми между шатунами, и при восстановлении двигателя необходимо следить за тем, чтобы заглушки разных шатунов не перепутались. Как на шатуне, так и на крышке подшипника обычно тиснится соответствующий номер позиции в блоке цилиндров.
Последние двигатели, такие как 4,6-литровый двигатель Ford и 2,0-литровый двигатель Chrysler, имеют шатуны, изготовленные с использованием порошковой металлургии, что позволяет более точно контролировать размер и вес при меньшем количестве механической обработки и меньшем количестве лишней массы, которую необходимо обработать для балансировки. Затем крышка отделяется от стержня в процессе разрушения, что приводит к неровной поверхности сопряжения из-за зерна металлического порошка. Это гарантирует, что при повторной сборке крышка будет идеально расположена по отношению к штоку, по сравнению с небольшими перекосами, которые могут возникнуть, если обе сопрягаемые поверхности будут плоскими.
Основным источником износа двигателя является боковое усилие, прилагаемое к поршню через шатун коленчатым валом, которое обычно изнашивает цилиндр, приобретая овальное поперечное сечение, а не круглое, что делает невозможным правильное уплотнение поршневых колец относительно вала. стенки цилиндров. Геометрически видно, что более длинные шатуны уменьшают величину этой боковой силы и, следовательно, увеличивают срок службы двигателя. Однако для данного блока цилиндров сумма длины шатуна и хода поршня представляет собой фиксированное число, определяемое фиксированным расстоянием между осью коленчатого вала и верхней частью блока цилиндров, где крепится головка блока цилиндров; таким образом, для данного блока цилиндров более длинный ход поршня, обеспечивающий больший рабочий объем и мощность двигателя, требует более короткого шатуна (или поршня с меньшей высотой сжатия), что приводит к ускоренному износу цилиндра.
Составные стержни []
Многоцилиндровые многорядные двигатели, такие как V-12, имеют мало места для многих шатунных шейек на ограниченной длине коленчатого вала. Это трудный для решения компромисс, и его последствия часто приводили к отказу двигателей (Sunbeam Arab, Rolls-Royce Vulture).
Самым простым решением, почти универсальным для двигателей дорожных автомобилей, является использование простых стержней, в которых цилиндры с обоих сторон имеют общую цапфу. Это требует, чтобы стержневые подшипники были на уже , что увеличивает нагрузку на подшипник и увеличивает риск выхода из строя высокопроизводительного двигателя.Это также означает, что противоположные цилиндры не совсем выровнены друг с другом.
Файл: Renault 190HP conrods fig5.jpgШарнирно-сочлененные шатуны в авиадвигателе времен Первой мировой войны
В некоторых типах двигателей используются ведущие / ведомые стержни, а не простой тип, показанный на рисунке выше. Ведущий шток несет один или несколько кольцевых штифтов, к которым болтами прикреплены большие концы ведомых штанг гораздо меньшего размера на других цилиндрах. Радиальные двигатели обычно имеют главный шток для одного цилиндра и подчиненные штоки для всех других цилиндров в том же ряду.В некоторых конструкциях V-образных двигателей используется шток ведущий / ведомый для каждой пары противоположных цилиндров. Недостатком этого является то, что ход вспомогательной штанги немного короче, чем ход ведущей, что увеличивает вибрацию в V-образном двигателе, что катастрофически характерно для Sunbeam Arab.
Обычным решением для высокопроизводительных авиадвигателей является «раздвоенный» шатун. Один стержень разделен на две части на большом конце, а другой утончен, чтобы поместиться в эту вилку. Журнал по-прежнему используется между цилиндрами.Rolls-Royce Merlin использовал этот стиль «вилки и лезвия».
Паровые двигатели []
Файл: 60163 Шатуны Tornado.jpg60163 Шатуны Tornado
В паровозах кривошипные штифты обычно устанавливаются непосредственно на одной или нескольких парах ведущих колес, а ось этих колес служит коленчатым валом. Шатуны, также называемые коренными шатунами ( в практике США ), проходят между кривошипными штифтами и крейцкопфами, где они соединяются с поршневыми штоками.Крейцкопфы или направляющие ствола также используются в больших дизельных двигателях, изготовленных для морских перевозок. Подобные штанги между ведущими колесами называются стяжными тягами ( в британской практике ).
Шатуны небольших паровозов обычно имеют прямоугольное сечение, но на небольших локомотивах иногда используются стержни морского типа с круглым сечением. Стивен Левин, который строил как локомотивы, так и судовые двигатели, часто использовал круглые стержни.У компании Gresley A4 Pacifics, такой как Mallard, был шатун из легированной стали с перегородкой толщиной всего 3/8 дюйма.
На пароходах Western Rivers шатуны правильно называются питманов , а иногда неправильно называются рычагами самосвалов.
Примечания []
- ↑ Ritti, Grewe & Kessener 2007, стр. 161
- ↑ 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.
- ↑ Ахмад И Хассан, Система кривошипно-шатун в непрерывно вращающейся машине
- ↑ Салли Ганчи, Сара Ганчер (2009), Ислам и наука, медицина и технологии , The Rosen Publishing Group, стр. 41, ISBN 1435850661
Источники []
- Ритти, Туллия; Греве, Клаус; Кессенер, Пол (2007), «Рельеф водяной каменной пилы на саркофаге в Иераполе и его последствия», Журнал римской археологии 20 : 138–163
См. Также []
- Детали паровоза
Внешние ссылки []
| ||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
Шатун | История Wiki
Файл: Поршень и шатун.jpgпоршень (вверху) и шатун типичного автомобильного двигателя (шкала в сантиметрах)
В поршневом двигателе шатун или шатун соединяет поршень с кривошипом или коленчатым валом.
История []
Свидетельства наличия шатуна появляются на лесопилке в Иераполе (Малая Азия) в конце III века. Он также появляется на двух лесопильных заводах VI века, раскопанных в Эфесе, Малая Азия, и Герасе, Иордания. [1]
В Китае в 5 веке появились кривошипно-шатунные механизмы, а в 6-м веке — кривошипно-шатунные механизмы со штоком поршня. [2]
Где-то между 1174 и 1206 годами арабский изобретатель и инженер Аль-Джазари изобрел машину, которая впервые включала шатун с коленчатым валом, чтобы перекачивать воду как часть водоподъемной машины. [3] [4]
Двигатели внутреннего сгорания []
Файл: Четырехтактный двигатель diagram.jpgКомпоненты типичного четырехтактного поршневого двигателя DOHC. (E) Выпускной распределительный вал, (I) Впускной распределительный вал, (S) Свеча зажигания, (V) Клапаны, (P) Поршень, (R) Шатун, (C) Коленчатый вал, (W) Водяная рубашка для потока охлаждающей жидкости.
Файл: Неисправный поршень и шатун.jpgОтказ шатуна — одна из наиболее частых причин катастрофического отказа двигателя.
В современных автомобильных двигателях внутреннего сгорания шатуны чаще всего изготавливаются из стали для серийных двигателей, но могут быть из алюминия (для легкости и способности поглощать сильные удары за счет долговечности) или титана (для комбинации прочности и легкости за счет доступности) для двигателей с высокими рабочими характеристиками или из чугуна для таких применений, как мотороллеры.Они не закреплены жестко на обоих концах, поэтому угол между шатуном и поршнем может изменяться по мере того, как шток перемещается вверх и вниз и вращается вокруг коленчатого вала. Шатуны, особенно в гоночных двигателях, можно назвать шатунами «заготовок», если они изготовлены из цельной металлической заготовки, а не отливаются.
Узкий конец прикрепляется к поршневому пальцу, поршневому пальцу (обычный британский термин) или наручному пальцу, который в настоящее время чаще всего запрессовывается в шатун, но может поворачиваться в поршне, конструкция «плавающего наручного пальца» .Головка шатуна соединяется с шейкой подшипника на ходу кривошипа, работая на сменных вкладышах подшипника, доступных через болты шатуна , которые удерживают «крышку» подшипника на головке шатуна; Обычно в подшипнике и большом конце шатуна просверливается точечное отверстие, так что смазывающее моторное масло под давлением брызгает на упорную сторону стенки цилиндра для смазывания хода поршней и поршневых колец.
Шатун находится под огромным напряжением от возвратно-поступательной нагрузки, представленной поршнем, фактически растягиваясь и сжимаясь при каждом обороте, и нагрузка увеличивается до третьей степени с увеличением частоты вращения двигателя.Отказ шатуна, обычно называемый «выбросом шатуна», является одной из наиболее распространенных причин катастрофического отказа двигателя в автомобилях, поскольку часто сломанный стержень проходит через боковую часть картера, что приводит к неисправности двигателя; это может быть результатом усталости рядом с физическим дефектом штока, нарушения смазки в подшипнике из-за неправильного обслуживания или из-за выхода из строя болтов штока из-за дефекта, неправильной затяжки или повторного использования уже использованных (подвергнутых нагрузке) болтов, если это не так. рекомендуемые.Несмотря на то, что они часто возникают на телевизионных соревнованиях по автомобильным соревнованиям, такие сбои довольно редко встречаются на серийных автомобилях при обычной повседневной вождении. Это связано с тем, что производимые автозапчасти имеют гораздо больший коэффициент безопасности и часто более систематический контроль качества.
При создании двигателя с высокими рабочими характеристиками большое внимание уделяется шатунам, устранению концентраторов напряжений с помощью таких методов, как шлифование краев стержня до гладкого радиуса, дробеструйное упрочнение для создания сжимающих поверхностных напряжений (для предотвращения образования трещин), балансировка всех узлов шатуна / поршня на один и тот же вес и магнафлюкс, чтобы выявить в противном случае небольшие трещины, которые могут привести к выходу штока из строя под напряжением.Кроме того, большое внимание уделяется затяжке болтов шатуна с точным указанным значением; часто эти болты необходимо заменить, а не использовать повторно. Большой конец штока изготавливается как единое целое и разрезается или раскалывается надвое, чтобы обеспечить точную посадку вокруг вкладыша подшипника большого конца. Следовательно, заглушки шатунов не являются взаимозаменяемыми между шатунами, и при восстановлении двигателя необходимо следить за тем, чтобы заглушки разных шатунов не перепутались. Как на шатуне, так и на крышке подшипника обычно тиснится соответствующий номер позиции в блоке цилиндров.
Последние двигатели, такие как 4,6-литровый двигатель Ford и 2,0-литровый двигатель Chrysler, имеют шатуны, изготовленные с использованием порошковой металлургии, что позволяет более точно контролировать размер и вес при меньшем количестве механической обработки и меньшем количестве лишней массы, которую необходимо обработать для балансировки. Затем крышка отделяется от стержня в процессе разрушения, что приводит к неровной поверхности сопряжения из-за зерна металлического порошка. Это гарантирует, что при повторной сборке крышка будет идеально расположена по отношению к штоку, по сравнению с небольшими перекосами, которые могут возникнуть, если обе сопрягаемые поверхности будут плоскими.
Основным источником износа двигателя является боковое усилие, прилагаемое к поршню через шатун коленчатым валом, которое обычно изнашивает цилиндр, приобретая овальное поперечное сечение, а не круглое, что делает невозможным правильное уплотнение поршневых колец относительно вала. стенки цилиндров. Геометрически видно, что более длинные шатуны уменьшают величину этой боковой силы и, следовательно, увеличивают срок службы двигателя. Однако для данного блока цилиндров сумма длины шатуна и хода поршня представляет собой фиксированное число, определяемое фиксированным расстоянием между осью коленчатого вала и верхней частью блока цилиндров, где крепится головка блока цилиндров; таким образом, для данного блока цилиндров более длинный ход поршня, обеспечивающий больший рабочий объем и мощность двигателя, требует более короткого шатуна (или поршня с меньшей высотой сжатия), что приводит к ускоренному износу цилиндра.
Составные стержни []
Многоцилиндровые многорядные двигатели, такие как V-12, имеют мало места для многих шатунных шейек на ограниченной длине коленчатого вала. Это трудный для решения компромисс, и его последствия часто приводили к отказу двигателей (Sunbeam Arab, Rolls-Royce Vulture).
Самым простым решением, почти универсальным для двигателей дорожных автомобилей, является использование простых стержней, в которых цилиндры с обоих сторон имеют общую цапфу. Это требует, чтобы стержневые подшипники были на уже , что увеличивает нагрузку на подшипник и увеличивает риск выхода из строя высокопроизводительного двигателя.Это также означает, что противоположные цилиндры не совсем выровнены друг с другом.
Файл: Renault 190HP conrods fig5.jpgШарнирно-сочлененные шатуны в авиадвигателе времен Первой мировой войны
В некоторых типах двигателей используются ведущие / ведомые стержни, а не простой тип, показанный на рисунке выше. Ведущий шток несет один или несколько кольцевых штифтов, к которым болтами прикреплены большие концы ведомых штанг гораздо меньшего размера на других цилиндрах. Радиальные двигатели обычно имеют главный шток для одного цилиндра и подчиненные штоки для всех других цилиндров в том же ряду.В некоторых конструкциях V-образных двигателей используется шток ведущий / ведомый для каждой пары противоположных цилиндров. Недостатком этого является то, что ход вспомогательной штанги немного короче, чем ход ведущей, что увеличивает вибрацию в V-образном двигателе, что катастрофически характерно для Sunbeam Arab.
Обычным решением для высокопроизводительных авиадвигателей является «раздвоенный» шатун. Один стержень разделен на две части на большом конце, а другой утончен, чтобы поместиться в эту вилку. Журнал по-прежнему используется между цилиндрами.Rolls-Royce Merlin использовал этот стиль «вилки и лезвия».
Паровые двигатели []
Файл: 60163 Шатуны Tornado.jpg60163 Шатуны Tornado
В паровозах кривошипные штифты обычно устанавливаются непосредственно на одной или нескольких парах ведущих колес, а ось этих колес служит коленчатым валом. Шатуны, также называемые коренными шатунами ( в практике США ), проходят между кривошипными штифтами и крейцкопфами, где они соединяются с поршневыми штоками.Крейцкопфы или направляющие ствола также используются в больших дизельных двигателях, изготовленных для морских перевозок. Подобные штанги между ведущими колесами называются стяжными тягами ( в британской практике ).
Шатуны небольших паровозов обычно имеют прямоугольное сечение, но на небольших локомотивах иногда используются стержни морского типа с круглым сечением. Стивен Левин, который строил как локомотивы, так и судовые двигатели, часто использовал круглые стержни.У компании Gresley A4 Pacifics, такой как Mallard, был шатун из легированной стали с перегородкой толщиной всего 3/8 дюйма.
На пароходах Western Rivers шатуны правильно называются питманов , а иногда неправильно называются рычагами самосвалов.
Примечания []
- ↑ Ritti, Grewe & Kessener 2007, стр. 161
- ↑ 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.
- ↑ Ахмад И Хассан, Система кривошипно-шатун в непрерывно вращающейся машине
- ↑ Салли Ганчи, Сара Ганчер (2009), Ислам и наука, медицина и технологии , The Rosen Publishing Group, стр. 41, ISBN 1435850661
Источники []
- Ритти, Туллия; Греве, Клаус; Кессенер, Пол (2007), «Рельеф водяной каменной пилы на саркофаге в Иераполе и его последствия», Журнал римской археологии 20 : 138–163
См. Также []
- Детали паровоза
Внешние ссылки []
| ||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
Шатун | История Wiki
Файл: Поршень и шатун.jpgпоршень (вверху) и шатун типичного автомобильного двигателя (шкала в сантиметрах)
В поршневом двигателе шатун или шатун соединяет поршень с кривошипом или коленчатым валом.
История []
Свидетельства наличия шатуна появляются на лесопилке в Иераполе (Малая Азия) в конце III века. Он также появляется на двух лесопильных заводах VI века, раскопанных в Эфесе, Малая Азия, и Герасе, Иордания. [1]
В Китае в 5 веке появились кривошипно-шатунные механизмы, а в 6-м веке — кривошипно-шатунные механизмы со штоком поршня. [2]
Где-то между 1174 и 1206 годами арабский изобретатель и инженер Аль-Джазари изобрел машину, которая впервые включала шатун с коленчатым валом, чтобы перекачивать воду как часть водоподъемной машины. [3] [4]
Двигатели внутреннего сгорания []
Файл: Четырехтактный двигатель diagram.jpgКомпоненты типичного четырехтактного поршневого двигателя DOHC. (E) Выпускной распределительный вал, (I) Впускной распределительный вал, (S) Свеча зажигания, (V) Клапаны, (P) Поршень, (R) Шатун, (C) Коленчатый вал, (W) Водяная рубашка для потока охлаждающей жидкости.
Файл: Неисправный поршень и шатун.jpgОтказ шатуна — одна из наиболее частых причин катастрофического отказа двигателя.
В современных автомобильных двигателях внутреннего сгорания шатуны чаще всего изготавливаются из стали для серийных двигателей, но могут быть из алюминия (для легкости и способности поглощать сильные удары за счет долговечности) или титана (для комбинации прочности и легкости за счет доступности) для двигателей с высокими рабочими характеристиками или из чугуна для таких применений, как мотороллеры.Они не закреплены жестко на обоих концах, поэтому угол между шатуном и поршнем может изменяться по мере того, как шток перемещается вверх и вниз и вращается вокруг коленчатого вала. Шатуны, особенно в гоночных двигателях, можно назвать шатунами «заготовок», если они изготовлены из цельной металлической заготовки, а не отливаются.
Узкий конец прикрепляется к поршневому пальцу, поршневому пальцу (обычный британский термин) или наручному пальцу, который в настоящее время чаще всего запрессовывается в шатун, но может поворачиваться в поршне, конструкция «плавающего наручного пальца» .Головка шатуна соединяется с шейкой подшипника на ходу кривошипа, работая на сменных вкладышах подшипника, доступных через болты шатуна , которые удерживают «крышку» подшипника на головке шатуна; Обычно в подшипнике и большом конце шатуна просверливается точечное отверстие, так что смазывающее моторное масло под давлением брызгает на упорную сторону стенки цилиндра для смазывания хода поршней и поршневых колец.
Шатун находится под огромным напряжением от возвратно-поступательной нагрузки, представленной поршнем, фактически растягиваясь и сжимаясь при каждом обороте, и нагрузка увеличивается до третьей степени с увеличением частоты вращения двигателя.Отказ шатуна, обычно называемый «выбросом шатуна», является одной из наиболее распространенных причин катастрофического отказа двигателя в автомобилях, поскольку часто сломанный стержень проходит через боковую часть картера, что приводит к неисправности двигателя; это может быть результатом усталости рядом с физическим дефектом штока, нарушения смазки в подшипнике из-за неправильного обслуживания или из-за выхода из строя болтов штока из-за дефекта, неправильной затяжки или повторного использования уже использованных (подвергнутых нагрузке) болтов, если это не так. рекомендуемые.Несмотря на то, что они часто возникают на телевизионных соревнованиях по автомобильным соревнованиям, такие сбои довольно редко встречаются на серийных автомобилях при обычной повседневной вождении. Это связано с тем, что производимые автозапчасти имеют гораздо больший коэффициент безопасности и часто более систематический контроль качества.
При создании двигателя с высокими рабочими характеристиками большое внимание уделяется шатунам, устранению концентраторов напряжений с помощью таких методов, как шлифование краев стержня до гладкого радиуса, дробеструйное упрочнение для создания сжимающих поверхностных напряжений (для предотвращения образования трещин), балансировка всех узлов шатуна / поршня на один и тот же вес и магнафлюкс, чтобы выявить в противном случае небольшие трещины, которые могут привести к выходу штока из строя под напряжением.Кроме того, большое внимание уделяется затяжке болтов шатуна с точным указанным значением; часто эти болты необходимо заменить, а не использовать повторно. Большой конец штока изготавливается как единое целое и разрезается или раскалывается надвое, чтобы обеспечить точную посадку вокруг вкладыша подшипника большого конца. Следовательно, заглушки шатунов не являются взаимозаменяемыми между шатунами, и при восстановлении двигателя необходимо следить за тем, чтобы заглушки разных шатунов не перепутались. Как на шатуне, так и на крышке подшипника обычно тиснится соответствующий номер позиции в блоке цилиндров.
Последние двигатели, такие как 4,6-литровый двигатель Ford и 2,0-литровый двигатель Chrysler, имеют шатуны, изготовленные с использованием порошковой металлургии, что позволяет более точно контролировать размер и вес при меньшем количестве механической обработки и меньшем количестве лишней массы, которую необходимо обработать для балансировки. Затем крышка отделяется от стержня в процессе разрушения, что приводит к неровной поверхности сопряжения из-за зерна металлического порошка. Это гарантирует, что при повторной сборке крышка будет идеально расположена по отношению к штоку, по сравнению с небольшими перекосами, которые могут возникнуть, если обе сопрягаемые поверхности будут плоскими.
Основным источником износа двигателя является боковое усилие, прилагаемое к поршню через шатун коленчатым валом, которое обычно изнашивает цилиндр, приобретая овальное поперечное сечение, а не круглое, что делает невозможным правильное уплотнение поршневых колец относительно вала. стенки цилиндров. Геометрически видно, что более длинные шатуны уменьшают величину этой боковой силы и, следовательно, увеличивают срок службы двигателя. Однако для данного блока цилиндров сумма длины шатуна и хода поршня представляет собой фиксированное число, определяемое фиксированным расстоянием между осью коленчатого вала и верхней частью блока цилиндров, где крепится головка блока цилиндров; таким образом, для данного блока цилиндров более длинный ход поршня, обеспечивающий больший рабочий объем и мощность двигателя, требует более короткого шатуна (или поршня с меньшей высотой сжатия), что приводит к ускоренному износу цилиндра.
Составные стержни []
Многоцилиндровые многорядные двигатели, такие как V-12, имеют мало места для многих шатунных шейек на ограниченной длине коленчатого вала. Это трудный для решения компромисс, и его последствия часто приводили к отказу двигателей (Sunbeam Arab, Rolls-Royce Vulture).
Самым простым решением, почти универсальным для двигателей дорожных автомобилей, является использование простых стержней, в которых цилиндры с обоих сторон имеют общую цапфу. Это требует, чтобы стержневые подшипники были на уже , что увеличивает нагрузку на подшипник и увеличивает риск выхода из строя высокопроизводительного двигателя.Это также означает, что противоположные цилиндры не совсем выровнены друг с другом.
Файл: Renault 190HP conrods fig5.jpgШарнирно-сочлененные шатуны в авиадвигателе времен Первой мировой войны
В некоторых типах двигателей используются ведущие / ведомые стержни, а не простой тип, показанный на рисунке выше. Ведущий шток несет один или несколько кольцевых штифтов, к которым болтами прикреплены большие концы ведомых штанг гораздо меньшего размера на других цилиндрах. Радиальные двигатели обычно имеют главный шток для одного цилиндра и подчиненные штоки для всех других цилиндров в том же ряду.В некоторых конструкциях V-образных двигателей используется шток ведущий / ведомый для каждой пары противоположных цилиндров. Недостатком этого является то, что ход вспомогательной штанги немного короче, чем ход ведущей, что увеличивает вибрацию в V-образном двигателе, что катастрофически характерно для Sunbeam Arab.
Обычным решением для высокопроизводительных авиадвигателей является «раздвоенный» шатун. Один стержень разделен на две части на большом конце, а другой утончен, чтобы поместиться в эту вилку. Журнал по-прежнему используется между цилиндрами.Rolls-Royce Merlin использовал этот стиль «вилки и лезвия».
Паровые двигатели []
Файл: 60163 Шатуны Tornado.jpg60163 Шатуны Tornado
В паровозах кривошипные штифты обычно устанавливаются непосредственно на одной или нескольких парах ведущих колес, а ось этих колес служит коленчатым валом. Шатуны, также называемые коренными шатунами ( в практике США ), проходят между кривошипными штифтами и крейцкопфами, где они соединяются с поршневыми штоками.Крейцкопфы или направляющие ствола также используются в больших дизельных двигателях, изготовленных для морских перевозок. Подобные штанги между ведущими колесами называются стяжными тягами ( в британской практике ).
Шатуны небольших паровозов обычно имеют прямоугольное сечение, но на небольших локомотивах иногда используются стержни морского типа с круглым сечением. Стивен Левин, который строил как локомотивы, так и судовые двигатели, часто использовал круглые стержни.У компании Gresley A4 Pacifics, такой как Mallard, был шатун из легированной стали с перегородкой толщиной всего 3/8 дюйма.
На пароходах Western Rivers шатуны правильно называются питманов , а иногда неправильно называются рычагами самосвалов.
Примечания []
- ↑ Ritti, Grewe & Kessener 2007, стр. 161
- ↑ 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.
- ↑ Ахмад И Хассан, Система кривошипно-шатун в непрерывно вращающейся машине
- ↑ Салли Ганчи, Сара Ганчер (2009), Ислам и наука, медицина и технологии , The Rosen Publishing Group, стр. 41, ISBN 1435850661
Источники []
- Ритти, Туллия; Греве, Клаус; Кессенер, Пол (2007), «Рельеф водяной каменной пилы на саркофаге в Иераполе и его последствия», Журнал римской археологии 20 : 138–163
См. Также []
- Детали паровоза
Внешние ссылки []
| ||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
Шатун | История Wiki
Файл: Поршень и шатун.jpgпоршень (вверху) и шатун типичного автомобильного двигателя (шкала в сантиметрах)
В поршневом двигателе шатун или шатун соединяет поршень с кривошипом или коленчатым валом.
История []
Свидетельства наличия шатуна появляются на лесопилке в Иераполе (Малая Азия) в конце III века. Он также появляется на двух лесопильных заводах VI века, раскопанных в Эфесе, Малая Азия, и Герасе, Иордания. [1]
В Китае в 5 веке появились кривошипно-шатунные механизмы, а в 6-м веке — кривошипно-шатунные механизмы со штоком поршня. [2]
Где-то между 1174 и 1206 годами арабский изобретатель и инженер Аль-Джазари изобрел машину, которая впервые включала шатун с коленчатым валом, чтобы перекачивать воду как часть водоподъемной машины. [3] [4]
Двигатели внутреннего сгорания []
Файл: Четырехтактный двигатель diagram.jpgКомпоненты типичного четырехтактного поршневого двигателя DOHC. (E) Выпускной распределительный вал, (I) Впускной распределительный вал, (S) Свеча зажигания, (V) Клапаны, (P) Поршень, (R) Шатун, (C) Коленчатый вал, (W) Водяная рубашка для потока охлаждающей жидкости.
Файл: Неисправный поршень и шатун.jpgОтказ шатуна — одна из наиболее частых причин катастрофического отказа двигателя.
В современных автомобильных двигателях внутреннего сгорания шатуны чаще всего изготавливаются из стали для серийных двигателей, но могут быть из алюминия (для легкости и способности поглощать сильные удары за счет долговечности) или титана (для комбинации прочности и легкости за счет доступности) для двигателей с высокими рабочими характеристиками или из чугуна для таких применений, как мотороллеры.Они не закреплены жестко на обоих концах, поэтому угол между шатуном и поршнем может изменяться по мере того, как шток перемещается вверх и вниз и вращается вокруг коленчатого вала. Шатуны, особенно в гоночных двигателях, можно назвать шатунами «заготовок», если они изготовлены из цельной металлической заготовки, а не отливаются.
Узкий конец прикрепляется к поршневому пальцу, поршневому пальцу (обычный британский термин) или наручному пальцу, который в настоящее время чаще всего запрессовывается в шатун, но может поворачиваться в поршне, конструкция «плавающего наручного пальца» .Головка шатуна соединяется с шейкой подшипника на ходу кривошипа, работая на сменных вкладышах подшипника, доступных через болты шатуна , которые удерживают «крышку» подшипника на головке шатуна; Обычно в подшипнике и большом конце шатуна просверливается точечное отверстие, так что смазывающее моторное масло под давлением брызгает на упорную сторону стенки цилиндра для смазывания хода поршней и поршневых колец.
Шатун находится под огромным напряжением от возвратно-поступательной нагрузки, представленной поршнем, фактически растягиваясь и сжимаясь при каждом обороте, и нагрузка увеличивается до третьей степени с увеличением частоты вращения двигателя.Отказ шатуна, обычно называемый «выбросом шатуна», является одной из наиболее распространенных причин катастрофического отказа двигателя в автомобилях, поскольку часто сломанный стержень проходит через боковую часть картера, что приводит к неисправности двигателя; это может быть результатом усталости рядом с физическим дефектом штока, нарушения смазки в подшипнике из-за неправильного обслуживания или из-за выхода из строя болтов штока из-за дефекта, неправильной затяжки или повторного использования уже использованных (подвергнутых нагрузке) болтов, если это не так. рекомендуемые.Несмотря на то, что они часто возникают на телевизионных соревнованиях по автомобильным соревнованиям, такие сбои довольно редко встречаются на серийных автомобилях при обычной повседневной вождении. Это связано с тем, что производимые автозапчасти имеют гораздо больший коэффициент безопасности и часто более систематический контроль качества.
При создании двигателя с высокими рабочими характеристиками большое внимание уделяется шатунам, устранению концентраторов напряжений с помощью таких методов, как шлифование краев стержня до гладкого радиуса, дробеструйное упрочнение для создания сжимающих поверхностных напряжений (для предотвращения образования трещин), балансировка всех узлов шатуна / поршня на один и тот же вес и магнафлюкс, чтобы выявить в противном случае небольшие трещины, которые могут привести к выходу штока из строя под напряжением.Кроме того, большое внимание уделяется затяжке болтов шатуна с точным указанным значением; часто эти болты необходимо заменить, а не использовать повторно. Большой конец штока изготавливается как единое целое и разрезается или раскалывается надвое, чтобы обеспечить точную посадку вокруг вкладыша подшипника большого конца. Следовательно, заглушки шатунов не являются взаимозаменяемыми между шатунами, и при восстановлении двигателя необходимо следить за тем, чтобы заглушки разных шатунов не перепутались. Как на шатуне, так и на крышке подшипника обычно тиснится соответствующий номер позиции в блоке цилиндров.
Последние двигатели, такие как 4,6-литровый двигатель Ford и 2,0-литровый двигатель Chrysler, имеют шатуны, изготовленные с использованием порошковой металлургии, что позволяет более точно контролировать размер и вес при меньшем количестве механической обработки и меньшем количестве лишней массы, которую необходимо обработать для балансировки. Затем крышка отделяется от стержня в процессе разрушения, что приводит к неровной поверхности сопряжения из-за зерна металлического порошка. Это гарантирует, что при повторной сборке крышка будет идеально расположена по отношению к штоку, по сравнению с небольшими перекосами, которые могут возникнуть, если обе сопрягаемые поверхности будут плоскими.
Основным источником износа двигателя является боковое усилие, прилагаемое к поршню через шатун коленчатым валом, которое обычно изнашивает цилиндр, приобретая овальное поперечное сечение, а не круглое, что делает невозможным правильное уплотнение поршневых колец относительно вала. стенки цилиндров. Геометрически видно, что более длинные шатуны уменьшают величину этой боковой силы и, следовательно, увеличивают срок службы двигателя. Однако для данного блока цилиндров сумма длины шатуна и хода поршня представляет собой фиксированное число, определяемое фиксированным расстоянием между осью коленчатого вала и верхней частью блока цилиндров, где крепится головка блока цилиндров; таким образом, для данного блока цилиндров более длинный ход поршня, обеспечивающий больший рабочий объем и мощность двигателя, требует более короткого шатуна (или поршня с меньшей высотой сжатия), что приводит к ускоренному износу цилиндра.
Составные стержни []
Многоцилиндровые многорядные двигатели, такие как V-12, имеют мало места для многих шатунных шейек на ограниченной длине коленчатого вала. Это трудный для решения компромисс, и его последствия часто приводили к отказу двигателей (Sunbeam Arab, Rolls-Royce Vulture).
Самым простым решением, почти универсальным для двигателей дорожных автомобилей, является использование простых стержней, в которых цилиндры с обоих сторон имеют общую цапфу. Это требует, чтобы стержневые подшипники были на уже , что увеличивает нагрузку на подшипник и увеличивает риск выхода из строя высокопроизводительного двигателя.Это также означает, что противоположные цилиндры не совсем выровнены друг с другом.
Файл: Renault 190HP conrods fig5.jpgШарнирно-сочлененные шатуны в авиадвигателе времен Первой мировой войны
В некоторых типах двигателей используются ведущие / ведомые стержни, а не простой тип, показанный на рисунке выше. Ведущий шток несет один или несколько кольцевых штифтов, к которым болтами прикреплены большие концы ведомых штанг гораздо меньшего размера на других цилиндрах. Радиальные двигатели обычно имеют главный шток для одного цилиндра и подчиненные штоки для всех других цилиндров в том же ряду.В некоторых конструкциях V-образных двигателей используется шток ведущий / ведомый для каждой пары противоположных цилиндров. Недостатком этого является то, что ход вспомогательной штанги немного короче, чем ход ведущей, что увеличивает вибрацию в V-образном двигателе, что катастрофически характерно для Sunbeam Arab.
Обычным решением для высокопроизводительных авиадвигателей является «раздвоенный» шатун. Один стержень разделен на две части на большом конце, а другой утончен, чтобы поместиться в эту вилку. Журнал по-прежнему используется между цилиндрами.Rolls-Royce Merlin использовал этот стиль «вилки и лезвия».
Паровые двигатели []
Файл: 60163 Шатуны Tornado.jpg60163 Шатуны Tornado
В паровозах кривошипные штифты обычно устанавливаются непосредственно на одной или нескольких парах ведущих колес, а ось этих колес служит коленчатым валом. Шатуны, также называемые коренными шатунами ( в практике США ), проходят между кривошипными штифтами и крейцкопфами, где они соединяются с поршневыми штоками.Крейцкопфы или направляющие ствола также используются в больших дизельных двигателях, изготовленных для морских перевозок. Подобные штанги между ведущими колесами называются стяжными тягами ( в британской практике ).
Шатуны небольших паровозов обычно имеют прямоугольное сечение, но на небольших локомотивах иногда используются стержни морского типа с круглым сечением. Стивен Левин, который строил как локомотивы, так и судовые двигатели, часто использовал круглые стержни.У компании Gresley A4 Pacifics, такой как Mallard, был шатун из легированной стали с перегородкой толщиной всего 3/8 дюйма.
На пароходах Western Rivers шатуны правильно называются питманов , а иногда неправильно называются рычагами самосвалов.
Примечания []
- ↑ Ritti, Grewe & Kessener 2007, стр. 161
- ↑ 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.
- ↑ Ахмад И Хассан, Система кривошипно-шатун в непрерывно вращающейся машине
- ↑ Салли Ганчи, Сара Ганчер (2009), Ислам и наука, медицина и технологии , The Rosen Publishing Group, стр. 41, ISBN 1435850661
Источники []
- Ритти, Туллия; Греве, Клаус; Кессенер, Пол (2007), «Рельеф водяной каменной пилы на саркофаге в Иераполе и его последствия», Журнал римской археологии 20 : 138–163
См. Также []
- Детали паровоза
Внешние ссылки []
| ||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
Типы шатунов | На главную
Кейт Аллен Обновлено 21 июля 2017 г.
Шатуны, которые чаще всего используются в автомобильных двигателях, обычно используются в двигателе внутреннего сгорания.Шатуны соединяют поршни с коленчатым валом и обеспечивают движение жидкости между ними. В сельхозтехнике, легковых и грузовых автомобилях, строительной технике и любом другом типе транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания используется какой-либо тип шатуна.
Кованые
Шатуны характеризуются процессом, используемым при их производстве. Процесс изготовления кованых шатунов заключается в формовании зерна выбранного материала, такого как стальной сплав, в заданной форме стержня.Производители используют различные типы стальных сплавов, включая сталь 4340 или хромоникелевый сплав. Сплав никель / хром увеличивает прочность шатуна, не делая готовый продукт хрупким.
Литые стержни
Литые стержни обычно выбирают производители оригинального оборудования, поскольку они выдерживают нагрузку стандартного двигателя и менее дороги в производстве. Литые шатуны имеют заметный шов посередине, который отличает его от кованого.Не используйте литые штанги в приложениях с высокой мощностью, более 450 и 6000 об / мин.
Металлический порошок
Другой выбор производителей оригинального оборудования — шатун из порошкового металла. Порошковая смесь металла прессуется в форму и нагревается при высоких температурах, чтобы расплавить смесь в твердую форму. Обработка металлических стержней из порошкового металла не требуется, поскольку они выходят из формы в основном в виде готового продукта. Эти стержни дешевле в производстве, чем стальные, и более прочные, чем литые.
Заготовка
Шатуны из заготовок обычно используются для гоночных автомобилей высокого класса. Стержни для заготовок изготавливаются из цельного куска стали или алюминия, они легче, прочнее и долговечнее, чем другие типы. Некоторые штанги для заготовок имеют особую конструкцию, которая снижает риск образования напряжений и облегчает проникновение в естественную структуру материала заготовки.
Шатун | Tractor & Construction Plant Wiki
Поршень (вверху) и шатун типичного автомобильного двигателя (шкала в сантиметрах)
В поршневом двигателе шатун или шатун соединяет поршень с кривошипом или коленчатым валом.Вместе с кривошипом они образуют простой механизм, преобразующий линейное движение во вращательное движение.
Шатуны также могут преобразовывать вращательное движение в поступательное. Исторически, до разработки двигателей, они впервые использовались для привода механизмов от водяных колес.
Поскольку шатун является жестким, он может передавать либо толчок, либо тягу, и, таким образом, стержень может вращать кривошип через обе половины оборота, то есть толкание поршня и толкание поршня.Раньше механизмы, например цепи, можно было только тянуть. В некоторых двухтактных двигателях требуется только толкать шатун.
Сегодня шатуны наиболее известны благодаря их использованию в поршневых двигателях внутреннего сгорания, таких как автомобильные двигатели. Они имеют конструкцию, явно отличающуюся от более ранних форм шатунов, используемых в паровых двигателях и паровозах.
История
Схема лесопилки римского Иераполиса, самого раннего известного станка, сочетающего шатун с кривошипом. [1]
Самые ранние свидетельства наличия соединительной тяги относятся к римской лесопилке Хиераполиса в конце 3 века нашей эры. Он также появляется в двух восточно-римских лесопильных заводах VI века, раскопанных в Эфесе, соответственно, в Герасе. Кривошипно-шатунный механизм этих римских водяных мельниц преобразовывал вращательное движение водяного колеса в линейное движение пильных полотен. [1]
Где-то между 1174 и 1206 годами арабский изобретатель и инженер Аль-Джазари описал машину, которая включала шатун с коленчатым валом для перекачивания воды как часть водоподъемной машины, [2] [3] , но устройство было излишне сложным, что указывает на то, что он все еще не полностью понимал концепцию преобразования энергии. [4]
В Италии эпохи Возрождения самые ранние свидетельства — хотя и неправильно понятые — составные кривошип и шатун можно найти в альбомах для рисования Такколы. [5] Звуковое представление вовлеченного движения показывает художника Пизанелло (ум. 1455), который показал поршневой насос с приводом от него. от водяного колеса и приводится в действие двумя простыми кривошипами и двумя шатунами. [5]
К 16 веку свидетельства кривошипов и шатунов в технологических трактатах и произведениях искусства Европы эпохи Возрождения становятся многочисленными; Одна только работа Агостино Рамелли «Разнообразные и искусственные машины » 1588 года, представленная Агостино Рамелли, содержит восемнадцать примеров, число которых в Theatrum Machinarum Novum Георга Андреаса Бёклера возрастает до 45 различных машин. [6]
Паровые двигатели
Балочный двигатель с двумя шатунами (почти вертикальными) между горизонтальной балкой и кривошипами маховика
Первые паровые двигатели, атмосферный двигатель Ньюкомена, были одностороннего действия: его поршень работал только в одном направлении, поэтому они использовали цепь, а не шатун. Их выход качался вперед и назад, а не вращался непрерывно.
Крейцкопф стационарного парового двигателя: шток поршня слева, шатун справа
После этого паровые двигатели обычно имеют двойное действие: их внутреннее давление действует по очереди с каждой стороны поршня.Для этого требуется уплотнение вокруг штока поршня, и поэтому шарнир между поршнем и шатуном расположен снаружи цилиндра в большом блоке подшипников скольжения, называемом крейцкопфом.
Стержни паровоза, большая изогнутая штанга является шатуном.
В паровозе кривошипные штифты обычно устанавливаются непосредственно на одной или нескольких парах ведущих колес, а ось этих колес служит коленчатым валом. Шатуны, также называемые коренными шатунами ( в практике США ), проходят между кривошипными штифтами и крейцкопфами, где они соединяются с поршневыми штоками.Крейцкопфы или направляющие ствола также используются в больших дизельных двигателях, изготовленных для морских перевозок. Подобные штанги между ведущими колесами называются стяжными тягами ( в британской практике ).
Шатуны небольших паровозов обычно имеют прямоугольное сечение, но на небольших локомотивах иногда используются стержни морского типа с круглым сечением. Стивен Левин, который строил как локомотивы, так и судовые двигатели, часто использовал круглые стержни.Модель A4 Pacifics от Гресли, такая как Mallard , имела шатун из легированной стали с перегородкой толщиной всего 3/8 дюйма.
На пароходах Western Rivers шатуны правильно называются питманов , а иногда неправильно называются рычагами самосвалов.
Двигатели внутреннего сгорания
Отказ шатуна — одна из самых частых причин катастрофического отказа двигателя.
В современных автомобильных двигателях внутреннего сгорания шатуны обычно изготавливаются из стали для серийных двигателей, но могут изготавливаться из алюминиевых сплавов T6-2024 и T651-7075. [требуется ссылка ] (для легкости и возможности для поглощения сильных ударов за счет долговечности) или титана (для сочетания легкости с прочностью, при более высокой стоимости) для двигателей с высокими рабочими характеристиками или из чугуна для таких применений, как мотороллеры.Они не закреплены жестко на обоих концах, поэтому угол между шатуном и поршнем может изменяться по мере того, как шток перемещается вверх и вниз и вращается вокруг коленчатого вала. Шатуны, особенно в гоночных двигателях, могут называться стержнями «заготовки», если они выточены из цельной металлической заготовки (то есть выкованы до грубой формы), а не отлиты. Кованая сталь имеет лучшее внутреннее зерно. структура для прочности.
Малый наконечник прикрепляется к поршневому пальцу, поршневому пальцу или пальцу кисти, который в настоящее время чаще всего запрессовывается в шатун, но может поворачиваться в поршне, как конструкция «плавающего пальца кисти».Шатун соединяется с шейкой подшипника на ходу кривошипа, в большинстве двигателей, работающих со сменными вкладышами подшипника, доступ к которым осуществляется через болты шатуна , которые удерживают «крышку» подшипника на головке шатуна. Обычно в подшипнике и большом конце шатуна просверливается точечное отверстие, так что смазывающее моторное масло под давлением разбрызгивается на упорную сторону стенки цилиндра для смазывания хода поршней и поршневых колец. Большинство небольших двухтактных двигателей и некоторые одноцилиндровые четырехтактные двигатели избегают необходимости в насосной системе смазки за счет использования вместо этого подшипника качения, однако это требует, чтобы коленчатый вал был раздвинут, а затем снова вместе, чтобы заменить соединительный элемент. стержень.
Шатун находится под огромным напряжением от возвратно-поступательной нагрузки, представленной поршнем, фактически растягиваясь и сжимаясь при каждом обороте, и нагрузка увеличивается в квадрате увеличения частоты вращения двигателя. Отказ шатуна, обычно называемый «выбросом шатуна», является одной из наиболее распространенных причин катастрофического отказа двигателя в автомобилях, поскольку часто сломанный стержень проходит через боковую часть картера, что приводит к неисправности двигателя; это может быть результатом усталости рядом с физическим дефектом штока, отказом смазки в подшипнике из-за неправильного обслуживания или отказом болтов штока из-за дефекта или неправильной затяжки.Повторное использование стержневых болтов является обычной практикой, если болты соответствуют спецификациям производителя. Несмотря на то, что они часто возникают на телевизионных соревнованиях по автомобильным соревнованиям, такие сбои довольно редко встречаются на серийных автомобилях при обычной повседневной вождении. Это связано с тем, что производимые автозапчасти имеют гораздо больший коэффициент безопасности и часто более систематический контроль качества.
При создании двигателя с высокими рабочими характеристиками большое внимание уделяется шатунам, устранению концентраторов напряжений с помощью таких методов, как шлифование краев стержня до плавного радиуса, дробеструйное упрочнение для создания сжимающих поверхностных напряжений (для предотвращения образования трещин), балансировка всех узлов шатуна / поршня на один и тот же вес и магнафлюкс, чтобы выявить в противном случае небольшие трещины, которые могут привести к выходу штока из строя под нагрузкой.Кроме того, большое внимание уделяется затяжке болтов шатуна с точным указанным значением; часто эти болты необходимо заменить, а не использовать повторно. Большой конец штока изготавливается как единое целое и разрезается или раскалывается надвое, чтобы обеспечить точную посадку вокруг вкладыша подшипника большого конца. Поэтому «крышки» шатуна не могут быть взаимозаменяемыми между шатунами, и при восстановлении двигателя необходимо следить за тем, чтобы крышки разных шатунов не перепутались. Как на шатуне, так и на крышке подшипника обычно тиснится соответствующий номер позиции в блоке цилиндров.
Последние двигатели, такие как двигатель Ford объемом 4,6 литра и двигатель Chrysler объемом 2,0 литра, имеют шатуны, изготовленные с использованием порошковой металлургии, что позволяет более точно контролировать размер и вес при меньшем количестве механической обработки и меньшем количестве лишней массы, которую необходимо обработать для балансировки. Затем крышка отделяется от стержня в процессе разрушения, что приводит к неровной поверхности сопряжения из-за зерна металлического порошка. Это гарантирует, что при повторной сборке крышка будет идеально расположена по отношению к штоку, по сравнению с небольшими перекосами, которые могут возникнуть, если обе сопрягаемые поверхности будут плоскими.
Основным источником износа двигателя является боковое усилие, действующее на поршень через шатун со стороны коленчатого вала, что обычно приводит к изнашиванию цилиндра в овальном поперечном сечении, а не в круглом, что делает невозможным правильное уплотнение поршневых колец относительно вала. стенки цилиндров. Геометрически видно, что более длинные шатуны уменьшают величину этой боковой силы и, следовательно, продлевают срок службы двигателя. Однако для данного блока цилиндров сумма длины шатуна и хода поршня является фиксированным числом, определяемым фиксированным расстоянием между осью коленчатого вала и верхней частью блока цилиндров, где крепится головка блока цилиндров; таким образом, для данного блока цилиндров более длинный ход поршня, обеспечивающий больший рабочий объем и мощность двигателя, требует более короткого шатуна (или поршня с меньшей высотой сжатия), что приводит к ускоренному износу цилиндра.
Составные стержни
Шарнирно-сочлененные шатуны
Многоцилиндровые многорядные двигатели, такие как V12, имеют мало места для многих шатунных шейек на ограниченной длине коленчатого вала. Это трудный для решения компромисс, и его последствия часто приводили к отказу двигателей (Sunbeam Arab, Rolls-Royce Vulture).
Самым простым решением, почти универсальным для двигателей дорожных автомобилей, является использование простых стержней, в которых цилиндры с обоих сторон имеют общую цапфу.Это требует, чтобы стержневые подшипники были на уже , что увеличивает нагрузку на подшипник и увеличивает риск выхода из строя высокопроизводительного двигателя. Это также означает, что противоположные цилиндры не совсем выровнены друг с другом.
В некоторых типах двигателей используются стержни ведущий / ведомый, а не простой тип, показанный на рисунке выше. Ведущий шток несет один или несколько кольцевых штифтов, к которым болтами прикреплены большие концы ведомых штанг гораздо меньшего размера на других цилиндрах. В некоторых конструкциях V-образных двигателей используется шток ведущий / ведомый для каждой пары противоположных цилиндров.Недостатком этого является то, что ход вспомогательной штанги немного короче, чем ход ведущей, что увеличивает вибрацию в V-образном двигателе, что катастрофически характерно для Sunbeam Arab.
Штоки радиальных авиационных двигателей BMW 132
Радиальные двигатели обычно имеют главный шток для одного цилиндра и несколько рабочих штоков для всех остальных цилиндров в одном ряду.
Вилка и штанги лопастей
Обычное решение для высокопроизводительных авиадвигателей — это «вилкообразный» шатун.Один стержень разделен на две части на большом конце, а другой утончен, чтобы поместиться в эту вилку. Журнал по-прежнему используется между цилиндрами. В легендарном двигателе Rolls-Royce Merlin использовался этот стиль «вилки и лезвия».
См. Также
Банкноты
- ↑ 1.0 1.1 Ritti, Grewe & Kessener 2007, стр. 161:
Из-за находок в Эфесе и Герасе изобретение системы кривошипа и шатуна пришлось изменить с 13-го на 6-й век; теперь рельеф Иераполя переносит его еще на три столетия назад, что подтверждает, что каменные пилорамы с водяной тягой действительно использовались, когда Авзоний писал свою «Мозеллу».
- ↑ Ахмад И Хасан. «Система кривошипно-шатун в непрерывно вращающейся машине».
- ↑
- ↑ White, Jr. 1962, стр. 170:
Однако то, что аль-Джазари не совсем понял значение кривошипа для соединения возвратно-поступательного движения с вращательным движением, показано его чрезвычайно сложным насосом, приводимым в действие посредством зубчатого колеса, эксцентрично установленного на его оси.
- ↑ 5,0 5,1 Уайт, мл. 1962 г., стр.113
- ↑ White, Jr. 1962, стр. 172