Изучение устройства взаимодействия деталей, технического обслуживания кривошипно-шатунного механизма бензиновых и дизельных двигателе

Практическое  занятие №1

«Изучение устройства взаимодействия деталей, технического обслуживания кривошипно-шатунного  механизма бензиновых и дизельных двигателей»

         Цель  работы: закрепить теоретические знания по назначению и устройству кривошипно-шатунного механизма изучаемых двигателей; освоить методы выявления неисправности двигателя; выполнить комплекс работ технического обслуживания двигателя.

         Обеспечение работы: макет двигателя в разрезе, детали и узлы кривошипно-шатунного механизма, плакаты, наглядные пособия, справочная, техническая и учебная литература.

         Задание: 1) изучить назначение и устройство кривошипно-шатунного механизма двигателя ЗМЗ-53. Схема 2) охарактеризовать конструкцию поршней предоставленных образцом(Opel Zafira, Fiat, ЯМЗ-53). Схема 3) изучить устройство коленчатого вала двигателяЗМЗ-53. Схема 4) ознакомиться с работами выполняемыми при техническом обслуживании кривошипно-шатунного механизма.

Ход работы:

         1) Кривошипно-шатунный механизм состоит из блока цилиндров с головкой и уплотняющей прокладкой, картера, поршней, поршневых колец, поршневых пальцев, шатунов, коленчатого вала, маховика. Картер, выполненный в одной отливке с блоком, имеет несколько усиленных ребрами перегородок, в которых расположены коренные подшипники коленчатого вала и выполнены сверления для опорных шеек, распределительного вала. Снизу к картеру привертывают поддон. Место соединения картера и поддона уплотнено прокладкой. Поршень воспринимает при рабочем ходе силу давления газов и передает ее через шатун 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.

         На  рис.1 изображены неподвижные детали кривошипно-шатунного механизма двигателя ЗМЗ-53, устанавливаемого на автомобиле ГАЗ-53А.

           Рис.1

         Блок  цилиндров 15 отлит из алюминиевого сплава. В блоке имеются восемь гнезд 16, в которые вставляются  мокрые гильзы 12 из серого чугуна со вставками  из нире-зиста. Блок цилиндров выполнен как одно целое с верхней частью картера 14. Плоскость разъема, к которой прикреплена нижняя половина картера (масляный поддон), расположена ниже оси коленчатого вала, что повышает жесткость конструкции. Спереди к блоку цилиндров крепят крышку 1 блока зубчатых колес газораспределительного механизма. Головка блока цилиндров закрывает цилиндры сверху и служит для полного или частичного размещения камеры сгорания (в некоторых двигателях значительная часть камеры сгорания расположена в поршне). Камеры сгорания имеют различную форму, обеспечивающую эффективное протекание процесса сгорания. Головки блока цилиндров изготовляют из алюминиевого сплава, более интенсивно отводящего теплоту. В головке 3 расположены камеры сгорания 7, в которые вставлены изготовленные из специального чугуна седла 11 клапанов. Кроме того, в головке выполнены каналы 6 и 8 для подачи горючей смеси, а также рубашка для охлаждающей жидкости с входными 4 и 10 и выходными 5 и 9 отверстиями. Головка прикреплена к блоку шпильками 13 и прижимает каждую гильзу цилиндров к специальным выточкам в блоке. Плоскость стыка головки и блока уплотнена сталеасбестовой прокладкой 2. Гайки шпилек головки блока затягивают соответствующим моментом только на холодном двигателе и в строго определенной последовательности, чем достигается надежное уплотнение стыка.

         На  рис.2 изображены подвижные детали кривошипно-шатунного  механизма двигателя ЗМЗ-53.

           Рис.2

         Поршни  воспринимают при рабочем ходе значительные усилия от расширяющихся газов. Поэтому они должны быть достаточно прочными. Для уменьшения сил инерции, действующих на поршни вследствие непрерывно изменяющейся скорости движения, их массы должны быть как можно меньшими. Удовлетворить эти противоречивые требования можно, придав поршням рациональную форму и изготовив их из соответствующих материалов. Поршни подвергаются воздействию высоких температур, так как непосредственно соприкасаются с горячими газами, для отвода теплоты они имеют внутренние охлаждающие ребра, одновременно повышающие их прочность. Поршневые кольца уплотняют полость цилиндра, не допускают прорыва газов в картер двигателя и попадания масла в камеру сгорания. В соответствии с назначением они делятся на уплотнительные (компрессионные) и маслосъемные. Кольца обоих типов устанавливают на каждом поршне. Поршневые кольца чаще всего изготовляют из специального чугуна, иногда из стали. Упругость колец обеспечивает их плотное прилегание к стенкам цилиндра. Между разрезанными концами колец (замками) сохраняется при этом зазор 0,15 — 0,5 мм. Поршневые пальцы служат для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна. Пальцы 6 (рис.) полые, стальные. Чтобы при работе пальцы не выходили из отверстий бобышек и не могли повредить зеркало цилиндра, их закрепляют в головке шатуна или в поршне. При неподвижном закреплении поверхности пальцев изнашиваются неравномерно. Поэтому предпочтительнее плавающие пальцы, зафиксированные только от осевого смещения чаще всего пружинными кольцами 5 в бобышках поршня. Во время работы прогретого двигателя плавающий палец свободно проворачивается как в бобышках поршня, так и в головке шатуна. Шатуны соединяют поршни 15 и 16 с кривошипами коленчатого вала, передают коленчатому валу силу от давления газов во время такта расширения, а при других тактах приводят поршень в движение. Шатун совершает сложное движение и подвергается действию значительных сил инерции. Шатуны изготовляют горячей штамповкой из качественных сталей. Шатун состоит из верхней головки 7, которая соединена пальцем с поршнем, стержня 8 и ниж ней головки 10. Для увеличения прочности стержень шатуна обычно выполняют двутаврового сечения, расширяющимся книзу. Нижнюю головку выполняют разъемной. Съемная половина 11 нижней головки, называемая крышкой шатуна, прикреплена к шатуну болтами. Коленчатый вал воспринимает усилия от шатунов и передает создаваемый на нем крутящий момент трансмиссии автомобиля. От коленчатого вала приводятся в работу различные механизмы двигателя (механизм газораспределения, масляный насос и др.). Коленчатые валы изготовляют ковкой из легированных сталей или литьем из высококачественных чугунов. Основными частями коленчатого вала являются: коренные шейки 29, 12, 24 и 19, на которых вал установлен в подшипниках (коренных опорах) картера двигателя; шатунные шейки 3, 13 (третья и четвертая шейки на рис. 17 не обозначены), к которым присоединяются нижние головки шатунов; щеки 25, соединяющие шатунные и коренные шейки и образующие с шатунными шейками кривошипы вала; противовесы 28 и 17, служащие для разгрузки коренных подшипников от центробежных сил неуравновешенных масс; передняя часть 32 вала, на которой крепятся шестерня 31 привода механизма газораспределения, шкив 33 ременной передачи и храповик 1 для проворачивания вала вручную; задняя часть 20 вала, заканчивающаяся фланцем для крепления маховика 18.

         2) Длина поршня двигателя ЯМЗ-53 составляет 92 мм, диаметр – 92 мм,  вес - 2,39 кг. Изготавливается из алюминиевого сплава АК12ММгН, оловянное покрытие. В конструкции поршней используется терморегулирующая стальная вставка, снижающая тепловое расширение при работе двигателя. Юбка поршня выполнена с бочкообразным вертикальным профилем для качественной приработки и снижения потерь на трение.

         3) Коленчатый вал воспринимает силы от шатунов и преобразует их в крутящий момент, который через маховик передается механизмам силовой передачи. Коленчатый вал двигателя ЗМЗ-53 литой из легированного чугуна. Вал состоит из коренных и шатунных шеек, соединенных щеками, продолжением которых являются противовесы, уменьшающие действие инерции. 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. Момент затяжки болтов коренных подшипников должен быть ПО...130 Н/м (11...13 кг/см).

         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 ввертывают храповик, используемый для провертывания коленчатого вала пусковой рукояткой. Осевое перемещение вала ограничивают сталебаббитовые кольца, установленные в переднем коренном подшипнике. К фланцу заднего конца коленчатого вала крепят маховик. У многих двигателей вытекание масла из картера в местах выхода коленчатого вала предотвращает маслоотбрасывающий буртик, масло-отгонная резьба на его заднем конце и маслоотражатель на переднем конце. Кроме того, места выхода вала уплотняют сальниками.

         4) Неисправности кривошипно-шатунного механизма обусловливаются естественным изнашиванием сопряженных деталей. Основными признаками неисправности кривошипно-шатунного механизма являются:

- уменьшение компрессии в цилиндрах;

- появление шумов и стуков;

- прорыв газов в картер и появление из маслоналивной горловины голубоватого дыма с резким запахом;

- увеличение расхода масла;

- разжижение масла в картере (из-за проникновения туда паров рабочей смеси при тактах сжатия);

- забрасывание свечей зажигания маслом, отчего на электродах образуется нагар и ухудшается искрообразование. В итоге повышается расход топлива и снижается мощность двигателя.

Основные работы:

- проверка стабильности состояния и подтягивание креплений (крепежные работы) опоры двигателя к раме, головки цилиндров и поддона картера к блоку, фланцев впускного и выпускного трубопроводов и других соединений;

- проверка технического состояния или работоспособности (контрольные работы) кривошипно-шатунного и распределительного механизмов;

- регулировочные работы и смазка. 

Техническое состояние  этого механизма можно определять: 

- по расходу (угару) масла в эксплуатации и падению давления в системе смазки;

- по изменению давления (компрессии) в цилиндрах двигателя в конце хода сжатия;

- по количеству газов, прорывающихся в картер двигателя;

- по утечке газов (воздуха) из цилиндров;

- наличию стуков в двигателе. 

Угар масла в  малоизношенном двигателе незначителен и может составлять 0,1-0,25 л/100 км пробега. При значительном общем износе двигателя угар может достигать 1л/100 км и более, что обычно сопровождается сильным дымлением. 

Давление в масляной системе двигателя должно быть в  пределах, установленных для данного  типа двигателя и применяемого сорта  масла. Снижение давления масла на малых оборотах коленчатого вала прогретого двигателя указывает на наличие недопустимых износов подшипников двигателя или неисправности в системе смазки. Падение давления масла по манометру до 0 указывает на неисправность манометра или редукционного клапана.

Повышенное давление в системе смазки может возникнуть в результате большой вязкости или засорения масляной магистрали. Компрессия служит показателем герметичности цилиндров двигателя и характеризует состояние цилиндров, поршней и клапанов. Герметичность цилиндров может быть определена компрессометром. Компрессию проверяют после предварительного прогрева двигателя до 70-80 ºС при вывернутых свечах. Установив резиновый наконечник компрессометра в отверстие свечи, провертывают стартером коленчатый вал двигателя на 10-12 оборотов и записывают показания компрессометра. Проверку повторяют 2-3 раза для каждого цилиндра. Если величина компрессии на 30-40 % ниже нормы, это указывает на наличие неисправностей (поломку или пригорание поршневых колец, негерметичность клапанов или повреждение прокладки головки цилиндров).

Количество газов, прорывающихся в картер двигателя, изменяется в результате неплотности сопряжений цилиндр-поршень-поршневое кольцо, увеличивающейся по мере изнашивания указанных деталей. Количество прорывающихся газов замеряют при полной нагрузке двигателя.