Особенности устройства цилиндра

Цилиндр – направляющая поршня, образующая полость в которой происходит преобразование тепловой энергии сгораемого топлива в механическую работу по перемещению поршня (в 2-х тактных двигателях цилиндр является частью управляющего рабочими процессами в двигателе устройства золотникового типа). В современных двигателях цилиндр может быть;

1. В виде отдельно выполненной детали устанавливающейся в общем корпусе (блоке)
2. В виде отдельной детали обеспечивающей расположение нескольких направляющих поршней многоцилиндрового двигателя – блок цилиндров.

Цилиндр либо отдельный блок цилиндров устанавливается на специальном основании образующем остов двигателя.

Как правило, остов двигателя обеспечивает в виде единой конструкции. Указанное устройство называется картером.

На современных двигателях блок цилиндров и картер выполнены в виде единой детали – отливки, которая называется блок-картером. Двигатель ГАЗ-560 имеет картер соединяющийся с блоком цилиндров посредством специальных резьбовых соединений.

В многоцилиндровых двигателях картер может представляет собой отдельную деталь имеющую специальные места для установки в них цилиндров. ЗИЛ-130, ЗМЗ-53, -402

Единое целое; ВАЗ, ЗМЗ 406

С целью повышения износостойкости цилиндр может иметь отдельные вставки из высокопрочного материала.

Цилиндр, который устанавливается в картер носит название гильзы. Иногда гильзы могут использовать в конструкциях блок-картеров в качестве ремонтных элементов.

Гильзы, которые контактируют с охлаждающей их средой создаваемой как правило жидкостью называется мокрыми, сухими. Внутренняя поверхность гильзы называется зеркалом.

Материал цилиндров; легированная сталь

Материал картеров для установки в них цилиндров может быть чугун, алюминиевый сплав.

Блок цилиндров двигателей ВАЗ, ЗМЗ-406 легированный чугун.

Особенности установки гильз в картере блока цилиндров

В верхней части гильзы имеется поясок в виде выступа, которым гильза упирается в блок-картер. Для герметизации мокрой гильзы могут быть специальные проточки в которых устанавливаются резиновые кольцевые уплотнители (ГАЗ-24, ЗМЗ-402, ЗИЛ 509). Вместо резиновых уплотнителей могут использоваться уплотнители в виде медных колец.

Устройство остова ДВС

Как отмечалось остов может быть выполнен в виде картера либо блок-картера. Остов в виде картера в чистом виде используется лишь на двигателях ГАЗ-560 Штаер. Согласно функциональному назначению остов должен содержать в своей конструкции; места для установки выходного вала двигателя (коленчатого вала); места для установки крепления цилиндров двигателя; места для установки устройств управления рабочими процессами в цилиндрах двигателя; устройства для установки вспомогательных систем.

 

Лекция №13

 

Двигатель ГАЗ-560 имеет цилиндр моноблочной конструкции отличием которой является несъемный уплотнительный элемент верхней части цилиндра. Остов двигателя, выполненный в виде блок-картера представляет собой единый элемент конструкции, обеспечивающий возможность установки в нем коленчатого вала кривошипно-шатунного механизма, устройств вспомогательных систем (охлаждения, смазки, управления рабочими процессами в цилиндре двигателя, а также крепления защитного кожуха маховика, поддона картера к головке блока цилиндров. Как правило, крепления указанных элементов обеспечивается при помощи резьбовых соединений в виде болтов, шпилек. Материал блок-картера: алюминиевый сплав, чугун, цинковый сплав. Каналы вспомогательных систем (смазки и охлаждения) обеспечиваются за счет специальных сверлений, Учитывая, что остов двигателя является базовой деталью на его поверхности устанавливаются фазовые плоскости являющиеся отправными поверхностями при обработке. Для крепления коленчатого вала блок-картер имеет специальные поверхности в виде постелей для опорных шеек вала. Крепление вала к блоку обеспечивается специальными крышками, соединяющимися с блоком при помощи резьбовых соединений. Число постелей равно числу опорных шеек коленчатого вала. Плоскость разъема крышек крепления вала может совпадать с плоскостью крепления поддона картера (двигатели ГАЗ – 51, ЗМЗ – 21, УМЗ – 417, 418, 421). Либо быть выше плоскости крепления поддона картера (двигатели ЗМЗ-402, ВАЗ, УФМЗ-412, ЗИЛ-508, 509, ЗМЗ-66). Крышки крепления коленчатого вала обрабатываются совместно с бок-картером поэтому замена крышек не допускается. Крышки крепления коленчатого вала имеют углубления для установки замков подшипников скольжения препятствующих возможности проворачивания подшипника в постели. Замок в крышке и блок-картере, как правило, располагаются с одной стороны. При наличии кожуха маховика в качестве составной части блок-картера, кожух обрабатывается как единое целое с блок-картером и в процессе эксплуатации не разукомплектуется. 

Устройство головки блока цилиндров

В многоцилиндровых двигателях головка может быть выполнена в виде единой конструкции для 1 ряда цилиндров двигателя либо в виде отдельных элементов для каждого цилиндра. В конструкции головки имеются специальные каналы, полости, обеспечивающие возможность установки элементов вспомогательных устройств двигателя (систем смазки, охлаждения, управления рабочими процессами). Головка блока искровых двигателей имеет специальную форму которая обеспечивает создание камеры сгорания при установке головки на блок-картер. Как правило, в форме головки имеется углубления особой формы: сферическая, клиновая, шатровая.

 

 

для уплотнения между головкой и блоком

.

Материал головки; алюминиевый сплав, чугун.

Материал прокладок; асбестокартон с металлическими уплотнителями по контуру и металлической основой внутри прокладки. При установке головки на блок для обеспечения необходимой герметичности затяжка резьбовых соединений происходит в строго установленной последовательности для данного двигателя, как правило, от центра к периферии при помощи динамометрического ключа обеспечивая необходимое усилие затяжки резьбы при холодном либо горячем состоянии двигателя.

Поддон картера блока цилиндров представляет собой емкость для размещения смазки и может быть выполнен в виде элементов конструкции изготовленной в результате штамповки либо отливки. Поддон может иметь отверстие для установки пробки слива смазки. Внутри поддона могут быть специальные перегородки обеспечивающие незначительное изменение положения уровня масла при наклоне двигателя.

Особенности конструкции коленчатого вала

Исходя из функционального назначения. Особенности крепления вала в блок-картере в его конструкции выделяют основные элементы;

1. Опорные (коренные) шейки устанавливаются в постели блок-картера

2. Шатунные шейки, обеспечивающие возможность соединения коленчатого вала с шатуном.

Коренные и шатунные шейки соединяются при помощи щечек. С целью уравновешивания инерционных сил обуславливаемые формой коленчатого вала в конструкции имеются специальные элементы – противовесы. Число опорных шеек коленчатого вала может быть на единицу больше числа шатунных шеек, с меньшим числом – неполноопорный. Полноопорный вал более прочен к изгибным нагрузкам однако недостаток – увеличивает длину двигателя. В многоцилиндровых двигателях зависимость его от числа цилиндров и их расположения в блок-картере шатунные шейки могут располагаться под 180, 120, 90.

 

 

 

 

 

 

 

Внутри коренных шеек и щек вала имеются специальные каналы для подачи масла от коренных шеек к шатунным. Внутри шатунной шейки могут быть полсти для центробежной очистки масла поступающего в шейку. Полости закрыты специальными резьбовыми пробками которые устанавливаются при сборке коленчатого вала и могут откручиваться лишь при капитальном ремонте двигателя с целью очистки их от примесей. Передняя часть коленчатого вала образует фланец для крепления маховика. Крепление маховика к валу обеспечивается резьбовыми соединениями отверстия, под которые расположены неравномерно для обеспечения возможности правильной установки маховика по отношению к коленчатому валу, которые после их сборки совместно балансируются в случаи разукомплектации требуют обязательной повторной балансировки. Размеры шатунных и коренных шеек имеют величины ремонтных значений, которые при необходимости достигаются при шлифовке этих шеек, т.е. размеры изменяются в сторону уменьшения. Существуют обозначения ремонтных размеров указывающих величину их изменения в сотых долях миллиметра; 0,00; 0,05; 0,25; 0,5; 0,75;1,00;1.25. Установка вала с ремонтными последствиями требует установки подшипников скольжения требуемого размера, требуемой комплектации размера шатунной коренной шейки с целью необходимой степени затяжки подшипников. В передней части коленвала на носке могут устанавливаться элементы привода в виде зубчатых колес, звездочек, шкивов. Крепление указанных элементов, как правило, шпоночное. В носок коленчатого вала устанавливается храповик для запуска двигателя путем проворачивания коленвала. Для ограничения величины осевого перемещения вала в блок-картере опорные постели вала имеют устройство ограничения в виде 2 вертикальных шайб покрытых антифрикционным материалом и строго фиксируется на опорной поверхности при помощи специальных штифтов либо выступов, осевые шайбы могут быть выполнены в виде колец, в виде полуколец. 

ЛЕКЦИЯ №14

Шатунно-поршневая группа

1. Поршень

2. Шатун

3. Поршневые кольца

4. Поршневой палец

Поршень – элемент конструкции воспринимающий усилие расширяющихся газов при сгорании топлива. Согласно особенности рабочего процесса в ДВС поршень обеспечивает удаление продуктов сгорания топлива из цилиндра путем выталкивания, а в 2-х тактных двигателях является элементом конструкции золотникового устройства управления рабочими процессами.

Особенности конструкции:

Цилиндр в виде металлического стакана имеющего возможность уплотнения зазора при установке на него цилиндра двигателя.

Условия работы поршня:

1. Неравномерное движение, вызывающее большие инерционные силы.

2. Высокие температуры

3. Значительные силовые нагрузки

Материал поршня: 1. алюминиевый сплав, 2. чугун

Алюминий с целью повышения прочности искусственно подвергают старению в виде термической обработки. С целью улучшения приработки поршня при установке в цилиндр часть поршня покрывают оловом.

Устройство поршня:

Составные части: 1. головка, 2. днище, 3. юбка, 4. бобышки

1. Диаметр головки < диаметра юбки: Д" > Д'

                      Д'

 

 

                                            Д"

 

2. Юбка имеет эллиптическую или конусноэллиптическую форму. Нагрев приводит юбку в круглую форму.

3. Ось пальца (бобышек) строго ┴ оси поршня.

4. Отсутствие симметричности, т.е. ось бобышек смещена относительно продольной оси поршня, поэтому поршень имеет специальные метки обозначающие переднюю и заднюю часть поршня которые могут быть в виде стрелки (↑), надписи (ВПЕРЕД, НАЗАД).

Особенности конструкции составных частей поршня:

Днище поршня имеет внутри специальные ребра для ↑ прочности, площади. Нагрузка на поршень вначале такта расширения составляет несколько тонн. Форма днища может быть плоской, выпуклой, вогнутой, с козырьком.

Головка поршня может иметь вставки из прочного материала (поршень ЗИЛ-508, ЗИЛ-509 имеет чугунное кольцо с канавкой для компрессионного кольца). В головке поршня могут быть отверстия в канавках под маслосъемные кольца (дренажные отверстия). В верхней части головки может быть проточка, для уменьшения передачи тепла от головки к юбке.

Юбка поршня должна обеспечивать зазор с цилиндром 0,03-0,06 мм это крайне малый зазор и возникает опасность заклинивания поршня при нагреве, поэтому: 1. В юбке делают разрезы благодаря чему зазор может отсутствовать, т.е. ↓ вероятность стука.

 

	Т – образный                       разрез			Частичный не сквозной

 

 

Бобышки поршня имеют как отмечалось ранее смещение оси для ↓ качания поршня при прохождении верхней мертвой точки и связанного с этим стука. Внутри бобышки имеется канавка для установки стопора (пальца).

Особенности установки поршня в цилиндре (цилиндрах) двигателя:

1. Имеющийся разрез должен быть на левую сторону по ходу АТС (меньшая боковая сила).

2. Все поршни должны быть равного веса.

Поршневые кольца обеспечивают уплотнение между поршнем и цилиндром, создавая плотное подвижное соединение. Согласно особенности выполняемых функций поршни подразделяют на: компрессионные и маслосъемные, которые устанавливаются в канавках головки поршня. Число колец зависит от типа двигателя и угловой скорости вращения коленчатого вала (от3 до 5). Большее число компрессионных колец располагается в верхней части. Компрессионные кольца обеспечивают необходимую степень сжатия. Маслосъемные препятствуют проникновению масла смазывающего цилиндр в камеру сгорания.

Особенности конструкции:

1. Диаметр кольца > диаметра цилиндра

2. Кольца разрезные, место разреза кольца называется замок

Кольцо упругое, что дает компрессионную разность диаметров кольца и цилиндров, обеспечивает упругое прилегание кольца к цилиндру при величине зазора в замке 0, 15 до 0,5 мм. Замок кольца может иметь следующую форму:

 

косая

ступенчатая

специальная

 

Зазор дает возможность компенсировать расширение кольца.

Материал кольца: специальные легированные чугуны или сталь.

Формы поперечного сечения компрессионных колец:

 

	прямоугольная				С конической наружной поверхностью				С канавками на наружной поверхности

 

	С выточкой на      внутренней поверхности				С фаской на наружной поверхности					С канавками на наружной поверхности

 

Способы повышения износостойкости компрессионных колец: хромирование, покрытие молибденом.

Перспективы развития:

1. Витые стальные кольца

2. Установка нескольких колец в витую канавку

Маслосъемные кольца:

Причины попадания масла в цилиндр:

1. Разность давления в цилиндре и картере при впуске

2. Насосное действие компрессионных колец

Материал: чугун, сталь

Конструкция колец: цельные и составные

 

Чугунная обычная

скребковое

составное