Илья Мельников - Грузовые автомобили. Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы

В верхней части блока цилиндра, под углом 90 градусов, расположены два ряда цилиндровых гнезд под вставные «мокрые» гильзы, с привалочными поверхностями под головки цилиндров. Наружная поверхность этих гильз, омывается охлаждающей жидкостью, поэтому гильзы называют «мокрыми».

Интенсивный отвод тепла от гильз цилиндров осуществляется за счет жидкости, которая поступает по протокам, сделанным по всей высоте цилиндров, улучшается охлаждение поршней и поршневых колец. Водяные рубашки блока цилиндров и головок блока сообщаются через специальные отверстия в прилегающих плоскостях, уплотняемых резиновыми кольцами круглого сечения.

Подвод масла к подшипникам коленчатого и распределительного валов, деталям привода механизма газораспределения, фильтру очистки масла, центробежному фильтру и компрессору происходит по системе каналов в картерной части блока цилиндров.

Гнезда под поршневые кольца устанавливаются в строго фиксированном положении. Крышки коренных опор соединены с картерной частью поперечными болтами – стяжками.

Головки цилиндров отдельные на каждый цилиндр, изготовлены из алюминиевого сплава. Они имеют водяные полости, сообщающиеся с полостями блока, впускные и выпускные каналы, вставные седла и направляющие втулки клапанов. Используют алюминиевый сплав потому, что он обладает лучшей, чем чугун, теплопроводностью, следовательно, облегчает отвод от головок теплоты. В результате этого улучшаются условия протекания рабочего процесса в цилиндрах двигателя. В головке 18 выполнены камеры сгорания, в которых имеются резьбовые отверстия для свечей зажигания. Стенки камер сгорания имеют двойные, полость между которыми образует рубашку охлаждения.

Сверху на головке цилиндров закреплены детали газораспределительного механизма.

Во впускные и выпускные каналы 9 отливки головки запрессованы вставные седла 7 и направляющие втулки клапанов.

Метоллоасбестовая прокладка 15 между блоком и головкой цилиндров создает герметичность. Крепят головку к блоку болтами или шпильками 4 с гайками.

Головка цилиндров сверху закрыта штампованной или литой крышкой, для уплотнения между ними ставят прокладку из маслостойкой резины. Формованные резиновые прокладки уплотняют перепускные отверстия для воды и масла, а также стык головки с блоком по контуру.

Со стороны привалочной плоскости каждой головки выполнены два отверстия, в которые при сборке двигателя входят запрессованные в блок фиксирующие штифты. Каждая головка крепится к блоку цилиндров четырьмя болтами. Отверстия под болты выполнены в специальных бобышках, сделанных в боковых стенках водяной рубашки.

Рис. Детали шатунно – поршневой группы 1 – компрессионные кольца. 2 – маслосъемное кольцо, 3 – поршень, 4 – поршневой палец, 5 – стопорное кольцо, 6 – шатун, 7 – болт, 8 – тонкостенные вкладыши, 9 – крышка нижней головки шатуна,10 – гайка, 11 – шплинт, а – выступ вкладыша.

Поршень воспринимает при рабочем ходе нагрузки от давления газов и передает их через шатун коленчатому валу, а также совершает вспомогательные такты (впуск, сжатие, выпуск). В двухтактном двигателе выполняет функции клапанов при протекании всех вспомогательных тактов. Поршень движется с большой скоростью внутри цилиндра и подвергается действию высоких температур и давлений. Изготавливают поршень из легкого, но прочного алюминиевого сплава, обладающего малой плотностью и хорошей теплопроводностью.

Поршень состоит из головки и юбки. Головкой называется верхняя часть поршня, снизу она усилена ребрами. По окружности поршня расположены канавки для установки поршневых колец. Верхняя канавка, наиболее нагруженная, имеет вставку из жаропрочного чугуна. Юбка – это направляющая часть поршня. На ее поверхность нанесено коллоидно-графитовое покрытие для улучшения приработки поршня к гильзе и уменьшает износ. Юбка снабжена приливами с отверстиями, в которые вставляют поршневой палец 4. Юбку выполняют в виде эллипса, большая ось которого расположена перпендикулярно оси поршневого пальца. Такая форма юбки предотвращает стук при холодном двигателе и заедание за счет округления юбки при нагреве.

В некоторых двигателях в верхней части головки поршня протачивают узкую канавку, уменьшающую передачу теплоты к верхнему кольцу.

Поршневые кольца бывают маслосъемными и компрессионными . Компрессионные кольца уплотняют зазор между поршнем и цилиндром. Изготавливаются поршневые кольца из специального чугуна или стали; у колец сделан специальный разрез «замок», для упругости с зазором 0,2 – 0,5.В свободном состоянии диаметр поршневых колец, больше диаметра цилиндра, при установке в цилиндры кольца сжимают, благодаря своей упругости они плотно прилегают к стенкам цилиндров. При установке на поршень компрессионные кольца четырехтактного двигателя должны быть повернуты разрезами в разные стороны для уменьшения пропуска газов.

Маслосъемные кольца ставят для снятия излишка масла со стенок цилиндра. Такие кольца имеют сквозные прорези для съема масла. Кольца устанавливают ниже компрессионных. На поршни многих двигателей устанавливают составные маслосъемные кольца.

Сборные кольца хорошо прилегают к поверхности цилиндров и обеспечивают низкий расход картерного масла.

Поршневые пальцы делают трубчатыми, изготавливают из стали. Палец соединяет поршень с шатуном. От осевого перемещения палец удерживают разжимными стопорными кольцами. При работе палец может поворачиваться в бобышках поршня и втулке верхней головки шатуна. От осевого перемещения палец удерживается стопорными кольцами, которые устанавливаются в канавках бобышек поршня. Такие пальцы называются плавающими. Так как во время работы двигателя, при достижении рабочей температуры, между поршнем и пальцем появляется зазор, за счет разности линейных коэффициентов расширения материалов, и палец свободно поворачивается в бобышках поршня.

Шатун передает при рабочем ходе силу от поршня кривошипу коленчатого вала, а при вспомогательных тактах от кривошипа поршню. Таким образом, шатун служит для преобразования возвратно – поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала, предавая ему создаваемое давлением газов усилие, которое поршнем воспринимается непосредственно. Изготавливается шатун из стали. Он состоит из стержня двутаврового сечения, верхней неразъемной головки с бронзовой втулкой для поршневого пальца и нижней разъемной головки, закрепляемой на шатунной шейке коленчатого вала.