Кривошатунный механизм двигателя: Кривошипно-шатунный механизм двигателя (КШМ): устройство и принцип работы

Содержание

ᐉ Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) двигателя

Кривошипно-шатунный механизм состоит из неподвижных деталей цилиндров 13 или блока цилиндров с головкой 12, картеров двигателя и маховика, подвижных деталей — поршней 15 с поршневыми кольцами и пальцами 16, шатунов 17, коленчатого вала 19 с подшипниками и маховика 18. В зависимости от расположения цилиндров различают рядные и V-образные двигатели. Все цилиндры рядных двигателей расположены вер­тикально в один ряд, а V-образных — в два ряда с наклоном (развалом).

Рисунок. Устройство одноцилиндрового четырехтактного карбюра­торного двигателя:
1 — шестерни приводи распределительного вала; 2 — распределительный вал; 3 — толкатель; 4 — пружина; 5 — выпускная труба; 6 — впускная труба; 7 — карбюратор; 8 — выпускной клапан; 9 — провод к свече; 10 — искровая зажигательная свеча; 11 — впускной клапан; 12 — головка цилиндра; 13 — цилиндр: 14 — водяная рубашка; 15 — поршень; 16 — поршневой палец; 17 — шатун; 18 — маховик; 19 — коленчатый вал; 20 — резервуар для масла (поддон картера).

Остов двигателя — это совокупность неподвижных деталей, соединенных между собой. Внутри и снаружи остова расположены детали механизмов и систем двигателя. В автотракторных двигателях основной деталью остова служит блок-картер. Остов двигателя с помощью опор крепят к раме трактора или автомобиля.

Верхняя часть блок-картера представляет собой блок цилиндров, нижняя — картер. Сверху блок цилиндров закрывают головкой. Головки крепят к блок-картеру шпильками или болтами. Между блок-картером и головкой ус­танавливают уплотнительную прокладку. Снизу к картеру также через уплотнительную прокладку крепят поддон.

На внешней поверхности поршня нарезаны кольцевые канавки

под компрессионные (верхние) и маслосъемные (нижние) кольца. Поршневые кольца, обеспечивающие создание компрессии в цилиндре двигателя, называют компрессионными, а снимающие излишнее масло со стенок цилиндра — маслосъемными.

Поршневые пальцы служат для шарнирного соединения поршня с шатуном. Их выполняют в виде гладких цилиндрических стержней.

Шатун преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Соединяя поршень с коленчатым валом, шатун передает последнему усилие от давления газов и инерционные силы. В верхнюю головку шатуна запрессовывают латунную или бронзовую втулку, в нижнюю (разъемную) головку шатуна — вкладыши шатунного подшипника.

Шатунные подшипники обеспечивают снижение трения и ин­тенсивности изнашивания шейки коленчатого вала во время работы двигателя.

Коленчатый вал преобразует усилия, воспринимаемые от поршней через шатуны, во вращающий момент и передает его механизмам трансмиссии и другим механизмам двигателя. Коленчатый вал состоит из коренных и шатунных шеек. Коренные и шатунные шейки соединяются между собой щеками и образуют колена (кривошипы). Коренными шейками вал устанавливают в подшипники скольжения, расположенные в перегородках блок-картера двигателя, а к шатунным шейкам присоединяют нижние головки шатунов. В У-образных двигателях с каждой шатунной шейкой соединяют два шатуна.

Видео: Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм двигателя внутреннего сгорания

Кривошипно-шатунный механизм двигателя внутреннего сгорания служит для преобразования прямолинейного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. С помощью газораспределительного механизма или электронных актуаторов заменяемый его цилиндр заполняется горючей смесью и освобождается от отработанных газов.

Крайнее положение поршня при движении его в цилиндре называется мертвыми точками. Положение, при котором поршень максимально удален от оси коленчатого вала, называется верхней мертвой точкой, а положение, при котором он минимально удален от оси коленчатого вала, — нижней мертвой точкой. Ход поршня — это расстояние между верхней и и нижней мертвыми точками.

Составные части и схема кривошипно-шатунного механизма

Кривошипно шатунный механизм двигателя состоит из таких составных частей: цилиндра, поршня с кольцами и поршневым пальцем, шатуна с подшипниками, коленчатого вала с подшипниками, маховика, картера.

Схема 1 кривошипно-шатунного механизма.

  1. Головка цилиндра
  2. Декомпрессор
  3. Свеча
  4. Камера сгорания
  5. Жаропрочная прокладка головки цилиндра
  6. Ребра для охлаждения
  7. Карбюратор
  8. Воздухоочиститель
  9. Механизм ауска двигателя
  10. Коленчатый вал
  11. Картер
  12. Подпипник шатуна
  13. Шатун
  14. Поршень
  15. Поршневой палец
  16. Цилиндр
  17. Поршневое кольцо

Цилиндр в схеме кривошипно-шатунного механизма

В цилиндре 16 (схема 1) происходит сгорание рабочей смеси. Внутренняя поверхность цилиндра является направляющей для движения поршня. Цилиндры изготавливают из чугуна или алюминиевого сплава. Внутреннюю поверхность цилиндра, по которой двигается поршень 14 (схема 1), полируют до блеска (ее называют зеркалом). Снаружи на цилиндре есть ребра 6 (схема 1), которые увеличивают поверхность контакта с окружающим воздухом. Головку цилиндра 1 (схема 1) отливают из алюминиевого сплава. Снаружи на ней также имеются ребра. Внутри головки расположена камера сгорания 4 (схема 1).


Видео полного процесса изготовления блока цилиндров

В головке есть отверстие: одно для свечи зажигания 3 (схема 1), а другое для декомпрессора 2 (схема 1). Между головкой и цилиндром установлена жаропрочная прокладка 5 (схема 1) для уплотнения их соединения. Соединяется головка с цилиндром с помощью винтов.

Из чего состоит поршень и его роль

Поршень 14 (схема 1) принимает давление газов и передает его через палец 15 (схема 1) и шатун 13 (схема 1)на коленчатый вал. Под влиянием пламени и горячих газов поршень нагревается до высокой температуры и расширяется. Для предупреждения заклинивания его во время работы работы между поршнем и цилиндром имеется зазор. А чтобы через этот зазор не проникали газы из камеры сгорания, поршень уплотняют в цилиндре разрезными поршневыми кольцами 17 (схема 1).

Для поршневых колец 7 (рис. 2) в верхней части вытачивают кольцевые канавки 1 (рис. 2). Поршневые кольца имеют разрез и пружинят при сжатии. Установленные в канавках поршня, они благодаря своей упругости плотно прижимаются к зеркалу цилиндра. Поршневые кольца бывают компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца предупреждают проникновение газов через зазор между цилиндрами и поршнем, а также отводят часть тепла, которое передается на дно поршня при сгорании рабочей смеси.

Маслосъемное кольцо имеет на наружной поверхности канавку и сквозные отверстия. Выступами наружной поверхности оно снимает с зеркала цилиндра масло и через канавку и отверстия пропускает его в картер. Как правило, на поршнях двухтактных двигателей мотоциклов маслосъемные кольца не устанавливают.

В средней части поршня имеется радиальное отверстие, куда вставляется поршневой палец 2 (рис. 2), с помощью которого поршень шарнирно соединяется с верхней головкой 6 (рис. 2) шатуна.

В нижней части поршня двухтактного двигателя делают вырезы 4 (рис. 2) для пропускания горючей смеси и отработанных газов.


Видео полного цикла изготовления поршней

Поршень отливают из алюминиевого сплава, поршневые кольца — из чугуна или стали. Стальной поршневой палец укрепляют упругими кольцами 3 (рис. 2) или алюминиевыми заглушками.

Из чего состоит шатун

В шатуне 13 (схема 1) различают среднюю часть 3 (рис. 3), или так называемый стержень, верхнюю 2 (рис. 3) и нижнюю 5 (рис. 3) головки. В верхней головке запрессована бронзовая втулка 1 (или игольчатый подшипник) для шарнирного соединения с поршневым пальцем. В нижней головке, которую надевают на шейку пальца 6 (рис. 3)коленчатого вала, монтируют роликовый подшипник 4 (рис. 3). В головках шатуна есть отверстия для смазывания подшипников.

Коленчатый вал и его кривошипы

Коленчатый вал имеет столько кривошипов, сколько цилиндров в двигателе. Кривошип состоит из шатунной шейки 6 (рис. 3) двух щек 8 (рис. 3) и двух коренных шеек 7. (рис. 3).

Щеки коленчатого вала 8 делают массивными, и они выполняют роль маховика в двигателе.

Картер двигателя внутреннего сгорания

Нижняя часть двигателя называется картером. Картер 13 (схема 1) изготавливают из алюминиевого сплава. С помощью картера двигатель прикрепляется к раме. Во внутренней части полости картера расположен кривошип коленчатого вала.

Картеры двигателей легких и средних мотоциклов изготавливают обычно в одном блоке с картерами муфты сцепления и коробки передач. Картеры в этих мотоциклов состоят из двух половин и крышек, соединенных между собой болтами. Картеры двухтактных двигателей герметичны.

Кривошипно шатунный механизм. Назначение и его главная миссия

Приветствую читателей нашего уютного блога! Сейчас поговорим о сердце наших железных коней, двигателях внутреннего сгорания. А если точнее, кривошипно шатунный механизм – один из ключевых механизмов мотора.

Трудно переоценить назначение кривошипно шатунного механизма. По сути, именно его мы обязаны благодарить за то, что наши железные кони не стоят на месте, а могут перевозить наши бренные тела и дарить нам радость вождения.

Если говорить сухим техническим языком, то назначение КШМ предназначено для преобразования энергии сгоревшей топливно-воздушной смеси в механическое вращение.

Естественно, кривошипно шатунный механизм не монолитная конструкция и состоит из ряда более простых деталей, о которых пойдёт речь ниже.

Кривошипно шатунный механизм: дьявол кроется в деталях

Условно элементы кривошипно-шатунного механизма можно разделить на две большие подгруппы: подвижные и неподвижные части.

К первой относятся поршни с кольцами и пальцами, шатуны, коленчатый вал (в простонародье коленвал), а также маховик.

Блок цилиндров

Неподвижные элементы КШМ представлены блоком цилиндров и головкой блока цилиндров, картером, а также прокладкой, расположенной между блоком и головкой.

Поршень

А теперь чуточку подробнее о роли каждого из актёров театра кривошипно шатунного механизма. Одним из первых удар сгорающей топливно-воздушной смеси принимает на себя поршень.

Этот героический элемент представляет собой металлическую цилиндрическую деталь, грубо говоря, имеющую форму стакана.

На самом деле его форма довольно непростая – с канавками, выпуклостями, отверстиями и вырезами.

Все эти сложности форм нужны не только для эффективной работы мотора. Чтобы было где разместить поршневые кольца, а также куда вставить поршневой палец, к которому крепится следующая важная деталь механизма – шатун.

Шатун

Смысл существования шатуна прост, как пять копеек — передача поступательного движения поршня коленчатому валу.

Довольно скучная, но важная роль. Сам по себе шатун выглядит как металлический стержень двутаврового сечения.

С одного его конца находится отверстие для крепления к поршню при помощи поршневого пальца, а с другого – полукольцо, которое надевается на шатунную шейку вала и фиксируется болтовыми соединениями специальной крышкой.

Стоит отметить, что соединение шатуна с коленвалом подвижное – он же должен вращаться.

Коленчатый вал

Важность следующего элемента КШМ сложно переоценить – это коленчатый вал.

Конечно, назвать эту деталь валом в привычном понимании довольно трудно – форма у него сложная и всё из-за того, что к нему крепятся все шатунно-поршневые связки двигателя.

Коленвал — ключевой вращающий элемент мотора и ему приходится выдерживать невероятные нагрузки, поэтому и требования к качеству его исполнения и прочности материалов высочайшие.

Основными деталями коленчатого вала являются шатунные шейки (места, куда крепятся шатуны), щёки, коренные шейки и противовесы.

Кстати, своё название кривошипно шатунный механизм получил именно благодаря части коленвала. Если быть точным, кривошипу – так иногда называют связку шатунной шейки и щёк по обе стороны от неё.

Маховик

Венчает коленчатый вал с одной из сторон маховик.

Нужно отметить, что, несмотря на свою относительную внешнюю простоту, маховик играет сразу несколько ролей.

Во-первых, в его главную задачу входит поддержание равномерного вращения коленвала во время работы мотора.

Во-вторых, именно это скромное металлическое колесо выступает связующим звеном между стартером и коленчатым валом, когда Вы поворачиваете ключ зажигания для запуска двигателя.

Практически все подвижные части кривошипно шатунного механизма располагаются в блоке цилиндров. А закрывает всё это крутящееся и вращающееся безобразие от наших с Вами глаз головка блока цилиндров.

В неё, как правило, встроены клапаны, свечи и каналы для подвода охлаждающей жидкости, масла, а также воздушно-топливной смеси.

Нужно отметить, что именно блок цилиндров вместе с головкой обуславливают такой немаловажный параметр двигателя, как его масса.

В классическом исполнении эти элементы изготавливаются из чугуна, но, благодаря современным технологиям, автопроизводители всё чаще применяют алюминий в их конструкции, что благотворно влияет на вес мотора и, как следствие, всего автомобиля.

Применение лёгких сплавов стало возможным даже в столь критичном элементе блока. Гильзы цилиндров (в них перемещаются поршни), должны обладать стойкостью к износу и выдерживать высокие температуры.

А сколько цилиндров у твоего коня?

В заключение, дорогие наши читатели, хотелось бы сказать несколько слов о видах компоновки двигателей внутреннего сгорания и схемах расположения цилиндров.

Автомобильные концерны комплектуют свои творения моторами нескольких видов, а именно:

  • рядными;
  • V-образными;
  • оппозитными;
  • W-образными.

С точки зрения баланса, самыми оптимальными являются рядные и оппозитные двигатели.

Первые довольно распространены в автомире – рядные четырёхцилиндровые агрегаты встречаются сплошь и рядом. А вот судьба оппозитных не столь публична, они стали синонимом некой эксклюзивности и «клубности».

Так, к примеру, их можно встретить в недрах спортивных Porsche или Subaru.

Оптимальным же сочетанием характеристик обладают V-образные и их родственные W-образные двигатели. На их базе строят как доступные для среднестатистического автолюбителя машины, так и сумасшедшие суперкары, стоимость которых столь же невероятна, как и характер.

Работа W-образного двигателя:

Уважаемые посетители блога, в этой небольшой статье мы попытались прояснить назначение кривошипно шатунного механизма, рассмотреть его в общих чертах его компоненты.

Читайте статьи на блоге и повышайте свой профессиональный уровень.

Механизм двигателя кривошипно-шатунный — Энциклопедия по машиностроению XXL

В приводах ножовочных ручных пил наиболее часто используют электрические и пневматические двигатели, кривошипно-шатунные и эксцентриковые механизмы для преобразования вращательного движения вала двигателя в возвратно-поступательное движение рабочего органа — ползуна — с закрепленным на нем ножовочным полотном. При использовании ножовочных ручных пил для резки металлических труб и профильного металла их комплектуют специальными зажимными приспособлениями.  [c.359]
Назначение кривошипно -шатунного механизма — преобразовывать прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала и передавать воспринятые поршнем усилия силовой передаче автомобиля. У многоцилиндрового двигателя кривошипно-шатунный механизм состоит из блока и головки блока цилиндров, цилиндропоршневой группы, шатунов, коленчатого вала, маховика, картера и поддона. При этом цилиндр может быть выполнен непосредственно в корпусе блока или в виде сменной гильзы, установленной в направляющих поясках блока.  
[c.75]

При испытании механизма газораспределения на неработающем двигателе кривошипно-шатунный механизм его снимают или отключают распределительный вал двигателя приводится в этом случае во вращение при помощи электромотора с регулируемым числом оборотов. При этом, конечно, должна быть обеспечена нормальная смазка механизма газораспределения.  [c.307]

Игольчатые подшипники применяют в узлах машин ограниченных размеров и часто в узлах машин с качательным движением (в карданных механизмах автомобилей, поршневых пальцах, распределительных валах двигателей, коромыслах распределительных механизмов, опорах кривошипно-шатунных механизмов и пр.). В узлах с качательным движением подшипники необходимо сказывать жидки ,I минеральным маслом.  

[c.360]

Современные двигатели в подавляющем большинстве выполняются многоцилиндровыми. В этих двигателях вследствие непрерывного чередования рабочих ходов и перекрытия их друг другом достигается более плавное и равномерное вращение коренного вала в сравнении с одноцилиндровым двигателем. Кроме того, в многоцилиндровых двигателях легче уравновесить силы инерции, возникающие при возвратно-поступательном движении поршня. У многоцилиндровых двигателей кривошипно-шатунный механизм включает блок цилиндров с головкой и уплотняющей прокладкой, поршни, поршневые кольца, поршневые пальцы, шатуны, коренной вал, маховик и картер двигателя. Поршень с кольцами и пальцем принято называть поршневой группой. Блок с головкой и картером образуют корпус двигателя.  [c.222]

В двигателе кривошипно-шатунный механизм предназначен для превращения неравномерного возвратно-поступательного движения поршня, приводимого в движение от сгорания топлива в цилиндре двигателя, в равномерное вращательное движение коленчатого вала  [c.76]


К узлам машин, в которых широко применяются игольчатые роликоподшипники, относятся карданные механизмы автомобилей, поршне вые пальцы, шатунные пальцы, распределительные валы двигателей, коромысла распределительных механизмов, опоры кривошипно-шатунных механизмов.  [c.51]

Детали кривошипно-шатунного механизма сильно нагреваются и испытывают переменные нагрузки значительной величины. При правильном уходе за двигателем кривошипно-шатунный механизм работает длительное время. Для этого необходимо соблюдать следующее  [c.41]

При всех механизмах, кроме кривошипно-шатунных, в крайних положениях стрелы должны устанавливаться буфера (пружинные или резиновые), которые обычно рассчитываются на нагрузку, вызванную максимальным моментом двигателя. Расчет на удар приводит к чрезмерному утяжелению звеньев стрелового устройства.  [c.414]

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (горения), тепловые двигатели, в которых сгорание топлива жидкого или газообразного) происходит внутри рабочего цилиндра, и получающаяся за счет этого механич. энергия передается через движущийся поршень и передаточный механизм (обычно кривошипно-шатунный) на вал двигателя.  [c.143]

После установки углового положения ротора двигателя в заданное полюсное деление синхронной машины с помощью преобразователя частоты статор двигателя переключают на сеть. Преобразователь частоты затем используют для регулирования фазы нагрузки другой компрессорной установки с синхронным двигателем в соответствии с программой управления на минимальную колебательность. Непрерывное регулирование углового положения ротора синхронного двигателя изменением углового положения поворотного статора осуществляется позиционной следящей системой, исполнительный орган которой связан с поворотным статором синхронного двигателя. Кривошипно-шатунный механизм с синхронным приводом консольного типа с поворотным статором показан на рис. 39. Системы синхронного привода такого типа требуют конструктивной разработки и экономического обоснования. Представленный на рис. 39 конструктивный вариант синхронного привода легче всего реализовать на компрессорных установках средней мощности, использующих фланцевые приводы.  [c.98]

Основными источниками шума в двигателях внутреннего сгорания являются турбокомпрессор, процесс сгорания, процессы впуска и выпуска, механизм газораспределения, кривошипно-шатунный и вспомогательные механизмы (из-за наличия зазоров в зубчатых зацеплениях, периодически перекрывающихся зазоров в подвижных соединениях и т. п.). Генерацию шума вспомогательными механизмами в двигателях внутреннего и внешнего сгорания можно принять одинаковой, другие источники шума в двигателях Стирлинга отсутствуют, поэтому уровень шума, производимого работающим двигателем Стирлинга, значительно меньше, чем у двигателя внутреннего сгорания. Внешнее сгорание в двигателе Стирлинга происходит непрерывно и не имеет взрывного характера, благодаря чему при сгорании и выпуске шум почти не генерируется.  [c.129]

До СИХ пор рассматривались различные варианты поршневых двигателей с кривошипно-шатунным механизмом. На автомобилях некоторое распространение получили роторно-поршневые двигатели (РПД) благодаря лучшим значениям массогабаритных показателей. В РПД можно реализовать как обычный цикл Отто, так и дизельный, легко организовать расслоение заряда, отключение секций и так далее. Однако РПД имеют существенный недостаток, ограничивающий возможность выполнения современных требований по токсичности и топливной экономичности. Это прежде всего чрезмерно развитая поверхность камеры сгорания, приводящая к образованию застойных зон. В результате наблюдаются высокие выбросы углеводородов, неудовлетворительная топливная экономичность.  [c.48]

К циклически нагруженным относятся соединения, подвергающиеся действию пульсирующей или знакопеременной силы (давление рабочих тазов в цилиндрах поршневых двигателей и компрессоров, силы инерции движущихся масс в головках шатунов и подшипниках кривошипно-шатунных механизмов). I  [c.425]


Направляющие ползунов (крейцкопфов) поршневых двигателей, для которых характерны нагрузки в одной плоскости (плоскости кривошипно-шатунного механизма), значительные скорости и в большинстве случаев повышенные температуры.  [c.465]

Каждая деталь машины в отдельности является системой материальных точек — телом, а машина в целом представляет собой материальную систему, состоящую из абсолютно твердых тел. При таком понимании материальной системы силы, действующие в системе, могут быть одновременно внешними и внутренними в зависимости от того, движение каких тел рассматривается. Например, сила, действующая на поршень двигателя внутреннего сгорания от давления газов, при рассмотрении кривошипно-шатунного механизма или машины в целом является внутренней силой, а при рассмотрении отдельно шатуна как материальной системы считается внешней. Для двигателя в целом внешней силой является сила полезного сопротивления того механизма или машины, для приведения в действие которых предназначен двигатель, например электрогенератора, компрессора, гребного винта и т. д.  [c.174]

На рис. 190,6 изображен кривошипно-шатунный механизм двигателя, предназначенный для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Этот же механизм в поршневых компрессорах и насосах служит для обратной цели, т. е. преобразования вращательного движения вала в возвратно-поступательное движение поршня. В первом случае ведущим звеном является поршень, ведомым — вал, во втором — наоборот.  [c.184]

Кривошипно-шатунный механизм. Этот механизм широко применяется как в машинах-двигателях, так и в машинах-орудиях для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения во вращательное, и наоборот.  [c.188]

Приводные насосы снабжены кривошипно-шатунным механизмом и приводятся в действие двигателем посредством передачи.  [c.331]

Приводные поршневые насосы применяются для перекачки воды, глинистого раствора, загрязненной воды, нефти и других темных нефтепродуктов. Они приводятся в движение электродвигателями и двигателями внутреннего сгорания через зубчатую или ременную передачу и кривошипно-шатунный механизм.  [c.332]

Многие детали машин в процессе работы испытывают напряжения, циклически меняющиеся во времени. Например, детали кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания (рис. 12.1) находятся под действием периодически меняющихся сил. Закон их изменения определяется видом индикаторной диаграммы и кинематическими особенностями механизма.  [c.471]

Рассмотрим процесс работы двигателя. На рис. 13.2 изображены схема двигателя и график изменения давления внутри цилиндра Б зависимости от перемещения поршня (индикаторная диаграмма). Поршень двигателя совершает возвратно-поступательные движения и через кривошипно-шатунный механизм вращает вал, который соединен с потребителем механической работы.  [c.128]

Многие детали машин в процессе работы испытывают напряжения, циклически меняющиеся во времени. Так, например, детали кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания (рис. 397) находятся под действием периодически меняюш,ихся сил. Закон их изменения  [c.381]

По результатам (см. задачу 9.1) кинематического и силового расчета кривошипно-шатунного механизма двигателя (рис. 10.14, а) определить приведенный момент сил трения на валу А кривошипа и мгновенный КПД механизма, если реакции  [c.155]

Кривошипно-шатунные механизмы широко применяют в поршневых двигателях, компрессорах, прессах, насосах и т. д.  [c.247]

Широкое применение в У-образных двигателях внутреннего сгорания и компрессорах нашел механизм прицепного шатуна (рис. 179). К точке D шатуна основного кривошипно-шатунного механизма AB присоединена двухповодковая группа DE, включающая шатун и поршень второго цилиндра К-образного двигателя.  [c.239]

В судовых энергетических установках применяются также комбинированные ГТУ. При повышении степени наддува судовых две мощность, развиваемая турбиной компрессора, становится равной мощности, развиваемой двигателем. В этом случае полезную мощность целесообразно снимать с газовой турбины, а сам ДВС использовать для привода воздушного компрессора таким образом удается исключить кривошипно-шатунный механизм.  [c.18]

Твердым звеном называется деталь или совокупность деталей машины, соединенных между собой неподвижно. Гибкие звенья (канаты, цепи и др.), так же как жидкие и газообразные, отличаются изменением своей формы вследствие относительной подвижности их частей или частиц. Звено в общем случае может состоять из нескольких деталей. Деталью называется изделие, изготовленное без сборочных операций. На рис. 2.3 изображены двигатель внутреннего сгорания (а) и кинематическая схема его кривошипно-шатунного механизма (б), состоящая из звена 1 (кривошип), звена 2 (шатун) и звена 3 (поршень). Шатун состоит из стержня (тела шатуна) а, запрессованной в него втулки Ь, двух половин вкладышей с и d, разъемной головки е, двух болтов / и гаек g с шайбами и шплинтами. Все детали зтого звена (б) соединены друг с другом неподвижно и движутся как одно целое.  [c.13]

Силы инерции звеньев машин, совершающих плоскопараллельное или возвратно-поступательное движение, уравновешиваются посредством рационального соединения нескольких механизмов (в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания, компрессорах и др.) или с помощью противовесов, помещаемых на вращающиеся звенья. Уравновешивание противовесами рассмотрим на примере кривошипно-шатунного механизма (рис. 9.5, а). Масса шатуна приближенно может быть заменена двумя эквивалентными массами /Пш и /Пш, сосредоточенными в точках Л и В. Величины этих масс определяются из выражений  [c.192]


ЭКСЦЕНТРИКОВЫЙ КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННЫЙ МЕХАНИЗМ ДВИГАТЕЛЯ С ПРИЦЕПНЫМИ ШАТУНОМ И ПОЛЗУНОМ  [c.491]

Если уже говорить о внешнем сходстве, то он больше похож на паровую машину. У него есть цилиндры, поршни, кривошипно-шатунный механизм, коленчатый вал — все те механизмы, которые обязательны и почти в каждой паровой машине. У него в цилиндрах происходит расширение и охлаждение раскаленного и сжатого газа, аналогичное расширению и охлаждению пара. И даже происхождение у паровой машины и двигателя внутреннего сгорания одно и то же в своем цилиндре Дени Па-пен ставил опыты и со сжиганием взрывчатых веществ и с паром,  [c.90]

Но, может быть, главным недостатком двигателя внутреннего сгорания является наличие у него кривошипно-шатунного механизма с его возвратно-поступательным движением. Мы уже говорили о том, что именно стремление отказаться от бесчисленных толчков и ударов, неизбежных при работе этого механизма, вызвало появление паровых и газовых турбин. Это же обстоя-  [c.108]

Теперь рассмотрим, как применяются эти концепции теории балансировки к двигателям Стирлинга, и покажем это на примере трех основных типов механизма привода двигателя — кривошипно-шатунного, ромбического (для одноцилиндрового двигателя), с косой шайбой. Если кривошипы парных цилиндров в рядном двигателе вращаются в иротивофазе, то первичные силы и вторичные моменты уравновешиваются, но вторичные силы и первичные моменты не балансируются. Обычно такая ситуация допустима, но, к сожалению, с точки зрения балансировки наиболее предпочтителен режим работы двигателя Стирлинга со сдвигом фазы около 90°, что при использовании кривошипно-шатунного механизма для двигателя модификации  [c.272]

При шабрении больших плоскостей (например контрольных плит) используют пневмо-магнитный шабер конструкции П. П. Ильина (рис. 10, б). Он состоит из корпуса 9 с электромагнитами 10 и И, пневматического двигателя 18, редуктора 8 и лезвия 14. Вращательное движение от пневматического двигателя кривошипно-шатунным механизмом 12 преобразуется в возвратно-поступательное движение рычага резцедержателя 13, в гнездо которого вставляется лезвие шабера, изготовляемое из твердого сплава марки В Кб или Т15К6.  [c.31]

Назначение кривошипно-шатунного механизма—преобразовывать прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала и передавать воспринятые поршнем усилия силовой передаче автомобиля. У многоинлиндрового двигателя кривошипно-шатунный механизм состоит из блока и головки блока щишндров, щшрщдро-поршневой группы, шатунов, коленчатого вала, маховика, картера и поддона.  [c.22]

Изложенное выше позволяет понять, почему тюнинг двигателя встречается значительно реже, чем тюнинг деталей подвески, аэродинамики, шумоизоляции, дизайна и отделки салона и т.п. К сказанному следует добавить, что двигатель — это наиболее сложный и ответственный агрегат автомобиля, объединяющий в себе несколько различных систем и узлов. Наиболее важными системами двигателя являются система питания, система охлаждения, система смазки и система выпуска отработавших газов. Основные его механизмы — это кривошипно-шатунный механизм (КШМ) и газораспределительный механизм (ГРМ), расположенные соответственно в блок-картере и головке цилиндров. В силу этого автомобильные фирмы уделяют серьезное внимание совершенству двигателя как на стадии его проектирования, так и в процессе эксплуатации. Однако вносить изменения в конструкцию серийно выпускаемого двигателя достаточно накладно и на это идут лишь в случае крайней необходимости. Как  [c.4]

В кривошиппо-ползунном механизме двигателя, состоящем из кривошипа /. шатуна 2 и ползуна (поршня) 3 (рис. 6.1. а), возвратно-иостунательное движение поршня преобразуется во вращательное движение кривошипа. Рабочий цикл в цилиндре двигателя совершается за один оборот коленчатого (кривошипного) вала. Изменение давления в цилиндре в зависимости от положергия поршня показано на индикаторной диаграмме (рис. 6.1, б). Фазы индикаторной диаграммы ас — сжатие горючей смеси, сгв — сгорание и расширение продуктов сгорания. eda — вы.хлоп и продувка. Кулачковый механизм с тарельчатым толкателем 5 предназначен для управления выхлопным клапаном 6, через который производится очистка цилиндра от продуктов сгорания. Кулачок 4, закрепленный на одном валу с зубчатым колесом г , получает вращение через зубчатую передачу 24—25—26, причем Z4 = Zi. Колесо Z4 установлено на кривошипном валу, который  [c.200]

Компрессор имеет цилиндр К с рубашкой для охлаждающей воды, поршень /7, кривошипно-шатунный механизм КШ, соединенный с двигателем для привода компрессора. В специальных коробкак крышки цилиндра размещены два клапана всасывающий (ВС) и нагнетательный (ЯГ) клапаны открываются автоматически под действием давления в цилиндре.  [c.120]

Превращение тепла в механическую энергию в двигателях совершается двумя существенно различными способами. В одних двигателях газ (или пар) при расширении в цилиндре передвиг ает поршень последний совершает возвратно-поступательные движения. Особым механизмом (кривошипно-шатунным) это движение поршня преобразуется во вращательное движение вала. К таким двигателям относятся поршневые паровые машины и поршневые двигатели внутреннего сгорания. Происходящее в цилиндрах этих двигателей движение газа при его расширении незначительно, и поэтому возникающая при этом кинетическая энергия газа пренебрежимо мала. О такого рода процессах расширения в цилиндре говорят, что в них отсутствует в н -д и м о е движение газа (в отличие от невидимого движения молекул).  [c.124]

Особенности турбинного двигателя. Турбина (от лат. turbo— вихрь) представляет собой ротационный тепловой двигатель лопаточного типа. Действие турбины основано на непрерывном преобразовании тепловой (потенциальной) энергии рабочего тела в кинетическую, с последующим преобразованием энергии движущейся струи в механическую энергию вращающегося вала. Основные особенности турбины — двойное преобразование энергии, непрерывность рабочего процесса, получение вращательного движения без кривошипно-шатунного механизма.  [c.9]

Двигателями внутреннего сгорания (д. в. с.) называются тепловые машины, в которых химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей полости двигателя, превращается в полезную механическую работу. Поршневые д. в. с. состоят из кривошинпо-шатун-ного механизма, механизма газораспределения, систем питания, смазки и охлаждения. Топливо, сгораемое внутри цилиндра, образует продукты сгорания, имеющие высокую температуру и большое давление. Под воздействием этого давления поршень совершает возвратно-поступательное движение, которое с помощью кривошипно-шатунного механизма преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.  [c.151]


Наличие продувочного насоса усложняет конструкцию двигателя, поэтому разработаны конструкции двигателей (например, дизель 2ДСП 16,5/20,2), в которых в качестве продувочного насоса используется кривошипно-шатунный механизм (рис. 70). Когда при работе двигателя поршень идет вверх, в картере создается разрежение и воздух в него поступает через клапаны 1. При движении поршня вниз воздух в картере сжимается и, когда поршень открывает продувочные окна, он по обводному каналу попадает в цилиндр двигателя.  [c.165]

На рис. 82 приведена принципиальная схема смазки газомотокомпрессора (данная схема смазки аналогична и для карбюраторных двигателей и дизелей). Масло из картера 24 через заборный фильтр 23 поступает в масляный шестеренчатый насос 7. Насос прокачивает масло через масляный холодильник 6 и фильтры грубой очистки 4 в распределительный трубопровод /6, из которого по трубкам 17 оно поступает в коренные подшипники 18. Из коренных подшипников по сверлениям в коленчатом валу масло поступает в мотылевые подшипники 20, оттуда по сверлению в прицепных шатунах 21 к поршневым пальцам 22, а затем в охлаждающие полости 19 поршней силовых цилиндров. Из охлаждающих полостей поршней силовых цилиндров по второму сверлению в прицепных шатунах масло возвращается в мотылевый подшипник, а из него по сверлению в коленчатом валу попадает в первый коренной подшипник и далее по сливным трубкам в сборную трубу. Из сборной трубы масло сливается в поддон двигателя. В процессе работы двигателя масло непрерывно циркулирует. Параллельно со смазкой кривошипно-шатунного механизма и охлаждением поршня масло под давлением подается  [c.190]

Исследование параметров равновесной шероховатости, как правило, связано с изучением профиля поверхности после длительной эксплуатации. В работе [93] приведены результаты исследования деталей кривошипно-шатунного механизма тракторных двигателей Д-54, СМД-14 и Д-35 на Пришибском заводе Укрремтреста . В табл. 6 приведены параметры установив-  [c.16]

В обычном поршневом двигателе возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение приводного вала посредством кривошипно-шатунного механизма, связанного с колеичаты.м валом. При этом неизбежны потери энергии на трение поверхностей в многочисленных подшипниках. Более того, из-за асимметрии движения поршней серьезной проблемой являются вибрации, из-за которых корпус и опоры двигателя должны обладать большой массой и жесткостью. Поиски лучших решений начались практиче-  [c.69]

При одинаковых мощности и литраже хотя и незначительно, но отличаются друг от друга конструкциями и размерами основных деталей. Это разнообразие конструкций не только не может быть изжито, но в ряде случаев культивируется по коммерческим соображениям. Таковы, например, изображенные на фиг. 78 детали шатунно-кривошипных механизмов двигателя Форда с цилиндрами диаметром 83,8 мм и ходом поршня 111,8 мм и двигателя Крейслера с цилиндрами диаметром 82,5 мм и ходом поршня 111,1 мм, а на фиг. 79 — их клапанные механизмы.  [c.128]


Кривошипно-шатунный механизм двигателя: устройство и работа

 

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования воз­вратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала и передачи крутящего момента на трансмиссию.

Он состоит из двух групп деталей: неподвижных и подвижных. К неподвижным деталям относятся: блок цилиндров с гиль­зами, головка цилиндров с прокладкой, картер.

Основной базисной деталью является блок цилиндров. На всех изучаемых отечественных двигателях автобусов блок представляет собой V — образную отливку, выполненную вместе с верхней частью картера.

Блоки цилиндров двигателей ЗИЛ-375 и ЗИЛ-130 отлиты из чугуна, а двигателя ЗМЗ-672 из алюминиевого сплава. В отливке блока цилиндров выполнены рубашка охлаждения, окружающая цилиндры, а также постели коренных подшипников коленчатого вала и подшипников распределительного вала. Картерное пространство блока цилиндров разделено поперечными перегородками на отсеки, в каждом из которых расположено по одному цилиндру левого и правого ряда. Для повышения жесткости конструкции боковые стенки картера опускаются ниже оси разъема коренных подшипников коленчатого вала. Снизу картер закрыт поддоном.

В верхней и нижней частях блока выполнены концентричные гнезда для установки гильз цилиндров, отлитых из чугуна. Для повышения износостойкости стенок цилиндров и упрощения ремонта в верхнюю часть гильзы установлена кислотоупорная вставка. Гильзы плотно устанавливают в блок. Уплотнение верхней части гильзы осуществляется зажимом бурта гильзы между блоком и головкой цилиндров, а нижней части — двумя резиновыми кольцами у двигателей ЗИЛ или медным уплотнительным кольцом у двигателя ЗМЗ-672. Тщательно обработанная поверхность гильзы называется зеркалом.

Каждый ряд цилиндров сверху закрыт головкой цилиндров, которая выполнена из алюминиевого сплава. В головках цилиндров имеются клиновидные камеры сгорания с односторонним расположением клапанов, что обеспечивает хорошие условия газо­обмена в малом пространстве камеры и повышает скорость сгорания смеси.

Кроме того, в головках выполнены отверстия для свечей, уста­новлены впускные и выпускные клапаны, вставные седла клапанов и направляющие втулки клапанов. В отливке головок цилиндров име­ется рубашка охлаждения, сообщающаяся отверстиями с рубашкой охлаждения блока цилиндров.

Герметичность соединения головок с блоком цилиндров обеспечи­вается металлоасбестовой прокладкой. Головки к блоку цилиндров крепятся шпильками и гайками. Сверху головки цилиндров закры­вают штампованными крышками. Между крышками и головками ци­линдров устанавливают прокладки из маслостойкой резины.

К подвижным деталям кривошипно-шатунного механизма относят­ся: поршни с поршневыми кольцами, поршневые пальцы, шатуны, коленчатый вал с маховиком.

Поршни служат для восприятия при рабочем ходе силы давления газов и передачи этой силы через поршневой палец и шатун на коленчатый вал, а также для совершения вспомогательных тактов. Поршень имеет головку, две бобышки и направляющую часть (юбку). Верхняя часть головки поршня называется днищем. Вследствие неодинакового расширения головки и юбки поршня (головка больше нагревается, а поэтому и больше расширяется) диаметр головки вы­полняют меньше диаметра юбки.

С внешней стороны головки поршня делают кольцевые выточки (канавки) для установки поршневых колец.

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

В головку поршня двигателя ЗИЛ-130 залита чугунная вставка, в которой проточена канавка для установки верхнего компрессион­ного кольца.

Поршневые кольца служат для уменьшения утечки газов из цилиндра в картер (компрессионные), а также для удаления излишнего масла со стенок цилиндра (маслосъемные). Кольца изго­товляют из серого чугуна (для маслосъемных колец применяется сталь). Верхние компрессионные кольца хромированы, а нижнее — луженое. На поршне двигателя ЗМЗ-672 — два компрессионных и одно маслосъемное кольцо. Маслосъемное кольцо двигателей со­стоит из двух стальных дисков и двух расширителей — осевого и радиального.

Поршневой палец служит для подвижного соединения поршня с шатуном. Поршневой палец изготовляют пустотелым из стали с поверхностной закалкой токами высокой частоты. Для предупреждения продольного перемещения пальца его закрепляют в бобышках поршня при помощи двух стопорных колец, вставляемых в кольцевые выточки бобышек. Этот способ крепления позволяет поршневому пальцу поворачиваться в головке шатуна и в бобышках поршня; такой палец называется плавающим.

Шатун служит для передачи силы давления газов от поршня на коленчатый вал при рабочем ходе, а при вспомогательных тактах от коленчатого вала к поршню. Шатун состоит из стержня двутаврового сечения, верхней головки, в которую запрессовывается бронзовая втулка, и нижней разъемной головки, которая вместе со вкладышами образует шатунный подшипник. Вкладыш нижней головки стальные, залитые тонким слоем антифрикционного(уменьшающего трение) алюминиевого сплава и др.

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

Коленчатый вал воспринимает силу давления газов от поршней через шатуны и передает крутящий момент на трансмиссию автомобиля. Он состоит из коренных и шатунных шеек, щек, противовесов, фланца для крепления маховика и носка с внутрен­ней резьбой для ввертывания храповика.

Противовесы служат для разгрузки коренных подшипников от вредного действия центробежных сил. Для подвода смазки от коренных шеек к шатунным просверлены каналы.

У изучаемых двигателей четыре кривошипа расположены попарно под углом 90° по отношению друг к другу, что обеспечивает равномер­ное чередование рабочих ходов.

Коренные подшипники представляют собой стальные вкладыши, залитые антифрикционным алюминиевым сплавом. У V-образных дви­гателей коленчатые валы полноопорные, имеют по пять опорных шеек, куда установлены разъемные вкладыши. Верхний вкладыш подшип­ника устанавливают в постель картера, а нижний — в крышку под­шипника, которую при помощи болтов прикрепляют к картеру.

Маховик отливают из чугуна; он служит для вывода порш­ней из мертвых точек, равномерного вращения коленчатого вала при вспомогательных тактах, облегчения пуска двигатели я плавного трогания автомобиля с места. На обод маховика напрессовывают сталь­ной зубчатый венец для пуска двигателя стартером.

Двигатели автобусов ЛиАЗ-677 крепят к основанию кузова автобуса спереди, на автобусах ЛАЗ-695М расположение двигателя заднее в специальном отсеке. Крепление двигателей ЗИЛ осуществляется в трех точках: впереди – на кронштейне, установленном на крышке распределительных шестерен, сзади двух лапах картера сцепления.

На автобусе ПАЗ-672 двигатель установлен в передней части на съемном подрамнике, который состоит из двух штампованных поперечных балок, соединенных продольными направляющими.Подрамник закреплен болтами к основанию кузова.

К подрамнику двигатель крепится в четырех точках. Две точки спереди представляют собой крон­штейны, прикрепленные болтами к бобышкам блока, две точки сза­ди—лапы картера сцепления.

Все двигатели крепят через резиновые армированные подушечки обеспечивающий полужесткое соединение.

Особенности устройства кривошипно-шатунного механизма двигателя РАБА-МАН.

 

Блок цилиндров выполнен из специального серого чугуна в общей отливке с картером двигателя.

С одной стороны блок цилиндров закрыт двумя чугунными головками, с другой — масляными штампованным поддоном картерa c двумя маслосборниками. Цилиндры имеют вставные сухие гильзы. По обе стороны цилиндров в блоке выполнены две полости: одна — для жидкостной рубашки охлаждения, другая — для доступа к штангам и толкателям. Обе полости закрыты крышками 1 с уплотнительными прокладками.

В картере блока цилиндров на семи опорах крепится коленчатый вал на четырех опорах — распределительный вал.

В головках цилиндров имеются гнезда для впускных и выпускных клапанов с впрессованными седлами из жароупорного чугуна и отверстия под форсунки. На головке цилиндров смонтированы клапаны и коромысла с ося­ми. Каждая головка цилиндров закрывает три цилиндра и крепится к блоку цилиндров бол­тами через уплотнительную прокладку.

Коленчатый вал вра­щается в триметаллических подшипниках (свинцовистая бронза с оловянным покрытием и стальной основой), расположенных в семи опо­рах вала.

 

Средний подшипник, являясь упорным, вос­принимает осевые нагрузки. Он имеет два ис­полнения: с буртиком или с упорными кольцами. Крышки коренных подшипников крепятся к постелям картера двумя болтами. Момент затяжки болтов равен 22 кгс • м.

Коленчатый вал выполнен из высокоуглеро­дистой стали и имеет шесть шатунных шеек, напротив которых установлены прицепные про­тивовесы. На одном конце коленчатого вала имеется фланец, к которому болтами крепится маховик. На другом конце установлена шестерня распределительно­го вала и гаситель крутильных колебаний.

Шатун стальной, двутаврового сечения. Нижняя головка шатуна имеет разъем под углом 45° для удобства снятия шату­на через цилиндр. Подшипники нижней головки шатуна по устройству аналогичны коренным подшипникам коленчатого вала. Вкладыши подшипников удерживаются от проворачивания усиками, входящими в углубления в стыках половин головки шатуна. Нижняя половина головки шатуна крепится к верхней двумя болтами (момент затяжки 22 кгс • м). Верхний вкладыш имеет отверстие для выбрасывания мас­ла на стенки цилиндров. В верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая втулка с прорезью для подвода смазки. Шатун соединяет­ся с поршнем через поршневой палец плавающего типа.

Поршень выполнен из высокопрочного алюминиевого сплава. В поршне имеется шаровая сферическая камера сгорания. На пор­шень установлены кольца (три компрессионных и одно маслосъемное), которые сделаны из специального серого чугуна.

Верхнее компрессионное кольцо хромировано, оно должно быть установлено замком против выемки под форсунку в сферической камере сгорания, а остальные кольца развернуты замками через 90°. Зазор в замке должен быть 0,4 — 0,6 мм. Максимально допустимый зазор равен 1,5 мм. При сборке поршня с шатуном необходимо, чтобы было совпадение по одной линии более длинной части головки шатуна с выемкой под форсунку в сферической камере поршня. При установке поршня эта выемка должна быть обращена в сторону крышки рубашки охлаждения блока цилиндров.

Маховик — чугунный диск, который крепится к коленчатому валу болтами(момент затяжки 14 кгс • м).

К маховику болтами крепится зубчатый венец для пуска двигателя стартером. Такое крепление позволяет переставить зубчатый венец другой стороной при износе зубьев.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) двигателя

Кривошипно-шатунным называется такой механизм, который осуществляет рабочий процесс силового агрегата. Главное предназначение кривошипно-шатунного механизма – преобразование возвратно-поступательного перемещения всех поршней во вращательное движение коленвала.

Кривошипно-шатунный механизм определяет тип силового агрегата по рас­по­ло­же­нию цилиндров. В автомобильных двигателях ( см. устройство двигателя автомобиля ) ис­поль­зу­ют­ся различные варианты кривошипно-шатунных механизмов:

  • Однорядные кривошипно-шатунные механизмы. Перемещение поршней может быть вертикальным либо под углом. Используются в рядных двигателях;
  • Двухрядные кривошипно-шатунные механизмы. Перемещение поршней только под углом. Используются в V-образных двигателях;
  • Одно- и двухрядные кривошипно-шатунные механизмы. Перемещение поршней горизонтальное. Применяются в случае, если габаритные размеры мотора по высоте ограничены.

 

Составляющие кривошипно-шатунного механизма подразделяются на

  • Подвижные – поршни, пальцы и поршневые кольца, маховик и коленчатый вал, шатуны;
  • Неподвижные – цилиндры, головка блока цилиндров (ГБЦ), блок цилиндров, картер, прокладка ГБЦ и поддон.

 

Кроме этого к кривошипно-шатунному механизму относятся разнообразные кре­пеж­ные элементы, а также шатунные и крепежные подшипники.

Устройство КШМ

При рассмотрении устройства КШМ необходимо выделить основные элементы его конструкции: коленвал, коренная шейка, шатунная шейка, шатуны, вкладыши, поршневые кольца (маслосъемные и компрессионные), пальцы и поршни ( см. работа поршня ).

Сложная конструкция вала обеспечивает получение и передачу энергии от поршня с шатуном на последующие узлы и агрегаты. Сам вал собран из элементов, называемых коленами. Колена соединены цилиндрами, расположенными со смещением относительно основной центральной оси в определенном порядке. На техническом языке название этих цилиндров — шейки. Те шейки, что смещены, крепятся к шатунам, соответственно и название — шатунные. Шейки, расположенные вдоль основной оси — коренные. За счет расположения шатунных шеек со смещением относительно центральной оси образуется рычаг. Поршень, опускаясь вниз, через шатун заставляет проворачиваться коленчатый вал.

Варианты конструкций вала представлены на следующем рисунке.

В зависимости от числа цилиндров, а также конструктивных решений ДВС по рас­по­ло­же­нию цилиндров бывает однорядный или двухрядный.

В первом случае (1) цилиндры расположены в одной плоскости относительно коленчатого вала. Если конкретнее, то все они на двигателе расположены вертикально, по центральной оси, а сам вал находится внизу. В двухрядном двигателе (поз. 2 и 3), цилиндры размещены в два ряда под углом друг к другу 60, 90 или 180°, то есть противоположно друг к другу. Возникает вопрос: «А зачем?». Обратимся к физике. Энергия от сгорания рабочей смеси очень большая и значительная доля ее погашения приходится на коренные шейки коленчатого вала, которые хоть и железные, но имеют определенный запас прочности и ресурса. В четырехцилиндровом двигателе автомобиля этот вопрос решается просто: 4 цилиндра — 4 такта рабочего цикла по очереди. В итоге нагрузка на коленвал равномерно распределяется на всех участках. В тех ДВС, где цилиндров больше, или требуется большая мощность, их размещают в «V»-образном виде, дополнительно смягчая нагрузку на коленчатый вал. Таким образом, энергия гасится не вертикально, а под углом, что зна­чи­тель­но смягчает нагрузку на коленчатый вал.

После краткого рассмотрения устройства КШМ необходимо также уделить внимание коленчатому валу. Говоря о нагрузке на коленчатый вал, стоит остановиться на под­шип­ни­ках шеек коленвала. Рассмотрим соединение шатуна с коленчатым валом двигателя.

Те перегрузки, что испытывает вал, не под силу шариковым подшипникам. Здесь и огромное давление, высокая температура, труднодоступность смазки трущихся элементов и высокая скорость вращения. Поэтому именно для шеек применяются подшипники сколь­же­ния, которые обеспечивают работу всего двигателя. Вращение коленчатого вала происходит на вкладышах. Вкладыши делятся на коренные и шатунные. Из коренных вкладышей образуется кольцо вокруг коренных шеек вала. Из шатунных вкладышей по аналогии — вокруг шатунных шеек. Для уменьшения трения скользящие поверхности подшипников и шеек смазываются маслом, подаваемым через отверстия в коленвале под высоким дав­ле­ни­ем.

Значительную работу по обеспечению равномерности и плавности работы двигателя автомобиля выполняет маховик, о котором упоминалось ранее. Это зубчатое колесо на конце вала сглаживает перебои во вращении коленвала и обеспечивает совершение всех «холостых» тактов рабочего цикла каждого цилиндра ДВС.

Теперь обратимся к конструкции поршня двигателя.

Сам поршень представляет собой перевернутую вверх дном банку. Это самое дно имеет плавно вогнутую форму, что улучшает равномерность нагрузки на поршень при совершении рабочего хода и образование рабочей смеси. Поршень крепится к шатуну через палец с подшипником, обеспечивающим колебательные движения шатуна. Стенки поршня носят название «юбка». Она имеет, на первый взгляд, округлую форму, но есть едва заметные отличия.

Первое — это утолщение стенок юбки в направлениях движения шатуна. Поршень с шатуном через палец крепления давят поочередно друг на друга в одной плоскости. В той, которой собственно и двигается шатун относительно поршня. Следовательно, стенки поршня испытывают там большую нагрузку и давление, поэтому и сделаны толще.

Второе — это сужение диаметра юбки к низу. Сделано это для недопущения заклинивания поршня в цилиндре при нагреве и обеспечения смазки трущихся поверхностей юбки поршня и стенки цилиндра. Сами стенки цилиндра настолько гладко и ювелирно выполнены, что сравнимы с поверхностью зеркала. Но тогда остается зазор, который существенно влияет на герметичность цилиндра при такте сжатия и рабочего хода.

Для решения этих противоположных по смыслу проблем, на юбке поршня пре­дус­мот­ре­ны кольца. Именно через них сам поршень соприкасается со стенками цилиндра. На каждом поршне имеется два типа колец — компрессионные и маслосъемные. Комп­рес­си­он­ные кольца обеспечивают герметичность за счет давления сгораемых газов.

Маслосъемные кольца говорят сами за себя. Остатков масла, поступающего для смягчения трения в связке поршень-цилиндр, не должно оставаться при процессе горения топливно-воздушной смеси. Иначе возможна детонация, засорение свечей или форсунок остатками тяжелых фракций нефтяных продуктов, присутствующих в масле. А все это нарушает весь рабочий цикл. Поэтому масло, впрыскиваемое на стенки цилиндра при «холостых» тактах, снимается маслосъемными кольцами при рабочем ходе поршня.

Все цилиндры двигателя размещены в едином корпусе, который называется блоком цилиндров двигателя. Его конструкция довольно сложна. В нем многочисленное количество каналов для всех систем двигателя, а также он выполняет несущую основу для многих деталей и компонентов для силовой установки в целом.

 

 

Работа КШМ

Рассмотрим схему работы КШМ.

Поршень располагается на максимально удаленном расстоянии от коленчатого вала. Шатун и кривошип выстроены в одной линии. В тот момент, когда в цилиндр проникает горючее, происходит процесс возгорания. Продукты горения, в частности, расширяющие газы, способствуют перемещению поршня к коленчатому валу. Одновременно с этим перемещается также и шатун, нижняя головка которого проворачивает коленчатый вал на 180°. Затем шатун и его нижняя головка перемещаются и проворачиваются обратно, занимая исходную позицию. Поршень тоже возвращается в свое первоначальное положение. Такой процесс происходит в круговой последовательности.

По описанию работы КШМ видно, что кривошипно-шатунный механизм является главным механизмом мотора, от работы которого полностью зависит исправность транс­порт­но­го средства. Таким образом, этот узел необходимо постоянно контролировать, и при любом подозрении на неисправность, следует вмешиваться и устранять ее незамедлительно, так как результатом различных поломок кривошипно-шатунного механизма может ока­зать­ся полная поломка силового агрегата, ремонт которого очень дорогостоящий.

Неисправности КШМ

К основным признакам неисправности КШМ относятся следующие:

  • Падение мощностных показателей двигателя;
  • Появление посторонних шумов и стуков;
  • Увеличенный расход масла;
  • Возникновение дыма в отработанных газах;
  • Перерасход топлива.

 

Шумы и стуки в моторе возникают из-за износа его главных составляющих и возникновение между сопряженными составляющими увеличенного зазора. При износе цилиндра и поршня, а также при возникновении большего зазора между ними появляется металлический стук, который удается отчетливо услышать при работе холодного мотора. Резкий и звонкий металлический стук при любых режимах работы мотора говорит об увеличенном зазоре между втулкой, верхней головки шатуна и поршневым пальцем. Усиление стука и шума при быстром увеличении числа оборотов коленвала свидетельствует об износе вкладышей шатунных или коренных подшипников, причем более глухой стук говорит об износе вкладышей коренных подшипников. Если износ вкладышей достаточно большой, то, вероятнее всего, давление масла резко понизится. В таком случае экс­плу­а­ти­ро­вать мотор не рекомендуется.

Падение мощности мотора возникает при износе цилиндров и поршней, износе или залегании в канавах поршневых колец, некачественной затяжке головки цилиндров. Подобные неисправности способствуют падению компрессии в цилиндре. Чтобы проверить компрессию, существует специальный прибор – компрессометр, измерения необходимо выполнять на теплом моторе. Для этого необходимо выкрутить все свечи, после чего установить наконечник компрессометра на место одной из них. При абсолютно открытом дросселе проворачивают мотор стартером в течение трех секунд. Подобным методом последовательно выполняют проверку всех остальных цилиндров. Значение компрессии должно быть в рамках, указанных в технических характеристиках мотора. Разница компрессии между цилиндрами не должна быть не выше 1 кг/см2.

Увеличенное потребление масла, перерасход топлива, образование дыма в отработанных газах обычно происходит при износе цилиндров и колец или при залегании поршневых колец. Вопрос с залеганием кольца можно решить без разборки мотора, залив в цилиндр через специальные отверстия для свечи соответствующую жидкость.

Отложение нагара на камерах сгорания и днищах поршней уменьшает теп­ло­про­вод­ность, что способствует перегреву мотора, повышению топливного расхода и падению мощности.

Трещины на стенках рубашки охлаждения блока, а также головки блока цилиндров могут образоваться в связи с замерзанием охлаждающей жидкости, в результате перегрева мотора, в результате заполнения охлаждающей системы ( см. система охлаждения двигателя) горячего мотора холодной охлаждающей жидкостью. Трещины на блоке цилиндров могут пропускать охлаждающую жидкость в цилиндры. В связи с этим выхлопные газы приобретают белый цвет.

Выше рассмотрены основные неисправности КШМ.

 

Крепежные работы

 

Чтобы предотвратить пропуск охлаждающей жидкости и газов через прокладку головки цилиндров, следует периодически контролировать крепление головки ключом со специальной динамометрической рукояткой с определенной последовательностью и усилием. Положение затяжки и последовательность затягивания гаек обозначают ав­то­мо­биль­ные заводы.

Головку цилиндров из чугуна прикрепляют, когда мотор находится в нагретом положении, алюминиевую голову, наоборот, на холодный двигатель. Необходимость затягивания крепления алюминиевых головок в холодном состоянии объясняется разным коэффициентом линейного расширения материала шпилек и болтов и материала головки. В связи с этим подтягивание гаек на сильно разогретом моторе не обеспечивает после остывания мотора должной плотности прилегания к блоку головки цилиндров.

Затяжку болтов прикрепления поддона картера для предотвращения деформации картера, нарушения при герметичности также проверяют с соблюдением пос­ле­до­ва­тель­нос­ти, то есть поочередным затягиванием диаметрально противоположных болтов.

 

Проверка состояния кривошипно-шатунного механизма

 

Техническое состояние кривошипно-шатунных механизмов определяется:

  • По компрессии (изменению давления) в цилиндрах мотора в конце хода сжатия;
  • По расходу масла в процессе эксплуатации и уменьшению давления в системе смазки двигателя;
  • По разрежению в трубопроводе впуска;
  • По утечке газов из цилиндров;
  • По объему газов, проникающих в картер мотора;
  • По наличию стуков в моторе.

 

Расход масла в малоизношенном моторе незначителен и может равняться 0,1-0,25 литра на 100 км пути. При общем значительном износе мотора расход масла может составлять 1 литр на 100 км и больше, что, как правило, сопровождается обильным дымом.

Давление в масляной системе мотора должно соответствовать пределам, ус­та­нов­лен­ным для данного типа мотора и используемого сорта масла. Уменьшение давления масла на незначительных оборотах коленвала прогретого силового агрегата указывает на неисправность в смазочной системе или на присутствие недопустимых износов под­шип­ни­ков мотора. Падение масляного давления по манометру до 0 говорит о не­исп­рав­нос­ти редукционного клапана или манометра.

Компрессия является показателем герметичности цилиндров мотора и ха­рак­те­ри­зу­ет состояние клапанов, цилиндров и поршней. Герметичность цилиндров можно установить с помощью компрессометра. Изменение давления (компрессию) проверяют после пред­ва­ри­тель­но­го разогрева мотора до 80°C при выкрученных свечах. Установив наконечник компрессометра в отверстия для свечей, проворачивают стартером коленвал мотора на 10 – 14 оборотов и фиксируют показания компрессометра. Проверка выполняется по 3 раза для каждого цилиндра. Если показания компрессии на 30 – 40% ниже установленной нормы, это говорит о неисправностях (пригорание поршневых колец или их поломка, повреждение прокладки головки цилиндров или негерметичность клапанов).

Разрежение в трубопроводе впуска мотора измеряют вакуумметром. Значение разрежения у работающего на установившемся режиме моторов может меняться от изношенности цилиндро–поршневой группы, а также от состояния элементов га­зо­расп­ре­де­ле­ния ( см. газораспределительный механизм ), регулировки карбюратора ( см. устройство карбюратора ) и установки зажигания. Таким образом, такой метод проверки является об­щим и не дает возможности выделить конкретную неисправность по одному показателю.

Объем газов, проникающих в картер мотора, изменяется из–за неплотности сопряжений цилиндр + поршень + поршневое кольцо, увеличивающейся по степени изнашивания данных деталей. Количество проникающих газов измеряют при полной нагрузке мотора.

 

 

Обслуживание КШМ

Обслуживание КШМ заключается в постоянном контроле креплений и подтягивании ослабевших гаек и болтов картера, а также головки блока цилиндров. Болты крепления головки блока и гайки шпилек следует подтягивать на разогретом моторе в определенной последовательности.

Двигатель следует содержать в чистоте, каждый день протирать или промывать кисточкой, смоченной в керосине, после этого протирать сухой ветошью. Необходимо помнить, что грязь, пропитанная маслом и бензином, представляет серьезную опасность для возгорания при наличии каких–либо неисправностей в системе зажигания двигателя исистеме питания двигателя, также способствует образованию коррозии.

Периодически нужно снимать головку блока цилиндров и удалять весь нагар, об­ра­зо­вав­ший­ся в камерах сгорания.

Нагар плохо проводит тепло. При определенной величине слоя нагара на клапанах и поршнях отвод тепла в охлаждающую жидкость резко ухудшается, происходит перегрев мотора и уменьшение его мощностных показателей. В связи с этим, возникает потребность в более частом включении низких передач и потребность в топливе возрастает. Интенсивность формирования нагара полностью зависит от вида и качества используемого для мотора масла и топлива. Самое интенсивное нагарообразование выполняется при использовании низкооктанового бензина с достаточно высокой температурой конца выкипания. Стуки, возникающие в таком случае при работе двигателя, имеют детонационный характер и в конечном итоге приводят к уменьшению срока работоспособности двигателя.

Нагар необходимо удалять с камер сгорания, со стержней и головок клапанов, из впускных каналов блока цилиндров, с днищ поршней. Нагар рекомендуется удалять с по­мощью проволочных щеток или металлических скребков. Предварительно нагар раз­мяг­ча­ет­ся керосином.

При последующей сборке мотора прокладку головки блока необходимо ус­та­нав­ли­вать таким образом, чтобы сторона прокладки, на которой наблюдается сплошная окантовка перемычек между краешками отверстий для камер сгорания, была направлена в сторону головки блока.

Стоит учесть, что во время движения машины за городом в течении 60–ти минут со скоростью 65–80 км/ч происходит выжигание (очистка) цилиндров от нагара.

При должном регулярном обслуживании КШМ его срок службы продлится на долгие годы.

Презентация по теме: «Кривошипно-шатунный механизм двигателя Д-240»

Краткое описание документа:

 

 

 

Тема: «Активизация самостоятельной  познавательной деятельности учащихся с использованием модульно-кейсового метода обучения»

 

 

 

Разработка учебного элемента

 

 

       «Кривошипно-шатунный механизм двигателя Д-240»

 

 

 

 Учебный элемент

 «Кривошипно-шатунный механизм двигателя Д-240: назначение, общее устройство, принцип работы,  устройство деталей, неисправности, способы выявления и устранения, техническое обслуживание».

 

Цели: изучив данный УЭ, вы сможете:

  

·  ознакомиться с назначением КШМ двигателя Д-240;

·  ознакомиться с устройством КШМ   двигателя Д-240;

·  ознакомиться с принципом работы КШМ   двигателя Д-240;

·  ознакомиться с устройством деталей КШМ двигателя Д-240: коленчатый вал, вкладыши, шатун, маховик, поршневой палец, поршень, кольца;

·  ознакомиться с техникой безопасности при проведении ремонтных работ и обслуживании КШМ двигателя Д-240;

·  развивать исполнительские умения,  техническое мышление, внимательность;

·   развивать практические умения по диагностированию неисправностей, проведению технического обслуживания  и ремонту КШМ двигателя Д-240;

·  воспитывать бережное отношение к окружающей среде, технике, применяемым материалам, инструментам и приспособлениям;

 

Важно: Умения, сформированные на этом занятии, помогут Вам в работе с кривошипно-шатунными механизмами дизельных двигателей А-41, СМД-18.

 

Методика проведения занятия:

 

1.     Организационный момент, организация рабочего места.

2.     Охрана труда: инструктаж по технике безопасности.

3.     Изучение нового материала:

3.1.         Операционное формулирование темы и целей занятия.

3.2. Совместная выработка плана занятия.

2.3.         Введение.

2.4.         Самостоятельная работа:

2.4.1.  Назначение КШМ двигателя Д-240;

2.4.2.  Общее устройство КШМ двигателя Д-240;

2.4.3.  Принципа работы КШМ двигателя Д-240;

                     3.4.4.Детали КШМ двигателяД-240;

                     3.4.5. Контрольные вопросы.

3.4.6..Выполнение практической работы.

3.4.7.Неисправности кривошипно-шатунного механизма и его техническое обслуживание.

       4. Работа с вопросами тест-карт.

       5.Анализ выполненных  работ.

 

(PDF) Кинематика и расчет нагрузки кривошипно-шатунного механизма двигателя

Механика, материаловедение и инженерия, октябрь 2015 г. — ISSN 2412-5954

Журнал MMSE. Открытый доступ www.mmse.xyz

Кинематика и определение нагрузки кривошипно-шатунного механизма двигателя

Hailemariam Nigus1a

1 – Федеральный институт ТПО, Школа механических технологий, Департамент автомобильных технологий, Аддис-Абеба, Эфиопия

a – [email protected] com

Ключевые слова: кинематика, кривошипно-шатунный механизм

АННОТАЦИЯ.В данной статье представлена ​​кинематическая формулировка кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания.

Формулировка кинематики кривошипно-шатунного механизма выполняется с использованием метода векторной петли и правила косинуса

для описания положения поршня. Отслеживание скорости поршня и шатуна осуществляется путем дифференцирования положения

и

по углу поворота кривошипа и углу шатуна соответственно. Уравнение ускорения в краткой форме:

, полученное из скорости по тому же принципу.На основе кинематики формулируются уравнения движения компонентов кривошипно-шатунного механизма

для каждого подвижного звена и платформы, после чего легко выводятся все параметры движения каждого компонента относительно его

угла поворота кривошипа. Кроме того, 2D-модель предоставляется с использованием программного обеспечения 2D Auto CAD для визуализации системы и

математического алгоритма, решенного с помощью программного обеспечения MATLAB. Силы, действующие на кривошипно-шатунный механизм

, и приложенный крутящий момент также формулируются на основе углов кривошипа и шатуна.

Введение. Двигатели внутреннего сгорания — это те, которые сжигают свое топливо, которое представляет собой смесь воздуха

и бензина из карбюратора внутри цилиндра, или сжимают воздух только в цилиндре и впрыскивают дизельное топливо

из форсунки. Эти двигатели внутреннего сгорания преобразуют химическую энергию, запасенную в их топливе, в тепловую энергию во время рабочего хода поршня. Энергия, вырабатываемая при сгорании топлива, используется для движения поршня; Работа четырехтактного двигателя основана на простом кривошипно-шатунном механизме.Кинематика

двигателя внутреннего сгорания не отличается от простого кривошипно-шатунного механизма. Кинематическая формула кривошипно-

кривошипно-шатунного механизма, такая как движение поршня и движение шатуна, использует различное программное обеспечение

и методики, для которых он подходит для манипулирования. поршень, который изменяет резкое перемещение

на плавный вращательный выходной сигнал, который является входом для многих устройств, таких как насосы-генераторы

и компрессоры.Генри и соавт. [1], в котором использовались FEM и BEM (метод граничных элементов)

. Полученные напряжения подтверждены результатами экспериментов на двигателе с воспламенением от сжатия с турбонаддувом

с конфигурацией камеры сгорания типа Рикардо. Инструмент оценки долговечности кривошипно-шатунного механизма

, использованный в этом исследовании, был разработан RENAULT Guagliano et al.[2] провел

исследование коленчатого вала и шатуна судового дизельного двигателя. Пайер и др. [3] разработал двухшаговый метод

для выполнения нелинейного анализа переходных процессов кривошипно-шатунного механизма, сочетающий модель балочной массы

и модель твердотельного элемента, а Prakash et al. [4] выполнили анализ напряжения и усталости на

трех примерных деталях, принадлежащих к трем разным классам двигателей, коленчатый вал легких автомобилей был

, изученным Borges et al.[5]. Геометрия кривошипно-шатунного механизма была геометрически ограничена

из-за ограниченности компьютерных ресурсов, доступных авторам. Шеной и Фатеми [6] провели динамический анализ нагрузок в шатунно-поршневых компонентах, контактирующих с коленчатым валом

. Динамический анализ шатуна аналогичен динамике кривошипно-

вала, так как эти компоненты образуют кривошипно-кривошипный механизм, и движение шатуна оказывает динамическую нагрузку на

шатунный подшипник.. Шеной и Фатеми [7] оптимизировали кривошипно-шатунный механизм

с учетом динамической эксплуатационной нагрузки на компонент. Было показано, что динамический анализ является

надлежащей основой для расчета усталостных характеристик и оптимизации динамически нагруженных компонентов. Обзор литературы, проведенный Зороуфи и Фатеми [8], был посвящен оценке характеристик долговечности

и сравнению коленчатых валов из кованой стали и чугуна.

Узел поршень-шатун-коленвал в поршневых двигателях с возвратно-поступательным движением используется для

преобразования сил газов, возникающих при сгорании в рабочем цилиндре, в ход поршня

, который коленчатые валы преобразуют в полезный крутящий момент на маховике .Циклическая работа-

приводит к неравным силам газа, а ускорение и замедление возвратно-поступательной силы-

Конструкция кривошипно-шатунного механизма

Назначение кривошипно-шатунного механизма – преобразование возвратно-поступательного движения поршней во вращение коленчатого вала.

Детали кривошипно-шатунного механизма можно разделить на две группы: неподвижные и подвижные.

Подвижные элементы кривошипно-шатунного механизма: поршни, поршневые кольца, поршневые пальцы, шатуны, маховик, коленчатый вал.

Читайте также – ПОРШЕНЬ И ПОРШНЕВЫЕ КОЛЬЦА

Стационарные элементы кривошипно-шатунного механизма: блок цилиндров двигателя, блок головки двигателя, цилиндры, картер.

Также читайте – ЧТО ТАКОЕ БЛОК ДВИГАТЕЛЯ?

Стационарные детали двигателя

Поршень – деталь двигателя внутреннего сгорания. Поршень предназначен для передачи усилия расширяющегося газа в цилиндре на коленчатый вал через шатун.

Также прочтите – ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СЦЕПЛЕНИЯ: КОМПОНЕНТЫ И ИХ ФУНКЦИИ, ТИПЫ И ТЕРМИНОЛОГИЯ

Поршневое кольцо представляет собой разрезное кольцо, которое входит в канавку на внешнем диаметре поршня в двигателе внутреннего сгорания.

Шатун – элемент, соединяющий поршень с коленчатым валом поршневого двигателя.

Вал коленчатый – механическая деталь, осуществляющая преобразование возвратно-поступательного движения поршня и шатуна во вращательное движение.При поломке коленчатого вала избежать дорогостоящего ремонта невозможно, поэтому стоимость ремонта коленчатого вала можно посмотреть здесь.

Маховик – механическое устройство, предназначенное для эффективного накопления энергии вращения коленчатого вала.

Блок цилиндров двигателя – конструкция, содержащая цилиндры и другие детали двигателя внутреннего сгорания.

Головка блока цилиндров двигателя – устанавливается над цилиндрами в верхней части блока цилиндров в двигателе.

Цилиндр – пространство, в котором движется поршень, является центральной рабочей частью двигателя.

Подробнее:

Кривошип (механизм) | Тракторно-строительный завод Wiki

Кривошип представляет собой рычаг, прикрепленный под прямым углом к ​​вращающемуся валу, с помощью которого возвратно-поступательное движение передается валу или принимается от него. Он используется для преобразования кругового движения в возвратно-поступательное или иногда возвратно-поступательное движение в круговое.Рычаг может представлять собой изогнутую часть вала или прикрепленный к нему отдельный рычаг. К концу кривошипа шарниром прикреплен стержень, обычно называемый шатуном. Конец стержня, прикрепленный к кривошипу, движется круговыми движениями, в то время как другой конец обычно вынужден двигаться линейным скользящим движением внутрь и наружу.

Этот термин часто относится к кривошипу с приводом от человека, который используется для ручного поворота оси, например, в шатуне велосипеда или в скобе и дрели. В этом случае рука или нога человека служит шатуном, прикладывающим возвратно-поступательную силу к кривошипу.Часто имеется штанга, перпендикулярная другому концу руки, часто со свободно вращающейся ручкой для удержания в руке или в случае работы ногой (обычно второй рукой для другой ноги), с свободно вращающаяся педаль.

Примеры

Кривошипная рукоятка

Ручная рукоятка точилки для карандашей

Знакомые примеры включают:

Рукоятки с ручным приводом

  • Механическая точилка для карандашей
  • Рыболовная катушка и другие катушки для кабелей, проводов, канатов и т. д.
  • Окно автомобиля с ручным управлением
  • Набор рукояток, который приводит в движение трикке через рукоятки.

  • Кривошип, приводящий в движение велосипед с помощью педалей.
  • Швейная машина с педалью

Двигатели

Почти во всех поршневых двигателях используются кривошипы для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение. Шатуны встроены в коленчатый вал.

Механика

Смещение конца шатуна примерно пропорционально косинусу угла поворота кривошипа при измерении от верхней мертвой точки (ВМТ).Таким образом, возвратно-поступательное движение, создаваемое постоянно вращающимся кривошипом и шатуном, приблизительно представляет собой простое гармоническое движение:

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

Механическое преимущество кривошипа, соотношение между силой, действующей на шатун, и крутящим моментом на валу, меняется на протяжении цикла кривошипа. Соотношение между ними примерно такое:

где крутящий момент и F сила на шатуне. При заданной силе на кривошипе крутящий момент максимален при углах кривошипа α = 90° или 270° от ВМТ. Когда кривошип приводится в движение шатуном, проблема возникает, когда кривошип находится в верхней мертвой точке (0°) или нижней мертвой точке (180°).В эти моменты цикла кривошипа сила, действующая на шатун, не вызывает крутящего момента на кривошипе. Следовательно, если кривошип неподвижен и находится в одной из этих двух точек, он не может быть приведен в движение шатуном. По этой причине в паровозах, колеса которых приводятся в движение кривошипами, два шатуна прикреплены к колесам в точках, отстоящих друг от друга на 90°, так что независимо от положения колес при запуске двигателя хотя бы один шатун будет быть в состоянии приложить крутящий момент, чтобы начать поезд.

История

Западный мир

Классическая античность
См. также: Римские технологии и Список римских водяных мельниц до н.э. Кельтиберийская Испания и, в конечном итоге, распространившаяся по всей Римской империи, представляет собой чудак. [2] [3] [4] Римский железный коленчатый вал неизвестного назначения, датируемый II веком нашей эры, был раскопан в Августе Раурике, Швейцария.На одном конце куска длиной 82,5 см установлена ​​бронзовая ручка длиной 15 см, другая ручка утеряна. [5] [1]

A ок. Настоящая железная рукоятка длиной 40 см вместе с парой разбитых жерновов диаметром 50–65 см и различными железными изделиями была раскопана в Ашхайме, недалеко от Мюнхена. Римская мельница с кривошипным приводом датируется концом 2 века нашей эры. [6] Часто цитируемая современная реконструкция ковшового цепного насоса с приводом от ручных маховиков кораблей Неми была отвергнута как «археологическая фантазия». [7]

Римская лесопилка Иераполиса 3 века нашей эры, самая ранняя из известных машин, в которой кривошип сочетается с шатуном. [8]

Самые ранние в мире доказательства того, что кривошип в сочетании с шатуном в машине, обнаружены в позднеримской лесопилке Иераполиса с 3-го века нашей эры и двух римских каменных лесопилках в Герасе, Римская Сирия, и Эфес, Малая Азия (оба 6 век нашей эры). [8] На фронтоне мельницы Иераполиса показано водяное колесо, приводимое в движение мельничной дорожкой, приводящее в движение через зубчатую передачу две рамные пилы, которые разрезают прямоугольные блоки с помощью каких-то шатунов и, по механической необходимости, кривошипов. .Сопроводительная надпись на греческом языке. [9]

Кривошипно-шатунные механизмы двух других археологически засвидетельствованных лесопилок работали без зубчатой ​​передачи. [10] [11] В древней литературе мы находим упоминание о работах поэта Авзония конца 4-го века с водяными мраморными пилами недалеко от Трира, ныне Германия; [8] Примерно в то же время эти типы мельниц, по-видимому, также указаны христианским святым Григорием Нисским из Анатолии, демонстрирующим разнообразное использование гидроэнергии во многих частях Римской империи [12] Три находит отодвинуть дату изобретения кривошипа и шатуна на целое тысячелетие назад; [8] впервые все основные компоненты гораздо более поздней паровой машины были собраны одной технологической культурой:

С кривошипно-шатунной системой, все элементы для построения паровой машины (изобретен в 1712 г.) — эолипил Героя (производящий силу пара), цилиндр и поршень (в металлических силовых насосах), обратные клапаны (в водяных насосах) зубчатые передачи (в водяных мельницах и часах) — были известны еще во времена Римской империи. [13]
Средневековье
См. также: Средневековая техника рисунок пером около 830 года восходит к позднему античному оригиналу. [15] Музыкальный трактат, приписываемый аббату Одо из Клюни (ок.878−942) описывает ладовый струнный инструмент, звук которого звучал с помощью смоляного колеса, вращаемого рукояткой; позже это устройство появляется в двух иллюминированных рукописях XII века. [14] Есть также две фотографии Фортуны, крутящей колесо судьбы из этого и следующего веков. [14]

Использование кривошипных рукояток в трепанационных сверлах было описано в издании Dictionnaire des Antiquités Grecques et Romaines 1887 г. к чести испанского хирурга-мусульманина Абу аль-Касима аль-Захрави; однако существование такого устройства не может быть подтверждено оригинальным освещением, и поэтому его следует не принимать во внимание. [16] Монах-бенедиктинец Феофил Пресвитер (ок. 1070–1125) описал кривошипные рукоятки, «используемые при токарной обработке литейных стержней». [17]

Итальянский врач Гвидо да Виджевано (ок. 1280–1349 гг.), планируя новый крестовый поход, нарисовал гребную лодку и военные повозки, которые приводились в движение составными кривошипами и зубчатыми колесами, вращаемыми вручную (в центре изображение). [18] В Псалтири Латтрелла , датируемой примерно 1340 годом, описывается точильный камень, который вращался двумя кривошипами, по одному на каждом конце его оси; зубчатая ручная мельница с одним или двумя кривошипами появилась позже, в 15 веке; [19]

Средневековые краны иногда приводились в движение рукоятками, хотя чаще лебедками. [20]

Ренессанс
См. также: Технология эпохи Возрождения

Лодка с гребным колесом 15 века, весла которой вращаются одноходовыми коленчатыми валами (Аноним гуситских войн)

Кривошип стал обычным явлением в Европе к началу 15 века, его часто можно увидеть в работах таких, как немецкий военный инженер Конрад Кайзер. [19] Устройства, изображенные в книге Kyeser Bellifortis , включают кривошипные брашпили (вместо спицованных колес) для натягивания осадных арбалетов, кривошипную цепь ковшей для подъема воды и кривошипы, прикрепленные к колесу колоколов. [19] Компания Kieser также оснастила винты Архимеда для подъема воды кривошипной рукояткой — нововведение, которое впоследствии заменило древнюю практику работы с трубой путем наступания. [21] Самое раннее свидетельство оснащения колодезного подъемника кривошипами находится на миниатюре ок. 1425 в немецком Hausbuch Фонда Менделя . [22]

Немецкий арбалетчик взводит свое оружие с помощью кривошипно-реечной шестерни (ок. 1493 г.)

Первые изображения составного кривошипа в скобе плотника появляются между 1420 и 1430 годами в различных североевропейских произведениях искусства. [23] Быстрое внедрение составного кривошипа можно проследить в работах Анонима гуситских войн, неизвестного немецкого инженера, пишущего о состоянии военной техники того времени: во-первых, шатун, прикладной к кривошипам, снова появились, во-вторых, кривошипы с двойным составом также стали оснащаться шатунами и, в-третьих, для этих кривошипов использовался маховик, чтобы вывести их из «мертвой точки».

На одном из рисунков Анонимных Гуситских войн изображена лодка с парой гребных колес на каждом конце, вращаемых людьми, управляющими составными рукоятками (см. выше).Эта концепция была значительно улучшена итальянцем Роберто Вальтурио в 1463 году, который изобрел лодку с пятью комплектами, в которой все параллельные кривошипы соединены с единым источником энергии одним шатуном. Эту идею также подхватил его соотечественник Франческо ди Джорджио. . [24]

Водоподъемный насос с кривошипно-шатунным механизмом (Георг Андреас Бёклер, 1661 г.) механически неправильно понял. [25] Четкое представление о движении кривошипа демонстрирует чуть позже Пизанелло, нарисовавший привод с поршневым насосом. водяным колесом и приводился в действие двумя простыми кривошипами и двумя шатунами. [25]

В 15 веке также были введены кривошипно-реечные устройства, называемые кранкинами, которые устанавливались на приклад арбалета как средство приложения еще большей силы при натягивании стрелкового оружия (см. справа). . [26] В текстильной промышленности были внедрены кривошипные барабаны для намотки мотков пряжи. [19]

Около 1480 года раннесредневековый вращающийся точильный камень был усовершенствован с помощью педали и кривошипного механизма. Кривошипы, установленные на тележках, впервые появляются на немецкой гравюре 1589 года. Разнообразные и искусственные машины только 1588 года изображают восемнадцать экземпляров, число которых увеличивается в Theatrum Machinarum Novum Георга Андреаса Бёклера до 45 различных машин, что составляет одну треть от общего числа. [28]

Дальний Восток

Тибетец, работающий на керне (1938 г.). Перпендикулярная рукоятка таких вращающихся ручных мельниц работает как рукоятка. [3] [4]

Самая ранняя настоящая кривошипная рукоятка в ханьском Китае встречается, как изображают модели гробниц из глазурованной глиняной посуды эпохи Хань, в сельскохозяйственном веялке, [29] , датированном не позднее 200 г. н.э. [30] После этого рукоятка использовалась в Китае для намотки шелка и конопли, в водяном просеителе для муки, в металлургических мехах с гидравлическим приводом и в лебедке для колодца. [31] Однако потенциал кривошипа по преобразованию кругового движения в возвратно-поступательное, похоже, так и не был полностью реализован в Китае, и кривошип, как правило, отсутствовал в таких машинах до начала 20-го века. [32]

Ближний Восток

В то время как американо-американский историк техники Линн Уайт не мог найти «твердых свидетельств даже самого простого применения рукоятки до книги аль-Джазари 1206 г. н.э.», [19] рукоятка появляется, согласно Бистону, в середине 9 век в нескольких гидравлических устройствах, описанных братьями Бану Муса в их Книге гениальных устройств . [33] Эти устройства, однако, совершали только частичные вращения и не могли передавать большую мощность, [34] , хотя для преобразования его в коленчатый вал потребовалась бы лишь небольшая модификация. [35]

Аль-Джазари (1136–1206) описал кривошипно-шатунную систему во вращающейся машине двух своих водоподъемных машин. [36] Его двухцилиндровый насос включал коленчатый вал, [37] , но устройство было излишне сложным, что указывало на то, что он все еще не полностью понимал концепцию преобразования энергии. [38] После аль-Джазари чудаки в исламской технике не прослеживаются до начала 15-го века, копии Механики древнегреческого инженера Героя Александрийского. [16]

20 век

Шатуны раньше использовались на некоторых машинах в начале 20 века; например, почти все фонографы до 1930-х годов приводились в действие заводными двигателями с заводными рукоятками. Двигатели внутреннего сгорания автомобилей обычно запускались с помощью рукоятки (известной как пусковые рукоятки в Великобритании), прежде чем электрические стартеры стали широко использоваться.

В руководстве по эксплуатации Reo 1918 года описывается, как проворачивать автомобиль вручную:

  • Первое: Убедитесь, что рычаг переключения передач находится в нейтральном положении.
  • Секунда: педаль сцепления разблокирована, а сцепление включено. Педаль тормоза максимально выдвинута вперед, тормозя заднее колесо.
  • В-третьих: обратите внимание на рычаг управления искрой, который представляет собой короткий рычаг, расположенный в верхней части рулевого колеса с правой стороны. находится максимально назад к водителю, а длинный рычаг наверху рулевой колонки, управляющий карбюратором, сдвинут вперед примерно на один дюйм из своего крайнего положения.
  • Четвертое: Поверните ключ зажигания в положение с меткой «В» или «М»
  • Пятое: Установите регулятор карбюратора на рулевой колонке в положение с пометкой «СТАРТ». Убедитесь, что в карбюраторе есть бензин. Проверьте это, нажимая на маленький штифт, выступающий из передней части чаши, пока карбюратор не заполнится. Если он не заливается, это показывает, что топливо не подается в карбюратор должным образом, и нельзя ожидать, что двигатель запустится. См. инструкции на стр. 56 для заполнения вакуумного бака.
  • Шестое: Убедившись, что в карбюраторе есть запас топлива, возьмитесь за рукоятку пусковой рукоятки, нажмите на нее до упора, чтобы храповик зацепился со штифтом коленчатого вала, и переверните двигатель, быстро потянув вверх. Никогда не нажимайте вниз, потому что, если по какой-либо причине двигатель отскочит назад, это может подвергнуть опасности оператора.

Коленчатая ось

Коленчатый вал — это коленчатый вал, который также служит в качестве оси. Используется на паровозах с внутренними цилиндрами.

См. также

  • Лебедка
  • Уравнения движения поршня
  • Ничего шлифовального станка
  • Солнечная и планетарная шестерни

Каталожные номера

  1. 1,0 1,1 Шиолер 2009, стр. 113f.
  2. ↑ Дата: Frankel 2003, стр. 17–19.
  3. 3.0 3.1 Ritti, Grewe & Kessener 2007, с. 159
  4. 4.0 4.1 Лукас 2005, с. 5, фн. 9
  5. ↑ Лаур-Беларт 1988, с.51–52, 56, рис. 42
  6. ↑ Volpert 1997, стр. 195, 199.
  7. ↑ White, Jr. 1962, стр. 105f.; Олесон 1984, стр. 230f.
  8. 8,0 8,1 8,2 8,3 Ритти, Греве и Кессенер 2007, с. 161:

    Из-за находок в Эфесе и Герасе изобретение системы кривошипа и шатуна пришлось переносить с 13-го на 6-й век; теперь рельеф Иераполя переносит его еще на три столетия назад, что подтверждает, что каменные лесопилки с водяным приводом действительно использовались, когда Авзоний писал свою « Мозеллу» .

  9. ↑ Ритти, Греве и Кессенер, 2007 г., стр. 139–141.
  10. ↑ Ритти, Греве и Кессенер, 2007 г., стр. 149–153.
  11. ↑ Mangartz 2006, стр. 579f.
  12. ↑ Уилсон 2002, с. 16
  13. ↑ Ритти, Греве и Кессенер 2007, с. 156, фн. 74
  14. 14,0 14,1 14,2 Уайт-младший 1962, с. 110
  15. ↑ Hägermann & Schneider 1997, стр. 425f.
  16. 16,0 16,1 Уайт-младший1962, с. 170
  17. ↑ Needham 1986, стр. 112–113.
  18. ↑ Холл 1979, с. 80
  19. 19,0 19,1 19,2 19,3 19,4 Уайт, мл. 1962, с. 111
  20. ↑ Холл 1979, с. 48
  21. ↑ Уайт-младший, 1962, стр. 105, 111, 168.
  22. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 167; Холл 1979, с. 52
  23. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 112
  24. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 114
  25. 25,0 25,1 Уайт-младший1962, с. 113
  26. ↑ Hall 1979, стр. 74f.
  27. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 167
  28. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 172
  29. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 104
  30. ↑ Needham 1986, стр. 118–119.
  31. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 104:

    Тем не менее, исследователь китайской технологии в начале двадцатого века отмечает, что даже поколение назад китайцы «не достигли той стадии, когда непрерывное вращательное движение заменяет возвратно-поступательное движение в технических устройствах, таких как дрель, токарный станок, пила. , так далее.Чтобы сделать этот шаг, знакомство с кривошипом необходимо. Кривошип в его простой рудиментарной форме мы находим в [современной] китайской лебедке, использование которой, однако, по-видимому, не дало толчка к изменению возвратно-поступательного движения на круговое в других устройствах». В Китае кривошип был известен, но оставался бездействующим по крайней мере девятнадцать столетий, его взрывной потенциал для прикладной механики оставался непризнанным и неиспользованным.

  32. ↑ al-Hassan & Hill 1992, стр.45, 61
  33. ↑ Ахмад И Хассан. Кривошипно-шатунная система в машине с непрерывным вращением.
  34. ↑ Уайт-младший, 1962, с. 170:

    Однако то, что аль-Джазари не вполне понял значение кривошипа для соединения возвратно-поступательного движения с вращательным, доказывает его необычайно сложный насос, приводимый в действие зубчатым колесом, установленным эксцентрично на его оси.

Библиография

Внешние ссылки

9

9

Что такое коленчатый вал? | Как работает коленчатый вал?

Что такое коленчатый вал?

Коленчатый вал — это вал, приводимый в движение кривошипно-шатунным механизмом, состоящим из ряда кривошипов и шатунов, к которым прикреплены шатуны двигателя.Это механическая часть, способная выполнять преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное.

Основное назначение этого шатуна — воспринимать возвратно-поступательное движение поршня и передавать его на коленчатый вал. Когда коленчатый вал приводится в движение шатуном, он преобразует это движение во вращательное и вращает маховик, который продолжает вращать колеса автомобиля.

Без кривошипа поршневой двигатель не способен передавать возвратно-поступательное движение поршня на приводной вал.Проще говоря, поршневой двигатель не может привести в движение транспортное средство без коленчатого вала.

Различные двигатели проходят рабочий цикл с разным числом оборотов коленчатого вала. Например, двухтактный двигатель завершает рабочий цикл после одного оборота коленчатого вала, а четырехтактный двигатель завершает рабочий цикл после завершения двух оборотов коленчатого вала.

Коленчатые валы могут быть сварными, полуинтегральными или цельными. Этот компонент двигателя соединяет выходную часть двигателя с входной частью.

Кривошип действует как звено, которое обеспечивает выходную мощность в виде кинетической энергии вращения – поршень соединен с центром кривошипа через шатун. Кривошип позволяет поршню вращать коленчатый вал, создавая силу для движения автомобиля.

Как работает коленчатый вал ?

По сути, коленчатый вал выполняет простую задачу: переводит прямолинейное движение поршней во вращение. Он выполняет ту же работу, что и шатун велосипеда, который более или менее превращает движение ног вверх и вниз во вращение.

Хотя принцип прост, когда речь идет о высокопроизводительных двигателях, возникает множество сложностей. Сгорание топлива выбрасывает поршень прямо через цилиндр, и работа коленчатого вала заключается в преобразовании этого линейного движения во вращение — в основном путем раскачивания поршня вперед и назад в цилиндре.

Терминология коленчатого вала весьма специфична, поэтому начнем с наименования нескольких частей. Шейка – это часть вала, которая вращается в подшипнике.Как видно выше, на коленчатом валу есть два типа шеек — коренные шейки образуют ось вращения коленчатого вала, а шатунные шейки прикреплены к концам шатунов, которые подходят к поршням.

Для дополнительной путаницы шатунные шейки обозначаются аббревиатурой шатунные шейки, а также обычно называются шатунными шейками или шатунными шейками. Шатунные шейки соединены с основными шейками перемычками.

Расстояние между центром шейки коренного подшипника и центром шейки коленчатого вала называется радиусом кривошипа, также известным как ход кривошипа. Это измерение определяет диапазон хода поршня при вращении коленчатого вала — это расстояние сверху вниз называется ходом. Ход поршня в два раза больше радиуса кривошипа.

Задний конец коленчатого вала выходит за пределы картера и заканчивается фланцем маховика. Этот прецизионно обработанный фланец крепится болтами к маховику, большая масса которого помогает сгладить пульсацию поршней в разное время.Маховик передает вращение на колеса через коробку передач и главную передачу.

В автоматической коробке передач коленчатый вал крепится болтами к зубчатому венцу, который несет гидротрансформатор и передает привод на автоматическую коробку передач. По сути, это мощность двигателя, а энергия направляется туда, где она нужна: на гребные винты лодок и самолетов, на индукционные катушки генераторов и на опорные колеса транспортного средства.

Передний конец коленчатого вала, иногда называемый носовой частью, представляет собой вал, выходящий за пределы картера.Этот вал соединяется с шестерней, которая приводит в движение клапанный механизм через зубчатый ремень или цепь [или наборы шестерен в высокотехнологичных приложениях], и шкив, который использует приводной ремень для питания таких аксессуаров, как генератор переменного тока и водяной насос.

Части коленчатого вала

Ниже приведены основные части коленвала со своей диаграммой:

  • Crankpin
  • Crankpin
  • Главные журналы
  • Crank Web
  • Противовес
  • Упорные шайбы
  • Масляный проход и масляные уплотнения
  • Машило монтажный фланец

1.Шатун

Шатун — это механическая часть двигателя. Это позволяет очень прочно прикрепить шатун к коленчатому валу.

Поверхность шатунной шейки цилиндрическая для передачи крутящего момента на большой конец шатуна. Они также известны как шатунные подшипники.

2. Основные шейки

Журналы крепятся к блоку цилиндров. Эти подшипники удерживают коленчатый вал и обеспечивают его вращение в блоке цилиндров.Этот подшипник представляет собой, например, подшипник скольжения или опорный подшипник. Коренные подшипники различаются от двигателя к двигателю, часто в зависимости от сил, прилагаемых двигателем.

3. Шестерня кривошипа

Шестерня кривошипа является наиболее важной частью коленчатого вала. Перемычка кривошипа соединяет коленчатый вал с шейками коренных подшипников.

4. Противовесы

Противовесы представляют собой тип груза, который прикладывает противодействующую силу, которая обеспечивает баланс и устойчивость коленчатого вала.Они монтируются на шатуне.

Причина добавления противовесов к коленчатому валу заключается в том, что они могут устранить реакцию, вызванную вращением. И очень полезно получить более высокие обороты и поддерживать легкую работу двигателя.

5. Упорные шайбы

В некоторых точках предусмотрены две или более упорных шайб, чтобы предотвратить продольное перемещение коленчатого вала. Эти упорные шайбы устанавливаются между обработанными поверхностями в перемычке и седле коленчатого вала.

С помощью упорных шайб можно легко поддерживать зазор и способствует уменьшению бокового смещения коленчатого вала. Во многих двигателях они сделаны как часть коренных подшипников, обычно в более старых типах используются отдельные шайбы.

6. Масляный канал и сальники

Масляный канал коленчатого вала пропускает масло от коренных шеек к большим концевым шейкам. Обычно отверстие просверливают в шейке кривошипа. Когда шатунная шейка находится в верхнем положении и силы сгорания толкают шатун вниз, масло может проникать между шейкой и подшипником.

Коленчатый вал немного выступает за картер с обоих концов. Это приведет к утечке масла с этих концов. Для предотвращения попадания масла в эти отверстия предусмотрены сальники. На переднем и заднем концах соединены два основных масляных уплотнения.

  • Передние сальники: Очень похожи на задние сальники. Однако их отказ менее деструктивен и более доступен. Передний сальник устанавливается за шкивом и распределительным механизмом.
  • Задние сальники: Устанавливаются в коренных шейках и маховиках.Он вставляется в отверстие между блоком двигателя и масляным поддоном. Масляное уплотнение имеет формованную кромку, которая плотно удерживается в коленчатом валу пружиной, называемой стягивающей пружиной.

7. Фланец крепления маховика

В большинстве случаев коленчатый вал крепится к маховику через фланцы. Диаметр конца колеса коленчатого вала больше, чем другой конец. Это дает поверхность фланца для установки маховика.

Строительство коленчатого вала

Следующие материалы были использованы для построения коленчатого вала:

  • чугун
  • Carble Electr
  • ванадий Micro-легированная сталь
  • кованая сталь

Cranks можно собрать из из разных частей или выполненные в виде одной детали (монолитные).

Монолитная версия — самая популярная рукоятка во всем мире. Однако некоторые большие и малые двигатели внутреннего сгорания имеют сборные коленчатые валы.

Эти валы также могут быть отлиты из ковкого чугуна, модульной или ковкой стали. Сварные узлы отлиты из стали. Этот недорогой метод подходит для недорогих серийных двигателей с приемлемыми нагрузками. Процесс ковки имеет отличную прочность. Следовательно, ковка известна как предпочтительный метод изготовления коленчатых валов.

Что такое

Датчики коленчатого вала ?

Датчик положения коленчатого вала крепится к блоку цилиндров, обращенному к синхронизирующему ротору на коленчатом валу двигателя. Датчик обнаруживает сигналы, используемые ЭБУ двигателя для расчета положения коленчатого вала и скорости вращения двигателя.

Датчик коленчатого вала представляет собой электронное устройство, используемое в двигателе внутреннего сгорания, как бензиновом, так и дизельном, для контроля положения или скорости коленчатого вала. Эта информация используется системами управления двигателем для контроля времени впрыска топлива или зажигания, а также других параметров двигателя.

До того, как появились электронные датчики коленвала, распределитель на бензиновых двигателях приходилось вручную устанавливать на метку ГРМ.

Датчик коленчатого вала можно использовать в сочетании с аналогичным датчиком положения распределительного вала для контроля соотношения между поршнями и клапанами в двигателе, что особенно важно в двигателях с регулируемой фазой газораспределения.

Этот метод также используется для «синхронизации» четырехтактного двигателя при запуске, чтобы система управления знала, когда впрыскивать топливо.Он также широко используется в качестве основного источника для измерения скорости вращения двигателя в оборотах в минуту.

Типы датчиков положения коленчатого вала

Существует 2 типа датчиков положения коленчатого вала.

Тип MPU

34 зубца, расположенные через каждые 10° угла поворота коленчатого вала (CA), плюс два отсутствующих зубца для определения верхней мертвой точки (ВМТ) расположены по внешнему диаметру синхронизирующего ротора. Таким образом, датчик выдает 34 волны переменного тока на каждый оборот коленчатого вала.

Эти волны переменного тока преобразуются в прямоугольные формы с помощью схемы формирования формы волны в ЭБУ двигателя и используются для расчета положения коленчатого вала, ВМТ и частоты вращения двигателя.

Тип MRE

Из-за вращения ротора таймера направление магнитного поля (магнитного вектора), излучаемого магнитом датчика, изменяется в соответствии с положением зубца обнаружения в течение времени, когда зубец обнаружения прикреплен к Ротор таймера приближается к датчику положения распределительного вала, а затем удаляется от датчика положения распределительного вала.

В результате значение сопротивления MRE также изменяется. Напряжение от ЭБУ двигателя подается на датчик положения распределительного вала, и изменение значения сопротивления MRE выводится как изменение напряжения.

Выходные сигналы двух MRE дифференциально усиливаются и преобразуются в прямоугольную форму с помощью схемы усиления/формирования сигнала внутри датчика. Затем выходные данные MRE отправляются в блок управления двигателем.

Примеры

Другой тип датчика кривошипа используется на велосипедах для контроля положения кривошипа, обычно для считывания частоты педалирования велокомпьютера.Обычно это герконы, установленные на раме велосипеда с соответствующим магнитом, прикрепленным к одному из шатунов педали.

Общий коленчатый вал и коленчатый вал Датчик сбой Симптомы
  • Проверка двигателя подходит на
  • Двигатель не начинается
  • Плохая производительность
  • Двигатель 0
  • Увеличение топлива
  • Неподвижное ускорение
  • Внезапные капли в RPM

Общие причины отказа

Со временем любой датчик выходит из строя из-за аварий, проблем с питанием или естественного износа.Из-за отказа датчика положения коленчатого или распределительного вала двигатель может заглохнуть, заглохнуть во время движения или отказаться запускаться.

Неисправный датчик может привести к катастрофическому отказу двигателя.

Часто задаваемые вопросы.

Что такое коленчатый вал?

Коленчатый вал представляет собой вал, приводимый в движение кривошипно-шатунным механизмом, состоящим из ряда кривошипов и шатунов, к которым крепятся шатуны двигателя. Это механическая часть, способная выполнять преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное.

H коленчатый вал работает

По сути, коленчатый вал выполняет простую задачу: преобразует прямолинейное движение поршней во вращение . Он выполняет ту же работу, что и шатун велосипеда, который более или менее превращает движение ног вверх и вниз во вращение.

Что такое датчик коленчатого вала?

Датчик коленчатого вала — это электронное устройство, используемое в двигателе внутреннего сгорания, как бензиновом, так и дизельном, для контроля положения или скорости вращения коленчатого вала.Эта информация используется системами управления двигателем для управления впрыском топлива или синхронизацией системы зажигания и другими параметрами двигателя.

СВЯЗАННЫЕ СТАТЬИ

Новый кривошипно-шатунный механизм повышает эффективность двигателя и снижает выбросы CO2

В этом исследовании представлен новый кривошипно-шатунный механизм, позволяющий легко и быстро регулировать степень сжатия. Объяснены и выделены новый кривошипно-шатунный механизм и ход поршня.Основная идея заключается в том, что эксцентриковая шестерня установлена ​​на щеке коленчатого вала. Эксцентриковая шестерня крепится к большому концу шатуна, а эксцентриситет регулируется поворотом шестерни управления на дискретную величину. Таким образом, положение эксцентриситета изменяется и контролирует эффективную длину хода. Степень сжатия регулируется в соответствии с текущей нагрузкой, оптимизируя либо эффективность использования топлива, либо мощность и крутящий момент двигателя. Регулировки индивидуальны для каждого цилиндра. Система способна регулировать от минимального до максимального значения в течение 10 миллисекунд [мс].Особое внимание уделяется сокращению выбросов CO2 и снижению расхода топлива, особенно при частичной нагрузке. Представлены основные механические уравнения. Этот новый кривошипно-шатунный механизм имеет два новых определяющих конструктивных параметра: эксцентриситет и угол эксцентриситета, когда угол кулачка равен 0°. В нашей демонстрационной установке передаточное число между эксцентриковым механизмом и механизмом управления установлено равным 1,5. Это отличает цикл индукции-сжатия от цикла расширения-выпуска. Это дает большую степень свободы при проектировании характеристик двигателя.Представлены основные механические уравнения. Этот новый кривошипно-шатунный механизм имеет два новых определяющих конструктивных параметра: эксцентриситет и угол эксцентриситета, когда угол кулачка равен 0°. В нашей демонстрационной установке передаточное число между эксцентриковым механизмом и механизмом управления установлено равным 1,5. Это отличает цикл индукции-сжатия от цикла расширения-выпуска. Это дает большую степень свободы при проектировании характеристик двигателя. Первые полномасштабные демонстрационные испытания двигателя были проведены в лаборатории двигателей Университета Оулу.Демонстрационная версия была модифицирована из существующего коммерческого (Honda R18A2) двигателя SI. В дополнение к сокращению выбросов CO2, двигатель настраивается для различных видов топлива, что позволяет максимально снизить расход топлива.

  • URL-адрес записи:
  • Наличие:
  • Дополнительные примечания:
    • Резюме перепечатано с разрешения SAE International.
  • Авторов:
    • Похьялайнен, Тапио
    • Ларми, Мартти
  • Конференция:
  • Дата публикации: 2015-4-14

Язык

Информация для СМИ

Тема/Указатель Термины

Информация о подаче

  • Регистрационный номер: 01825261
  • Тип записи: Публикация
  • Агентство-источник: SAE International
  • Номера отчетов/документов: 2015-01-1259
  • Файлы: ТРИС, SAE
  • Дата создания: 8 марта 2021 г., 8:35

Механизмы: кривошипы с поршнями — BirdBrain Technologies

В этом уроке вы будете расширять свой кривошипно-шатунный механизм, чтобы создать кривошипно-поршневой механизм.Посмотрите это видео, чтобы увидеть, как это будет выглядеть.

Этот механизм состоит из четырех частей:

  • Кривошип прикреплен к двигателю, который его вращает.
  • Шток прикреплен к кривошипу и поршню в соединениях , которые могут свободно вращаться.
  • Направляющая фиксируется на месте; его цель — заставить поршень двигаться по линии. Поршень может свободно перемещаться вверх и вниз по линии, но не может вращаться.

При вращении кривошипа поршень совершает линейные возвратно-поступательные движения вверх и вниз. Кривошипно-поршневая система преобразует вращательное движение в поступательное движение. Линейное движение может быть вертикальным или горизонтальным (или в другом направлении), в зависимости от ориентации направляющей.

Необходимые материалы
Бумажный шаблон (см. материалы для учителя)

При печати шаблона убедитесь, что он напечатан в реальном размере (без масштабирования) на бумаге 8,5 x 11 дюймов.Вы будете использовать шаблон, чтобы вырезать картон, как показано в инструкциях ниже. Обязательно используйте картон толщиной менее ⅛ дюйма.

Другие материалы
  • Кривошипный механизм (из урока про кривошип)
  • 1 Фрикционный штифт Technic
  • 1 Балка Technic 13M
  • ершик для труб
  • линейка или рулетка
  • секундомер
Изготовление кривошипно-поршневого механизма
  1. Для этого урока вам понадобится кривошипный механизм.Если вы еще не прошли урок по проворачиванию, сделайте это в первую очередь.
  2. Затем используйте это видео для сборки кривошипно-поршневого механизма.

  3. Подсоедините двигатель к порту двигателя 1 на плате Hummingbird. Напишите простую программу для запуска двигателя. Наблюдайте за движением механизма.
График положения поршня

Подумайте о запуске таймера при включении двигателя. По прошествии секунд кривошип вращается, а поршень движется вверх и вниз.Мы могли бы построить график со временем по оси x и положением поршня по оси y. Этот график будет выглядеть примерно как кривая, показанная ниже.

На рисунке выше показан только один оборот кривошипа. Когда кривошип вращается снова и снова, эта кривая будет повторяться. Этот тип периодического движения называется волной.

  1. Самая высокая точка волны называется пиком , а самая низкая точка называется впадиной . Отметьте один пик и один провал на графике выше.
  2. Расстояние между пиком и впадиной называется высотой волны . Отметьте высоту волны на графике выше.
  3. Как найти высоту волны поршня? Измерьте это значение, а затем сравните свой метод и ответ со своими одноклассниками.
  4. Волна часто описывается ее амплитудой, а не высотой волны. Амплитуда составляет половину высоты волны. Найдите амплитуду поршневой волны.
Изменение длины кривошипа

Теперь вы узнаете, как можно изменить волну поршня, изменив длину кривошипа.Вы можете изменить длину кривошипа, используя другие отверстия по длине кривошипа.

  1. Переместите соединительный штифт на конце кривошипа в соседнее отверстие.

  2. Измерьте амплитуду поршневой волны.
  3. Снова измените длину кривошипа. На этот раз поместите соединительный штифт между двумя соединительными штифтами, которые соединяют кривошип с адаптером двигателя.
  4. Измерьте амплитуду поршневой волны.
  5. Как амплитуда поршневой волны связана с длиной кривошипа?
  6. Может ли шток быть короче кривошипа? Почему или почему нет?
Период поршневой волны

Период времени между одним пиком и следующим называется периодом волны.

  1. Установите скорость двигателя на 20.
  2. Используйте секундомер, чтобы измерить, сколько времени требуется кривошипу, чтобы повернуться 10 раз.
  3. Каков период волны?
  4. Заполните приведенную ниже таблицу.
  5. Как период волны связан со скоростью двигателя? Предскажите период для скорости 50 и приведите доказательства своего ответа.
  6. Проверьте свой ответ на предыдущий вопрос. Насколько близок был ваш прогноз?
Использование кривошипов и поршней для создания роботов

Кривошипные и поршневые механизмы используются в роботах для создания линейного движения в определенном направлении.Например, в этом видео показан проект, в котором поршень используется для перемещения персонажа вверх и вниз. Можете ли вы определить части механизма на видео? Эта роботизированная черепаха также использует кривошип и поршень. Что может быть внутри панциря черепахи?

А теперь попробуйте на собственном роботе! Как далеко вы хотите переместить поршень? Какой длины должны быть кривошип и шатун, чтобы это произошло? Помните, что поршень не должен двигаться только вертикально или горизонтально. Он может двигаться по прямой линии в любом направлении!

Поиск дополнительной информации
  • Кривошипно-поршневой механизм: на этом веб-сайте показано движение кривошипно-поршневого механизма и описаны его части.
  • Дизельный двигатель: В этом видеоролике показано, как дизельный двигатель использует кривошипно-поршневой механизм легкового или грузового автомобиля. При этом взрыв топлива производит прямолинейное движение поршня, а механизм преобразует это движение во вращение колес транспортного средства.

Коленчатый вал: принцип работы, функции, детали, проблемы

Коленчатый вал представляет собой вращающийся вал, преобразующий возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение.Он обычно используется в двигателях внутреннего сгорания для выполнения такой операции. Коленчатые валы состоят из серии кривошипов и шатунов, к которым прикреплены шатуны.

Коленчатый вал, по крайней мере, с одним валом вращается внутри блока цилиндров. Он вращается с помощью коренных подшипников. Шатунные шейки вращаются внутри шатунов с помощью шатунных подшипников.

Как изготавливаются коленчатые валы

Коленчатые валы обычно изготавливаются из металла, такого как чугун.Расплавленный металл заливают в форму во время процесса (литья).

Современные коленчатые валы изготавливаются из кованой стали, которая используется в некоторых высокопроизводительных двигателях. Его изготавливают путем нагревания стального блока до красна. Затем ему придают форму с помощью чрезвычайно высокого давления.

Коленчатые валы

выкованы, чтобы противостоять износу и нагрузке при вращательном движении. Используются материалы из легированной термообработанной стали или нитридной стали. Шейки коленчатого вала также имеют поверхностную закалку.

Читать: Компоненты автомобильного двигателя

Функции

Функции коленчатых валов заключаются в том, чтобы обеспечить более плавный привод огромных двигателей с несколькими цилиндрами.Линейное движение поршней, переходящее во вращательное движение.

При сгорании топливно-воздушной смеси вырабатывается мощность. Эта мощность преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Линейное движение поршней преобразуется через шатун в крутящий момент. Затем он передается на маховик

.

Вал коленчатого вала расточен с несколькими отверстиями для подачи масла в двигатель. Это масло смягчает движения. Противовесы помогают регулировать раму и вес шатуна.

Коленчатые валы

также функционируют как несущие, поскольку во время процесса выдерживается некоторая нагрузка. Одной из нагрузок является серьезное напряжение изгиба и кручения.

Поскольку вращательное движение коленчатого вала постоянно ускоряется и замедляется, добавляются дополнительные нагрузки от крутильных колебаний. Подшипники также испытывают высокую степень износа.

Компоненты и конструкция коленчатого вала

К составным частям коленчатого вала относятся:

  • Основные журналы
  • Шатунные шейки
  • Кривошипные полотна
  • Противовесы

Коренные шейки несут коренные подшипники и задают ось вращения вала.

Шатуны позволяет прикрепить к ним шатун.

Перемычки шатунов соединяют шатунные шейки с коренными шейками.

Противовесы обеспечивают балансировку и крепятся к перемычкам.

Конструкция коленчатого вала зависит от мощности двигателя и количества цилиндров. Он также определяется конструкцией двигателя, номерами подшипников коленчатого вала и величиной хода поршня.

Смазка коленчатого вала

Смазка играет важную роль в эффективности двигателя, так как в его рабочем механизме задействованы две металлические детали.Чтобы избежать ненужного износа коленчатого вала, коренных и шатунных шеек, они скользят по масляной пленке. Эта масляная пленка остается на поверхности подшипника.

Подача масла к коренным подшипникам осуществляется по масляным каналам из блока цилиндров. Он ведет к каждому седлу коленчатого вала, а соответствующее отверстие в вкладыше подшипника собирает масло на шейку.

Принцип работы коленчатого вала

Работа коленчатого вала довольно интересна и проста. Между центром коренной шейки и центром шейки коленчатого вала есть расстояние.Это расстояние известно как радиус кривошипа или ход кривошипа. Его измерение определяет диапазон хода поршня при вращении коленчатого вала.

Расстояние от верха до низа называется ходом. Ход поршня в два раза больше радиуса кривошипа.

Задний конец коленчатого вала выходит за пределы картера и поддерживается фланцем маховика. Этот фланец представляет собой прецизионно обработанную деталь, которая крепится болтами к маховику. Его большая масса позволяет плавно пульсировать поршням, стреляющим в разное время.

Вращение маховика пробивается через маховик и трансмиссию и главную передачу к колесам. Коленчатые валы прикручены к зубчатому венцу в автоматическом приводе. Он несет гидротрансформатор и передает его на автоматическую коробку передач.

Для большего понимания посмотрите видео как работает коленвал:

Распространенные неисправности коленчатого вала

Проблемы с коленчатым валом возникают редко, только если двигатель находится в экстремальных условиях.Компонент двигателя надежен и крепок, но некоторые распространенные неисправности включают в себя:

Изношенные шейки : возникает из-за недостаточного давления масла. Шейки коленчатого вала соприкасаются с поверхностями подшипников. Это постепенно увеличивает клиренс и ухудшает давление масла.

Изношенные шейки могут вызвать серьезные проблемы с двигателем, если не соблюдать осторожность. Это приводит к разрушению подшипников и наносит огромный ущерб двигателю.

Усталость : это когда постоянные силы на коленчатом валу приводят к поломкам.Эта проблема обычно возникает на скруглении, где соединяются журналы и перемычка.

Comments |0|

Legend *) Required fields are marked
**) You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>
Category: Двигател
в · д · е

Название

 

А

Заливка в общей статье, начиная с A