Двигатели
внутреннего сгорания
внутреннего сгорания
Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия
КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное
Фиксация вала от осевого смещения
гателях ЯМЗ-236, СМД-62, А-41Т, Д-240, ВАЗ; у носка вала —во •всех двигателях ЗМЗ и ЗИЛ-130), либо средняя опора (двигатели Д-260Т, Д-144). При косозубом шестеренчатом или цепном приводе кулачкового вала газораспределения для фиксации вала рекомендуется использовать переднюю коренную опору.
На рис. 2.31 показана типичная фиксация вала для двигателей ЗМЗ и других, когда используют переднюю коренную опору.' Осевое перемещение вала воспринимается здесь двумя упорными шайбами 5 и Ц изготовленными из листовой стали с нанесенным' на одну их сторону антифрикционным слоем. Передняя шайба 6 подшипниковой стороной обращёна к упорной стальной шайбе 7, посаженной на шпонке 8 и зажатой между распределительной шестернёй 9 и торцом первой коренной шейки вала. Стальная полированная шайба, опираясь на подшипниковый слой шайбы 6, ограничивает перемещение вала назад. Задняя шайба 5 подшипниковой стороной обращена в технологическому отшлифованному •буртику передней щеки и ограничивает перемещение вала вперед. От проворачивания шайбу 6 удерживают двумя штифтами 4, запрессованными в стенку блока и крышку переднего коренного "подшипника, а шайба 5 — выступом (зубом), который входит в паз, сделанный на крышке 10 коренного подшипника. Величину-осевого перемещения выдерживают в пределах 0,075—0,175 мм за счет подбора толщины передней шайбы 6.
При фиксации коленчатого вала с использованием средней или задней коренной опоры применяют не шайбы, а полукольца 15, которые устанавливают на штифтах (рис. 2.32, г).
Уплотнение вала автомобильных и тракторных двигателей на выходе из 'картера должно быть особенно надежно, иначе возможна как утечка масла из -поддона, так ,и проникновение -пыли в картер-ную полость двигателя. Утечка масла повышает его расход, но опасно и проникновение пыли, вызывающей абразивный износ трущихся деталей кривошипно-шатунного механизма.
'Коленчатый вал уплотняют с помощью различных сальников, а также масло- и пылеотражающих устройств. Уплотнение носка вала двигателя ЗМЗ-66 I(«рис. 2.31, а) состоит из самоподжимного резинового сальника 13, который вмонтирован .в штампованный ободок, выполненный за одно целое с деталью, образующей маслоот-водный кольцевой желобок, и вместе с ним запрессован в гнездо крышки 3 распределительных шестерен. Чтобы уменьшить приток масла к сальнику /3, «роме приданного ему маслоотводного желобка на крышку 3 напрессовывают еще одну штампованную деталь, образующую второй маслоотводной кольцевой желобок 12, а на вал устанавливают штампованную маслоотражающую шайбу 11, вращающуюся .вместе с последним. Маслоотражатель, состоящий из фасонной шайбы 11 и желобка 12, обеспечивает первичную стадию отвода масла от носка вала. С внешней стороны отверстие в крышке 3, через которое проходит носок вала, защищено штампованным пылеотражателем 14, напрееованным на ступицу 1 и вращающимся вместе со шкивом 16 привода вентилятора. Пылеотра-
13 от излишнего притока к нему масла применяют во многих конструкциях (двигатели Д-240, ЗИЛ-130, ЯМЗ-238Н и др.).
Для уплотнения заднего конца коленчатого вала — хвостовика применяют сальники 3 из прографиченного асбестового шнура (рис. 2.32, а), (который укладывают в канавки, .прорезанные в блоке цилиндров и в крышке коренного подшипника или в специальном отдельном сальникодержателе, которым снабжают двигатель. Поскольку разъем картера в (рассматриваемом двигателе расположен ниже оси коленчатого вала, то сальникодержатель 4 имеет еще дополнительные боковые .резиновые уплотнения 5, предотвращающие утечку масла через его вертикальный стык.
Надежное уплотнение заднего конца .вала обеспечивают также совместным действием маслоотражательного буртика 9 с масло-сгонной нарезкой 10, которую успешно применяют как самостоятельное устройство или в сочетании с прографиченными сальниками. Маслосгонная нарезка представляет собой спиральную канавку, содержащую всего два-три полных витка, обеспечивающих отвод масла в сторону картера (например, .по каналу 2). На коленчатых валах автомобильных и тракторных двигателей такую нарезку делают правой (если смотреть со стороны носка вала) . Наиболее распространены уплотнения, состоящие из резинового самоподжимного сальника, маслоотражателя и маслоотводной канавки, как, например, в двигателях КамАЗ-740, СМД-62, Д-144 и др. Во всех случаях масло полностью возвращают в поддон картера двигателя.
Схемы компоновок коленчатого вала выбирают так чтобы вне зависимости от тактности двигателя, числа и расположения цилиндров обеспечивалось равномерное чередование рабочих ходов. Так, в однорядных двигателях колена вала, равноотстоящие от его. середины (от оси симметрии), располагают с этой целью в одной плоскости, т. е. придают им зеркальное расположение.
Чередование рабочих ходов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Для принятого взаиморасположения шатунных шеек вала или угла сдвига его колен существуют несколько порядков работы, но используют тот из них, который обеспечивает более равномерное распределение нагрузки по -длине вала. Последовательно работающие цилиндры двигателя должны отстоять друг от друга как можро дальше. Типичные схемы компоновок коленчатых валов четырехтактных двигателей и предпочтительный для них порядок работы приведены в табл. 2.1.
В четырехцилиндровых двигателях рабочие ходы чередуются через интервалы, равные 720э/4= 180°. В -рядных двигателях этому 1 условию удовлетворяет коленчатый вал, колена которого попарно расположены в одной плоскости — два крайних повернуты на 180° J относительно двух* средних, поэтому при вращении вала поршни крайних (первого и четвертого) и средних (второго и третьего) цилиндров имеют встречное движение, облегчая уравновешивание двигателя. Последовательность чередования тактов в цилиндрах такого двигателя приведена в табл. 2.2.
В шестицилиндровых двигателях чередование рабочих ходов составляет 720°/6= 120° угла поворота коленчатого вала, а угол смещения колен у вала равен 120° как для однорядного, так и для двухрядного расположения цилиндров. При однорядном расположении цилиндров первые три колена вала смещаются относительно друг друга на 120°, а последующие три имеют зеркальное с ними расположение. Следовательно, одинаковое направление имеют: шестое с первым, пятое со вторым и четвертое с третьим коленами. Возможные комбинации из трех этих пар колен обеспечивают два
Таблица различных варианта их расположения, причем каждый из них обеспечивает четыре порядка работы цилиндров с равномерным чередованием рабочих ходов. Однако для практического использования принимают наивыгоднейший, представленный в табл. 2.3.
В практике применяют также V-образные шестицилиндровые двигатели с расположением кривошипов под (углом 120°, а осей цилиндров под 90° (см. схему 6—V, табл. 2.1). Такие двигатели компактнее соответствующих рядных, но рабочие ходы в них чередуются через 90 >и 150°, т. е. неравномерно. Поэтому предпочтительны с этой точки зрения двигатели V-6, б которых смещение кривошипов и расположение осей цилиндров составляют 60°.
Для восьмицилиндровых двигателей равномерное чередование рабочих ходов соответствует 720°/8=90° угла поворота вала. В од-. норядных двигателях такого чередования рабочих ходов достигают путем смещения одной группы из 4 кривошипов относительно другой на угол 90°. Коленчатый вал имеет при этом форму, соответствующую двум коленчатым валам четырехцилиндровых двигателей, состыкованным между собой так, что кривошипы их имеют зеркальное расположение, показанное на схеме 8 — Р (см. табл. 2.1).
Современные автомобильные восьмицилиндровые двигатели строят двухрядными с расположением (Цилиндров под углом 90° и снабжают коленчатым валом с крестообразным несимметричным расположением кривошипов. При такой компоновке наряду с равномерным чередованием рабочих ходов легко достигается хорошее уравновешивание двигателя с помощью -противовесов.
В двенадцатицилиндровых V-образных двигателях применяют коленчатые валы, аналогичные с рядными шестицилиндровыми (см. схему 12—V, табл. 2.1), но каждый кривошип их несет, по два шатуна. Чтобы обеспечить равномерное, т. е. через каждые 60° угла поворота вала, чередование рабочих ходов, оси цилиндров в таком двигателе располагают под углом 60°.
Гасители крутильных колебаний (демпферы) служат для уменьшения возникающих при работе двигателя упругих угловых колебаний. Сущность таких колебаний можно понять на примере упругого стержня неподвижно закрепленного с одной стороны и несущего массу на другой. Если далее свободный .конец стержня закрутить на некоторый угол и отпустить, то под действием своей упругости и: инерционности закрепленной на нем массы он будет совершать уг-
ловые колебания с определенной частотой (периодом). Стоит только к такой колеблющейся системе приложить .внешнюю силу, периодически действующую с той же-частотой, как возникает явление резонанса (ритмичное раскачивание), вызывающее непрерывное увеличение амплитуды углового колебания стержня и в конечном итоге разрушение его.
Аналогично этому раскачивается и коленчатый вал, к кривошипам которого прикладывают внешние силы, действующие периодически с частотой, зависящей от частоты вращения вала, тактности двигателя и числа цилиндров. При совпадении периода действия на вал какой-либо гармонической составляющей этих сил с периодом собственных его колебаний наступает резонанс. Частоту вращения вала, при которой возникают резонансные колебания, называют критической, т. е. опасной для прочности системы.
Если при расчете .вала на крутильные колебания резонанс гармоники какого-либо порядка, наступающий в рабочей зоне частоты вращения вала, окажется опасным для прочности вала, то изменяют динамическую систему вала путем изменения его жесткости. Если конструктивно это невыполнимо, то ставят гаситель колебаний, настроенный на гашение колебаний данной формы, определяющейся их частотой.
Принцип действия гасителей крутильных колебаний основан,на частичном поглощении энергии (возникающего крутильного колебания коленчатого вала), затрачиваемой на работу трения в гасителе. Гасители устанавливают на носке вала или в непосредственной его близости, где угловые колебания имеют максимальную величину.
В автомобильных и тракторных двигателях применяют гасители внутреннего или молекулярного трения и жидкостного трения.
Наиболее простыми являются гасители молекулярного трения, известные под названием резиновых демпферов, основанные на том, что резина обладает большим внутренним трением и допускает значительные деформации. Свободная инерционная масса У, форму которой определяют по конструктивным соображениям, при-вулканнзирована в них слоем резины* 2 к штампованному фланцу Зу который жестко крепят к ступице шкива привода вентилятора (рис. 2.33, а). Крутильные колебания коленчатого вала вызывают колебательные движения массы 1 относительно носка вала: при нарастании угловой скорости вала инерционная масса 1 отстает", а с замедлением — она опережает движение вала. Вслед-
жидкостного трения (силиконовый) (<5) ствие этсг0 в слое Резины возникает внутреннее молекулярное трение, поглощающее часть энергии крутильных колебаний вала. Эта энергия превращается в теплоту и рассеивается в атмосферу. Резиновые гасители изменяют амплитуду угловых колебаний вала двигателя и способствует поэтому уменьшению возникающих в нем напряжений. Такие демпферы'достаточно эффективны, просты по устройству и надежны в работе, но из-за старения резины эффективность их со временем снижается, к тому же упругие свойства резины зависят от ее температурного состояния.
В настоящее время широко стали применять гасители жидкостного трения (рис. 2.33', б), в которых используют силиконовую жидкость, обладающую большой вязкостью и малой зависимостью от температуры в рабочих пределах. В замкнутое кольцевое пространство 4 корпуса 5 силиконового гасителя помещают свободную инерционную массу в виде кольца У, а в кольцевую полость заливают силиконовую жидкость, в которой должна колебаться (перемещаться) масса 1. Трение, возникающее между вязкой жидкостью и свободной инерционной массой, обеспечивает гашение (ослабление) крутильных колебаний вала.
МАХОВИК
Ранее отмечалось, что в мнбгоцилиндровых двигателях маховик служит в основном накопителем кинетической энергии, необходимой для пуска и обеспечения плавного трогания автомобиля или тракторного агрегата с места. Типичная конструкция маховика автомобильного двигателя представлена на рис. 2.32, б. Маховики отливают из чугуна .в виде диска 7 с массивным ободом й проводят данамическую его балансировку в сборе с коленчатым валом. Недостаточная сбалансированность маховика порождает .неуравновешенные центробежные силы, вызывающие нежелательную вибрацию двигателя на опорах.
В автомобильных двигателях маховик крепят к хвостовику вала, имеющему чаще всего форму фланца. Болты 14 крепления маховика ввертывают во фланец 1 или вставки 12, затягивают динамометрическим ключом и тщательно фиксируют (шплинтуют шайбами 13). Маховик центрируют по наружной поверхности фланца 1 с помощью выточки, а положение его отосительно коленчатого вала фиксируют установочным штифтом 8. Для этой цели используют также несимметричное расположение самих болтов крепления маховика (двигатели ЗМЗ, ЗИЛ-130 и др.).
Для прокрутки* вала при пуске двигателя электрическим стартером на обод маховика напрессовывают зубчатый венец 6. На цилиндрической поверхности маховика наносят метки и надписи, определяющие момент прохождения в.м.т. поршнем первого цилиндра.
На торцовую шлифованную поверхность маховика опирается фрикционный диск сцепления, кожух которого прикрепляют к маховику.
В силовых передачах автомобилей с гидротрансформатором или гидромуфтой маховик отсутствует, а функции его выполняет маховая масса колеса гидротрансформатора.
В тракторных двигателях обычно применяют показанное на рис. 2.32, в, г торцовое крепление маховика 7 болтами 14 к хвостовику коленчатого вала 1 и фиксируют его двумя установочными штифтами 8. Применяют также приставной фланец, как в двигателях СМД-62.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.