Avto-love.ru

Шатун из чего состоит

Назначение: устройство деталей шатунно-поршневой группы

В шатунно-поршневую группу входит поршень, палец, поршневые кольца и шатун. В чем заключается назначение устройство деталей шатунно-поршневой группы, можно узнать из этой статьи.

Поршень

В двухтактном двигателе поршень играет роль золотника. Движения его не равномерные. Материал, из которого изготавливают поршень – это алюминиевый сплав или легированный чугун, который используется в низко-оборотных двигателях.

Требования к поршням:

  • Малое значение коэффициента линейного расширения
  • Малый износ
  • При нагреве незначительное снижение прочности
  • Невысокая стоимость

Устройство поршня

Особенности геометрии поршня в том, что диаметр головки меньше диаметра юбки, а юбка имеет конусно – эллиптическую, или эллиптическую форму.

Особенности конструкций элементов поршня:

Днище внутри имеет ребра жесткости. Форма днища для М – 412 плоская или выпуклая, для дизеля выпуклая, а для двухтактных дизелей — с козырьком.

Головка поршня может иметь вставки из чугуна. В головке могут быть отверстия для масло-съемных колец. Бывает, в верхней части головки делают канавку, чтобы улучшить тепло-отвод от днища к верхнему кольцу.

Юбка поршня. Для уменьшения вероятности заклинивания поршня, на юбке делаются вертикальные разрезы, кроме ДВС с малым диаметром. Величина эллиптичности юбки 0,15- 0,29 мм, а величина конусности 0,02 – 0,04 мм.

Бобышки

Если смотреть со стороны радиатора, бобышки выполнены со смещением влево. Внутри бобышки делается отверстие с канавками для стопорных колец.

Установка поршня в цилиндр: поршни должны быть равного веса, разрез на юбке поршня ставится по левую сторону АТС.

Поршневые кольца

Число поршневых колец зависит от типа ДВС и от угловой скорости коленчатого вала. Диаметр кольца больше диаметра поршня, но кольцо устанавливается в поршне, благодаря упругим свойствам и зазору в замке, который должен составлять 0,15 – 0,55 мм.

Для повышения износостойкости колец выполняется хромировка или обработка молибденом. Также перспективным является изготовление колец в виде литой пружины из стали, или в виде набора колец из стали.

Поршневые кольца обеспечивают шарнирное соединение поршня. Конструкция поршневых пальцев – это полая трубка, которая делается из стали.

При осевом смещении пальцы стопорятся кольцами. Из-за разницы температурного расширения поршня и пальцев, возможен стук в двигателе, т.к. возникает зазор. Поэтому, чтобы это избежать, необходимо поршень нагреть до 70- 80 градусов перед запрессовкой.

Масло-съемные кольца

Масло в цилиндр попадает из-за разности давлений в цилиндре и картере в момент впуска. Масло-съемные кольца изготавливают из чугуна и стали.

Конструкция:

Преимущества составных колец в приспособленности к искаженной форме цилиндра при износе. При установке масло-съемное кольцо должно иметь зазор между кольцом и наковкой по высоте Шатун

Шатун соединяет поршень с коленчатым валом. Состоит шатун из верхней и нижней головки, и стержня. Разъем нижней шатунной головки называется крышкой. Крышки с разных шатунов не взаимозаменяемы.

Коленчатый вал

Коленчатый вал служит для передачи усилия от поршня к трансмиссии. Основные элементы коленчатого вала – это шатунные, коренные шейки, противовесы и щеки.

Полно-опорным называют коленчатый вал, у которого коренные шейки есть между каждыми шатунными шейками. В задней части коленчатого вала ставится фланец крепления маховика, а в передней выделяют носок.

Щеками называются места перехода от коренной шейки к шейке шатунной.

Противовесы на коленчатом вале устанавливают для улучшения динамических качеств.

Внутри шатунной шейки находится полость для очистки масла. У многих двигателей на носке коленчатого вала выполнена резьба для установки храповика. Шестерня привода распределительного вала устанавливается на переднем конце коленчатого вала.

Маховик

Маховик служит для накапливания энергии, которая необходима для совершения вспомогательных тактов и для уравновешивания работы ДВС. Маховик крепится к задней части коленчатого вала в определенном положении. Для запуска двигателя от электростартера, на маховике выполняется зубчатый венец. А также маховик является частью механизма сцепления.

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.

Читать еще:  Моменты затяжки коренных и шатунных шеек

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.

Читать еще:  Подогрев охлаждающей жидкости 220в

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.

Технология производства шатунов

В процессе работы шатуны испытывают циклические на­грузки, воспринимаемые ими от поршней, вследствие дей­ствия газов и сил инерции.

Это предопределяет высокие требования к материалу шатунов.

Для шатунов малооборотных двигателей используют, в основном, углеродистые стали: для стержней – сталь 35, для го­ловок – сталь 25, 35, для шатунных болтов – сталь 30.

В многооборотных двигателях в зависимости от степени напряженности для стержней и крышек применяют углеродистую сталь 45, легированные стали 40Х, 45Х, ЗОХНМА, 1ЯХ2Н4ВА (последняя имеет высокую прочность и ударную вязкость). Для шатунных болтов используют ст. 20ХНЗА и 18Х2Н4ВА.

Заготовки шатунов штампуют, при этом форма стержня шатуна, как правило, двутаврового сечения. Отъемные головки шату­нов и крышки нижних головок – литые и штампованные.

Штамповка производится, главным образом, в закрытых штампах, при этом заготовки шатунов могут быть отштампо­ваны вместе с крышкой или раздельно.

Заготовки шатунов небольших размеров чеканят по торцам головок на прессе. В результате этого повышается точность высоты головок, что важно для последующей механи­ческой обработки.

Материал для шатунов тщательно проверяют. Механи­ческим испытаниям подвергают образцы, взятые от каждой детали, для чего у заготовки с одного конца предусматри­вают пробный брусок.

Требования к механической обработке заготовок шатунов следующие:

1) допуск параллельности осей отверстий верхней и ниж­ней головок (а также оси отверстия под палец прицепного шатуна) на 100 мм длины не должен превышать 0,03 мм – при межцентровом расстоянии до 350 мм; 0,02 мм – при межцентровом расстоянии свыше 350 мм.

Допуск пересечения осей (перекрещивание) на 100 мм длины не должен превышать 0,05 мм – при межцентровом расстоянии до 350 мм; 0,03 мм – при межцентровом расстоя­нии свыше 350 мм;

2) оси отверстий головок должны быть перпендикулярны к оси стержня и пересекать ее. Допуск перпендикулярности на 100 мм длины – 0,05 мм, допуск смещения осей – до 0,5 мм;

3) допуск параллельности плоскостей разъема нижней головки шатуна относительно оси отверстия не должен превышать 0,2 мм на 100 мм длины;

4) допуск круглости и цилиндричности отверстий верхней и нижней головок не должен превышать 2/3 допуска на диаметр соответствующего отверстия;

5) допуск торцевого биения нижней головки шатуна относительно оси этой головки должен быть не более 0,1 мм на диаметр 100 мм. Допуск торцевого биения верхней го­ловки указывается в технической документации;

6) допуск параллельности опорных поверхностей под головку и гайку шатунного болта относительно оси отверстия под болт на 100 мм длины не должен превышать 0,1 мм – для болтов с диаметром опорной поверхности до 25 мм; 0,07 мм – для болтов с диаметром опорной поверхности свыше 25 мм;

7) допускаемая разность масс шатунов в пределах одной массовой группы или на один двигатель не должна превы­шать 1,5 % – для двигателей с n = 500 об/мин; 0,8 % – для двигателей с n = 500…1000 об/мин.

Для двигателей с n ³ 1000 об/мин: 0,2 % – с удельной массой двигателя до 2,2 кг/кВт; 0,3 % – с удельной массой двигателя от 2,2 до 7,3 кг/кВт; 0,4 % – с удельной массой двигателя свыше 7,3 кг/кВт;

8) обработка по размерам (рис. 8) производится с точ­ностью, указанной в табл. 2;

Точность обработки шатунов

Размер Поле допуска Примечание
d1 H6…H7 Отверстие под цельную втулку
d2 H6…H7 Для крупных двигателей H9
L ± 0,1…0,05 мм Для шатунов без компрессионных прокладок
d3 H7…H9 Отверстие для центрирующей бобышки
d3 f7…h6 Диаметр центрирующей бобышки
d4 H9 Отверстия под шатунные болты
d4 f7…e8 Шейки шатунных болтов
l ± 0,03 мм Для взаимозаменяемых отъемных головок
Читать еще:  Регулировка шкворней уаз хантер

9) шероховатость поверхностей указана на рис. 8. Ша­туны многооборотных двигателей, изготовленные из легированных сталей, полируются кругом до Ra = 0,4…0,2 мкм;

10) окончательная расточка отверстия под вкладыши в нижней головке шатуна должна производиться на собран­ном шатуне с затяжкой болтов рабочим усилием.

В качестве примера рассмотрим типовой порядок обра­ботки шатуна с неотъемной нижней головкой (наиболее часто применяемой в двигателях с диаметром цилиндра до 300…350 мм) в условиях мелкосерийного производства.

Заготовка – поковка совместно с крышкой нижней го­ловки, стержень круглого сечения.

Механическая обработка такого шатуна состоит из пяти технологических этапов:

1) обработка до отрезки крышки нижней головки;

2) обработка крышки нижней головки;

3) обработка шатуна без крышки нижней головки;

4) сборка шатуна с крышкой и частичная механическая обработка;

5) обработка шатуна с крышкой в сборе. Применяется следующий технологический процесс изготовления шатуна:

операция 05 – проверка заготовки. Разметка центровых от­верстий, отверстий в верхней и нижней головках шатуна;

операция 10 – зацентровка головок (сверление центровых от­верстий) — производится на горизонтально-расточном станке обычным сверлом и зенковкой;

операция 15 – черновая обточка стержня и головки на токар­ном станке. В случае штампованной заготовки обработка стержня шатуна не производится;

операция 20 – черновое подрезание торцов верхней и нижней головок, вырезание перемычек в отверстиях головок с помощью резцовой головки производится на горизонтально-расточном станке (рис 9, а) на чистовую обработку оставляется припуск 1,5. 2,0 мм на сторону;

Рис. 9. Черновая обработка шатуна:

а) вырезка перемычек в отверстии головки;

б ) сверление отверстия в стержне шатуна для масла

операция 25 – термообработка для снятия напряжений (для легированной стали – закалка и высокий отпуск с получе­нием сорбитной структуры). После термообработки производят все испытания пробных брусков, которые отрезаются круглой пилой. Для шатунов из углеродистой стали после операции 20 термообработки нет: она была сделана до начала механической обработки в виде нормализации;

операция 30 – перецентровка головок шатуна и чистовая об­точка шатуна по калибру на токарном станке;

операция 35 – отрезка крышки нижней головки на горизон­тально-фрезерном станке. При этом необходимо, чтобы ши­рина разреза была меньше толщины будущего набора про­кладок; кроме того, оставляется небольшой припуск (не­сколько десятых миллиметра) для зачистки плоскостей разъема;

операция 40 – сверление центрального отверстия в стержне шатуна и подрезка плоскости разъема с крышкой на токар­ном станке. Для сверления отверстия вдоль ша­туна его закрепляют верхней головкой непосредственно в па­трон токарного станка или используют специальное приспо­собление (рис. 9, б), а под цилиндрическую поверхность нижней головки подводят люнет или используют кондук­тор 1, шейка 2которого поддерживается люнетом 3. Отвер­стия сверлят сперва коротким, а потом удлиненным сверлом, закрепленным в суппорте. Через сверло подается от насоса жидкость для охлаждения и вымывания стружки. Отвер­стия диаметром свыше 40. 50 мм сверлят перовым сверлом;

операция 45 – фрезерование площадок под головки шатунных болтов на вертикально-фрезерном станке;

операция 50 – предварительное сверление отверстий под шатунные болты в стержне на радиально-сверлильном станке в кондукторе. Крышки нижней головки к этому вре­мени обработаны с припуском в гнезде для вкладыша, на боковых плоскостях и отверстиях для шатунных болтов;

операция 55 – пригонка и сборка стержня с крышкой на временных болтах и на прокладках (если они предусмо­трены конструкцией);

операция 60 – окончательная обработка отверстий под шатунные болты. Зенкерование и развертывание отверстий (временные болты вынимают по одному) под шатунные бол­ты на радиально-сверлильном станке. Постановка калибро­ванных болтов;

операция 65 -чистовая расточка отверстий в головках и шлифование.

При обработке шатунов со стержнями двутаврового про­филя стремятся обеспечить постоянство установочной базы (обычно это боковые плоскости головки шатуна и отверстия в головках). Поэтому обработка этих поверхностей предшествует обработке стержня как при чер­новых, так и чистовых операциях. Обработка двутавра про­изводится на горизонтально- или вертикально-фрезерных станках, а также на копировальных.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8757 – | 7563 – или читать все.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector