Блок цилиндров, кривошипное шатунные и газораспределительный механизмы
Блок цилиндров 7 (см. рис. 4) двигателя представляет собой моноблочную V-образную конструкцию с расположением цилиндров двумя рядами под углом 90°. Блок цилиндров отлит из низколегированного серого чугуна и выполнен как одно целое с верхней частью картера. Правый ряд цилиндров смещен относительно левого вперед на 35 мм в связи с тем, что на одной шатунной шейке крепятся два шатуна: один правого ряда, другой левого. Блок имеет рубашку охлаждения. В отверстия блока устанавливают мокрые гильзы. В нижней части блока расположены четыре коренные опоры коленчатого вала, которые растачивают в сборе с крышками, поэтому последние не взаимозаменяемы и устанавливаются в определенном положении. При их установке необходимо следить, чтобы клеймо на крышке соответствовало клейму на блоке. Крепление крышек коренных подшипников коленчатого вала осуществляется вертикальными болтами М20 и двумя горизонтальными (стяжными) болтами М14. Гильзы цилиндров 6 (см. рис. 4). Вставные, мокрого типа, отлиты из специального чугуна. Гильзы центрируются в блоке верхним и нижним поясами. В двух канавках нижнего центрирующего пояска гильзы заложены резиновые уплотнительные кольца, предупреждающие попадание воды из рубашки охлаждения в картер двигателя. Для устранения кавитационных разрушений гильз цилиндров и блока в нижней части гильзы устанавливают антикавитационное кольцо. В верхней части гильзы имеется буртик, который входит в выточку в блоке. Коленчатый вал 2 (см. рис. 3). Изготовлен из стали 50Г, имеет пять коренных и четыре шатунных шейки, поверхности которых закалены токами высокой частоты. Шатунные шейки вала имеют внутренние полости, закрытые заглушками, где масло подвергается дополнительной центробежной очистке. Полости шатунных шеек сообщаются посредством наклонных каналов с поперечными каналами в коренных шейках. Для уравновешивания двигателя и разгрузки коренных подшипников от сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс поршней и шатунов и неуравновешенных центробежных сил на щеках коленчатого вала установлены противовесы. В систему уравновешивания, кроме того, входят выносные массы, расположенные в маховике и на переднем конце коленчатого вала. От осевых смещений вал фиксируется четырьмя упорными бронзовыми полукольцами, установленными в выточках задней коренной опоры и выполняющими роль упорного подшипника. Осевой зазор коленчатого вала 0,121 0,265 мм . Носок и хвостовик вала уплотняются резиновыми самоподжимными сальниками. Маховик 13 (см. рис. 3). Отлит из серого чугуна и крепится к коленчатому валу. Во избежание самоотвертывания болтов крепления маховика под каждые два соседних болта устанавливают замковую пластину. Шатун 3 (см. рис. 4). Стальной, двутаврового сечения с косым разъемом нижней головки. В нижнюю головку установлены сменные вкладыши шатунного подшипника. Крышка нижней головки крепится к шатуну двумя болтами из хромоникелевой стали разной длины. Болты предохраняются от самоотвертывания замковыми шайбами. Нижняя головка окончательно обрабатывается в сборе с крышкой, поэтому крышки шатунов невзаимозаменяемый. На крышке и шатуне со стороны короткого болта выбит порядковый номер цилиндра. На стыке со стороны длинного болта выбиты метки спаренности в виде числа, одинакового для шатуна и крышки. В верхнюю
головку шатуна запрессована бронзовая втулка. Вдоль стержня шатуна просверлен масляный канал, по которому масло от нижней головки под давлением поступает к поршневому пальцу. Поршень 14 (см. рис. 4). Отлит из высококремнистого алюминиевого сплава. В головке поршня расположена камера сгорания. На наружной поверхности поршня имеются пять канавок для поршневых колец. В трех верхних канавках установлены компрессионные кольца, в двух нижних маслосъемные. Для обеспечения точной посадки поршни и гильзы цилиндров делятся на шесть размерных групп, обозначаемые клеймами А, Б, В, Г, Е, Ж на днищах поршней и на верхних торцах гильз. Внутри поршня имеются две бобышки с отверстиями под поршневой палец. В отверстиях имеются канавки, в которые заложены пружинные стопорные кольца, ограничивающие осевое перемещение пальца. Поршневой палец изготовлен из хромоникелевой стали 12ХНЗА. Соединение пальца с шатуном и поршнем плавающего типа. Поршневые кольца. На поршень устанавливают три компрессионных и два маслосъемных кольца. Компрессионные кольца выполняются с конусной рабочей поверхностью (под углом к оси 10°). Внешняя цилиндрическая поверхность верхнего компрессионного кольца хромирована. Маслосъемные кольца по конструкции и размерам одинаковы. Поршневые кольца изготавливают из специального чугуна, верхнее компрессионное кольцо из высокопрочного чугуна специального химического состава. Коренные и шатунные подшипники коленчатого вала. Выполнены в виде тонкостенных вкладышей, которые имеют стальное основание и рабочий слой из свинцовой бронзы. До 1978 г . вкладыши изготавливали из сталеалюми-ниевой полосы. Верхние вкладыши коренных подшипников отличаются от нижних наличием отверстия для подвода масла и канавки для его распределения, вследствие чего вкладыши не взаимозаменяемы. Верхние и нижние вкладыши шатунных подшипников взаимозаменяемы. На краях вкладышей выдавлены усы, которые входят в выточки, сделанные в теле блока цилиндров, крышках коренных подшипников, а также в шатунах и их крышках, и тем самым предотвращают проворачивание вкладышей в гнездах. Для ремонта коленчатого вала предусмотрено шесть ремонтных размеров вкладышей с уменьшением внутреннего диаметра каждого из последующих размеров на 0,25 мм . Головки цилиндров 10 (см. рис. 4). Отлиты из низколегированного серого чугуна, взаимозаменяемы и крепятся к блоку цилиндров шпильками, ввернутыми в блок. Шпильки изготовлены из хромоникелевой стали и обработаны термически. Между головкой и блоком для уплотнения ставят прокладку с окантовками цилиндровых отверстии и отверстии для прохода охлаждающей жидкости. Для охлаждения наиболее нагреваемых мест головка цилиндров имеет водяную рубашку, сообщающуюся с рубашкой охлаждения блока цилиндров. В головке цилиндров размещены клапаны с пружинами, коромысла клапанов, стойки коромысел и форсунки. В гнезда клапанов запрессованы сменные седла, изготовленные из специального жароупорного чугуна. В теле головки запрессованы направляющие металлокерамические втулки клапанов. Седла и металлокерамические втулки клапанов окончательно обрабатывают после запрессовки их в головку. Распределительный вал 19 (рис. 5). Расположен в средней части развала цилиндров и приводится во вращение от коленчатого
вала парой цилиндрических шестерен со спиральными зубьями. На торцах шестерен выбиты метки, совпадение которых должно быть обеспечено при сборке двигателя. Распределительный вал кованый из стали 45, имеет опорные шейки диаметром 54 мм . Профили кулачков впускных и выпускных клапанов одинаковы. Поверхности всех опорных шеек и кулачков вала закалены токами высокой частоты. Толкатель 8. Представляет собой жесткий качающийся рычажок, изготовленный из стали 45. На одном конце толкателя имеется отверстие, в которое запрессованы заподлицо две свертные втулки, изготовленные из бронзовой ленты ОЦС 4-4-2,5. На противоположном конце толкателя установлена опорная пята штанги и ролик.
Штанги толкателей 3. Изготовлены из стальной бесшовной трубы. Для прохода смазки через полости штанг к подшипникам коромысел клапанов в наконечниках штанг толкателей просверлены масляные каналы.
Коромысло клапана /. Установлено на индивидуальные оси. Коромысла и все их детали крепления унифицированы. Подшипниками коромысла служат две втулки из бронзовой ленты ОЦС 4-4-2.5, запрессованные в отверстие коромысла. Кольцевое пространство между втулками соединено каналом с резьбовым отверстием под регулировочный винт и служит для подачи смазки к подшипникам коромысла. Конец регулировочного винта, выступающий над плоскостью коромысла, имеет прорезь под отвертку и резьбу для навертывания контргайки. Прорезь необходима для регулировки зазора между коромыслом и торцом стержня клапана. Через масляные каналы регулировочного винта смазка подается к подшипникам коромысел клапанов. Каждое коромысло установлено на отдельной оси, крепящейся к плоскости головки одним болтом. Осевой зазор коромысел ограничивается стопорными кольцами, установленными в канавки на концах осей коромысел. Клапаны. Впускной клапан изготовлен из стали 4Х10С2М (ЭИ-107), выпускной из стали 4Х14Н14В2М (ЭИ-69). Поверхность рабочей фаски выпускного клапана наплавлена стеллитом ВЗК. Каждый клапан имеет по две пружины, наличие которых обеспечивает приводу высокую резонансную характеристику. Наружная и внутренняя пружины клапана, изготовленные из пружинной проволоки 50ХФА, имеют противоположно направленную навивку.
Источник
Коренные подшипники коленчатого вала: обзор, особенности и виды
Совершенно любой двигатель – это достаточно сложный механизм, который состоит из множества различных компонентов. Каждая деталь этого механизма обеспечивает слаженную и правильную работу всей системы в целом. При этом одни детали в большом механизме могут играть серьезные роли, а другие не настолько функциональны. Коленчатый вал, как и прочие узлы и детали, которые имеют к нему прямое отношение – это наиболее значимая часть ДВС. Именно он обеспечивает вращение маховика путем превращения энергии горения топливной смеси в механическую работу.
Одна из важных деталей в устройстве двигателя – коренной подшипник. Это небольшая деталь в форме полукольца из металла средней жесткости, имеющая специальное антифрикционное покрытие. Когда двигатель эксплуатируется в течение длительного времени, эти подшипники или вкладыши подвергаются сильному износу. В статье подробнее рассмотрим эти небольшие, но очень важные элементы ДВС.
Общее описание
Коренной подшипник двигателя или вкладыш – это не что иное, как подшипник скольжения, обеспечивающий возможность вращения коленчатого вала. Процесс вращения проходит, как результат сгорания топливной смеси в камере сгорания. При активной работе двигателя детали испытывают трение – усиленные нагрузки, а также высокий скоростной режим может вывести мотор из строя. Чтобы предотвратить эту ситуацию и максимально снизить степень трения, главные значимые элементы покрыты тонким слоем смазки – в данном случае это моторное масло. Смазываются коренные подшипники коленчатого вала посредством штатной смазочной системы. При этом масляная пленка образуется только под воздействием высокого давления масла. На рабочей поверхности вкладышей имеются отверстия, а также кольцевые канавки для подачи смазочной жидкости к шейкам коленчатого вала.
Назначение
В двигателях любой конструкции и любого типа коленчатые валы постоянно подвержены огромным нагрузкам – физическим и температурным. В процессе работы двигателя коренной подшипник удерживает коленчатый вал на оси. Работа кривошипно-шатунного механизма поддерживается и обеспечивается только этими вкладышами. Шейки коленчатого вала представлены в форме внутренних обойм, а коренные вкладыши – наружные. Эти детали, как уже было замечено, смазываются через маслоканалы.
Устройство в подробностях
Итак, тонкостенным вкладышем является изогнутая в форму полукольца стальная лента. На рабочую поверхность детали нанесен специальный антифрикционный слой. Это оловянисто-алюминиевые сплавы. В моторах с повышенными нагрузками в качестве антифрикционного покрытия применяется свинцовистая бронза.
Материалы
Коренной подшипник изготавливается из нескольких слоев. Первый слой преимущественно медный – процент содержания меди составляет от 69 до 75 процентов. Второй изготавливают из свинца – он содержится в количестве от 21 до 25 процентов. В качестве третьего слоя применяется олово – не более 4 процентов.
Размеры
Толщина коренного подшипника-вкладыша составляет около 1,5-2 миллиметров. Нужно отметить, что иногда в качестве материалов для производства этой детали может применяться другой состав – вместо меди и свинцово-оловянных сплавов используют специальные сплавы на основе алюминия.
Но стандартизация материалов для изготовления этих изделий отсутствует – каждый производитель изготавливает вкладыш по своим уникальным формулам. Единственное, что объединяет изделия между собой – это стальная лента.
Практика показывает, что используются следующие размеры слоев при производстве подшипников скольжения. Так, толщина стальной основы составляет от 0,9 миллиметра и более. Основной слой имеет толщину до 0,75 миллиметра. Слой никеля – 0,001. Слой сплава олова и свинца – 0,02-0,04 миллиметра. Оловянный слой — 0,005.
Любые сплавы, использующиеся в производстве, индивидуально подбираются для каждого мотора и рассчитываются, учитывая твердость материалов, из которых изготавливается коленчатый вал. Для повышения ресурса и работоспособности новых или ремонтных моторов рекомендуется применять только те детали, которые советует использовать производитель.
Чем тоньше коренной подшипник, тем более высокими характеристиками он обладает. Более тонкие изделия гораздо лучше лежат на постели, обладают лучшим отводом тепла, зазоры в них ниже. В современных моторах производители стараются использовать более тонкие подшипники скольжения.
Вкладыш должен быть изготовлен не только из правильно подобранных компонентов. Также очень важна и форма. Дело в том, что для правильного монтажа необходимо, чтобы подшипник имел натяг на диаметре постели коленчатого вала.
Натяг делают не только по диаметру изделия, но и по его длине. Так удается достичь отличного контакта между вкладышем-подшипником и постелью. Для валов диаметром до 40 миллиметров натяг должен составлять от 0,03 до 0,05 миллиметра. Для более крупных валов (70 миллиметров) и выше натяг составляет от 0,06 до 0,08 миллиметра.
В устройстве этой детали также имеется верхняя часть – это крышки коренных подшипников. Они фиксируются болтами или же шпильками на картере двигателя.
Производится данная деталь, а именно вкладыш, методом штамповки из стальной ленты. Штамп придает детали форму. А затем выполняется обработка торцевых частей и рабочей поверхности. Данная деталь очень точная. Допуск от номинального размера до 0,02 миллиметра на длину и до 0,005 по толщине.
Канавка и ее особенности
Чтобы к детали постоянно подавалась смазка, на всю длину коренного подшипника коленвала прорезана канавка – ширина ее составляет 3,0-4,5 миллиметров, а глубина – до 1,2. На двигателях старой конструкции данная канавка выполнялась на вкладыше и на его крышке. В современных моторах нижний вкладыш канавки не имеет. Если канавка все же имеется, тогда он отличается сниженной максимальной нагрузкой.
Отказ от нарезания канавки ведет к тому, что уровень максимальных нагрузок существенно повышается. Это позволяет снизить площадь подшипника.
Замок
Зачастую при штамповке этих деталей на нем делается замок. Устройство коренных подшипников предусматривает замок около середины. Чтобы замок был прочным, он выполняется без разрывов.
По традициям конструирования двигателей внутреннего сгорания, замки расположены в зависимости от того, в какую сторону вращается коленчатый вал. На коренном вкладыше он нужен больше для центровки при его монтаже и для подстраховки от проворачивания. Когда двигатель испытывает масляное голодание, подшипник интенсивно нагревается, и тогда его не спасут никакие замки – вкладыш проворачивается.
Основные виды
Вкладыши изготавливаются для каждого типа двигателя. Однако они различаются по внутреннему диаметру. В зависимости от модели мотора, диаметр вкладышей будет разным даже для одного конкретного мотора. Шаг размера составляет 0,25 мм. Размерный ряд – 0,25 мм, 0,5 мм, 0,75 мм и далее.
Подбирают те или иные виды подшипников по тому, в каком состоянии находятся шейки коленчатого вала. Со временем, вследствие естественного износа, шейки стачиваются. Для компенсации этого износа производителями выпускаются так называемые ремонтные коренные подшипники. Для подгонки шейки коленчатого вала под тот или иной подшипник вал шлифуют до следующего размера.
Проверка и замена
Так как коленчатый вал работает в тяжелых условиях под воздействием высоких температурных и других нагрузок, то на оси его могут удерживать только эти подшипники. Шейки выполняют роль внутренней обоймы, а вкладыши – наружных. Как и прочие элементы двигателя, эти детали также нужно периодически менять.
Меняют вкладыши чаще по причине износа, а также по причине проворота. Провернуть вкладыш может по следующим причинам. Это вязкое масло, попадание в масло абразива, малый натяг при установке крышки, недостаточная вязкость смазочного материала, эксплуатация в условиях перегрузок.
Признаки необходимости замены
Чтобы определить необходимость замены коренных подшипников, понадобится провести измерения микрометром. Но нередко удается выявить поломку визуально. Если вкладыши проворачиваются, то снятие и установка вместо них новых должна проводиться очень быстро. О том, нужна ли замена, можно понять по громкому стуку вала, снижению мощности, попыткам мотора заглохнуть.
Заключение
Итак, мы выяснили, что собой представляет коренной подшипник. Как видите, это очень важный элемент в кривошипно-шатунном механизме. От его состояния зависит работоспособность всего двигателя автомобиля. Поэтому подшипник должен быть максимально надежным и иметь высокий ресурс эксплуатации.
Источник
