Контрольная работа: Силовые агрегаты

В двигателях, смазывающихся разбрызгиванием (пусковые двигатели), на крышке головки шатуна имеется черпачок, снабженный каналом, направленным к поверхности шейки коленчатого вала. Черпачок служит для разбрызгивания смазочного масла и подачи его через канал к шатунной шейке коленчатого вала.

В качестве подшипников нижней головки шатуна обычно используются тонкостенные вкладыши, вставляющиеся в нижнюю головку шатуна.

В автотракторных двигателях широкое распространение получили взаимозаменяемые тонкостенные биметаллические вкладыши, изготовляемые из стальной ленты, покрытой антифрикционным сплавом. Толщина стальной ленты 1 - 3 мм, антифрикционного сплава 0,25 - 0,3 мм.

От смещения в теле шатуна вкладыши удерживаются штифтом или с помощью специального «уса», выполненного при штамповке.

Применение съемных вкладышей упрощает ремонт шатунов.

В качестве антифрикционных сплавов для подшипников применяют высокооловянистые баббиты Б - 83, маслооловянистые на свинцовистой основе БН и БТ и свинцовистую бронзу. Баббиты обладают высокими антифрикционными свойствами, но имеют зависящие от температуры низкие механические качества. Твердость баббита при повышении температуры с 288°К (15°С) до 373°К (100°С) снижается на 60-70%. Поэтому при нагрузках, превышающих 10 Мн/м2 (100 кГ/см2), и температурах подшипника свыше 373°К (100°С) применяют свинцовистую бронзу, которая обладает большой износостойкостью, однако она требует более качественной смазки и более точной поверхностной обработки подшипника. В последнее время широкое применение получили антифрикционные сплавы на алюминиевой основе АСМ - НАТИ. Сплав алюминия и сурьмы с магнием (АСМ) тонким слоем (0,2 - 1,1 мм) наносится на стальную ленту, из которой изготовляется тонкостенный вкладыш. Сплав АСМ состоит из сурьмы 3,5 - 5,5%, магния 0,30 - 0,7%, железа не более 0,75%, кремния не более 0,5%, алюминия (остальное). Применение в подшипниках вкладышей на алюминиевой основе обеспечивает значительную экономию дефицитных металлов. Для равномерного распределения смазки по поверхности трения в наименее нагруженных зонах подшипника имеются масляные канавки. В стыках вкладышей делают выточки, предотвращающие защемление шейки вала и предупреждающие разрушение масляной пленки краями вкладышей при их деформации.

.7.4 Кривошипно-шатунный механизм

Коленчатый вал и силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме.

Силы, действующие от поршней на коленчатый вал, создают крутящий момент, который при помощи силовой передачи передается ведущим колесам трактора или автомобиля. Коленчатый вал двигателя нагружается силами давления газов, инерции и центробежными, а также получает нагрузки от крутильных колебаний.

Коленчатые валы изготовляют из углеродистой стали штамповкой или отливкой из чугуна; последние получаются более износостойкими. Шейки коленчатого вала подвергаются поверхностной закалке токами высокой частоты на глубину 1-2 мм, шлифовке и полировке.

Коленчатый вал состоит из коренных 2 и шатунных шеек 7, щек 11, фланца 8 для крепления маховика, носка 1 для установки на нем распределительной шестерни. Шатунная шейка и прилегающие к ней щеки образуют кривошип (колено). На валах могут быть противовесы 6, предназначенные для разгрузки коренных подшипников от центробежных сил инерции неуравновешенных масс кривошипа и нижней части шатуна.

Коренные шейки вала обычно более нагружены, поэтому они имеют диаметр больший, чем шатунные. Для уменьшения веса вала и нагрузок на коренные подшипники в шатунных шейках делают полости 4, которые просверленными каналами 5 соединяются с коренными шейками вала.

Полости 4 одновременно служат резервуарами отстоя масла при его центробежной очистке. При работе двигателя полости постепенно заполняются грязью и продуктами износа, отделяющимися от масла под действием центробежной силы. Периодически полости очищают, отвернув пробку 3 при снятых крышках и вкладышах подшипников. От самопроизвольного отвертывания пробка предохраняется шплинтом.

Рис. 17. Коленчатые валы двигателей

а -ЗИЛ-130; б -СМД-14.

Передний и задний подшипники имеют сальниковые уплотнители, предупреждающие утечку масла; кроме того, у заднего подшипника на валу устанавливается маслосбрасывающий гребень 10 и маслоотгонная спиральная канавка 9. В высокооборотных двигателях шатунные шейки под действием инерционных сил возвратно-поступательных масс нагружаются больше коренных. Для придания жесткости коленчатому валу делают перекрытие шатунных и коренных шеек.

Расположение кривошипов вала зависит от числа и расположения цилиндров двигателя с учетом обеспечения равномерности чередования рабочих тактов. Кривошипы вала располагают под определенным углом, который для четырехтактных двигателей определяется отношением

На рис. приведены коленчатые двигатели ЗИЛ-130 и СМД-14. В кривошипно-шатунном механизме действуют силы. При положении поршня в в. м. т., когда шатун с кривошипом расположены на вертикальной линии, сила Р давления газов, действуя на шатун и кривошип, передается на коренные подшипники вала, не вызывая его поворота. При повороте коленчатого вала на некоторый угол сила Р

разлагается на две составляющие: силу F, действующую по шатуну, и силу N, направленную перпендикулярно стенке цилиндра (нормальная сила). Перенеся силу F по линии ее действия к центру шатунной шейки и затем разложив ее на две составляющие, получим касательную силу Т, действующую по окружности вращения шатунной шейки, и радиальную силу R, направленную по кривошипу к центру вала.

Действуя на плечо г (радиус кривошипа), сила Т создает вращение коленчатого вала. Нормальная сила N прижимает поршень к стенке цилиндра, увеличивая трение поршня и износ цилиндра двигателя; кроме того, сила N, действуя на плечо а, создает опрокидывающий момент, стремящийся опрокинуть двигатель в сторону, обратную вращению коленчатого вала. Сила R, действующая по кривошипу, создает давление на коренные подшипники вала. Опрокидывающий момент, образуемый нормальной силой N, воспринимается подвеской двигателя и рамой трактора или автомобиля.

В некоторых двигателях для уменьшения действия нормальной силы N ось коленчатого вала смещают на величину m (у двигателей ГАЗ - до 3 мм); такой кривошипно-шатунный механизм называется дезаксиальным. При этом давления на стенку цилиндров несколько выравниваются: на левую стенку давление уменьшается, а на правую, менее нагруженную, увеличивается.

Указанные силы при работе периодически меняются по величине и направлению и наибольшего значения достигают при рабочем ходе. Кроме этих сил, в двигателе действуют силы инерции, возникающие от неравномерности движения частей шатунно-поршневой группы, а также центробежные силы.

Уравновешенным двигателем называется такой, у которого силы и моменты, действующие на его остов при установившемся режиме, постоянны по величине и направлению.

Большой неуравновешенностью отличаются одноцилиндровые двигатели. Для улучшения их работы применяются специальные уравновешивающие механизмы.

Заключение

Дальнейшее развитие двигателей дорожных машин будет направлено на обеспечение роста производительности машины, на которой этот двигатель установлен; сокращение энергозатрат на их выполнение; уменьшение затрат труда на изготовление, техническое обслуживание и ремонт двигателя, снижение расхода металла, эксплуатационных материалов; облегчение условий труда персонала и управления двигателем; улучшение экологических характеристик. Достижение более совершенных показателей возможно на основе применения прогрессивных конструктивных схем, рабочих процессов, конструкций систем узлов и деталей. Уже сейчас требует практического решения применение наддува. Это будет обеспечивать рост агрегатной и литровой мощности, улучшение массогабаритных показателей, топливной экономичности. Большие перспективы здесь имеет применение электронного регулирования и устройств, использующих микропроцессорные схемы.

Список литературы

Яковлев Н.А. Автомобили (устройство). Учеб. пособие для вузов. М., «Высшая школа», 1991. 336 с.