14.11.2025р.
Тема програми № 2: Двигуни
Тема уроку № 9: Деталі групи поршня
та шатунів
Працюємо з підручником:
(Т–I) - Трактори: / А.Ф. Головчук, В.Ф.
Орлов, О.П. Строков; За ред. А.Ф. Головчука — К.: Грамота, 2003. — 576 с.;
іл. Т - I – сторінки 25-45.
Опрацювати матеріал:
1. Поршень.
2.Поршневі кільця
3. Поршневий палець
Д.З. Оформити конспект. Дати відповіді на питання:
1. Призначення деталей групи поршня та шатуна.
2. Матеріал, види та будова шатуну?
3. Матеріал види та будова поршня?
3. Призначення, матеріал, будова поршневого пальця?
4. Призначення та вимоги до поршневих кілець?
5. Підберіть відео або створіть презентацію з теми.
Поршень, поршневі кільця і поршневий
палець із стопорними пристроями становить так звану поршневу групу
кривошипно-шатунного механізму.
Поршень – це металевий стакан, вилитий
з чавуну або алюмінієвого сплаву. Призначення
поршнів – засмоктувати в циліндри повітря (або робочу суміш у карбюраторному
двигуні), стискати повітря (суміш), сприймати силу тиску газів під час згоряння
робочої суміші й передавати її через палець і шатун на колінчастий вал та
виштовхувати відпрацьовані гази.
Рис.1. Поршень
Поршні працюють у важких умовах –
велике ударне навантаження (в дизелях досягає 9,0 МН). Під час робочого ходу та
випускання газу поршень перебуває під високими температурами, і окремі частини
його поверхні нагріваються до температури понад 150–3000С. Рухається він з
великою швидкістю, часто змінюючи напрям руху, внаслідок чого виникають значні
сили інерції. Швидкість руху поршня і частота змін напряму руху в двигунах
нових марок має тенденцію до збільшення, а водночас зростає навантаження сил
інерції. Щоб зменшити шкідливу дію цих сил на кривошипно-шатунний механізм,
зменшують масу поршня, застосовуючи легкі й міцні алюмінієві сплави.
Поршень складається: головка поршня 3 і
юбку 4, яка є напрямною частиною під час руху поршня. Верхню поверхню головки
поршня 1 називають днищем. У днищі більшості поршнів дизельних двигунів є
камера 2, що є основною частиною камери стиску. У головці поршня проточені
канавки, у яких розміщені компресійні 9 і оливознімні 8 кільця. В юбці поршня є
приливи 7 (бобишки), у яких просвердлені отвори 6 під поршневий палець 10. У
головці і юбці поршня є отвори для відведення оливи від оливознімних кілець.
Під час роботи головка поршня нагрівається до вищої температури, ніж юбка. Тому
теплове розширення головки більше, ніж юбки. Щоб поршень від розширення не
заклинювався в циліндрі, зазор між головкою поршня і циліндром роблять більший,
ніж між юбкою і циліндром.
Поршні, як і циліндри, за величиною
діаметра сортують на три розмірні групи: М, С і Б, або на чотири: М, Сі, Сг, і
Б.
Розмірну групу
позначають цими буквами або цифрами 01, 02, 09 на днищі поршня. На бобишці
поршня фарбою позначають розмірну групу отворів під поршневий палець.
У багатоциліндровому двигуні поршні
добирають так, щоб їхня маса була однакова. Відхилення маси поршнів в одному
двигуні допускається не більш як 7 г для двигунів марки СМД і не більш як 10 г
для двигунів марки Д-240. Масу поршня позначають на днищі двома цифрами: перша
цифра сотні, а друга – десятки грамів.
Поршневі кільця утримують гази з
надпоршневого простору в картер двигунів крізь зазор між стінками циліндра і
поршнем, на головці поршня роблять спеціальні канавки, куди вставляють поршневі
кільця. Такі кільця називають компресійними. Вони відводять значну частину
тепла від поршня на робочу поверхню циліндра.
Верхнє компресійне кільце в більшості
тракторних двигунів має прямокутний або трапецієподібний (двигуни СМД-60,
СМД-62) поперечний переріз. Його робоча поверхня, що прилягає до стінок
циліндра, вкрита шаром хрому. Цей шар підвищує стійкість кільця, яке працює в
найважчих умовах температурного навантаження і з найменшою плівкою оливи на
тертьових поверхнях.
На інших компресійних кільцях часто
роблять виточки на внутрішньому або зовнішньому діаметрах, і тоді кільця в
циліндрі під час роботи прилягають до його дзеркала не всією зовнішньою
поверхнею, а тільки нижньою кромкою.
Завдяки цьому під час руху поршня вгору
масляна плівка не знімається із стінок циліндра, а під час руху вниз –
знімається, і в надпоршневий простір менше потрапляє оливи. Крім того, невелика
площа прилягання кромки кільця до циліндра створює підвищений тиск між їхніми
поверхнями, кромка швидко припрацьовується і щільно прилягає до дзеркала
циліндра.
Оливознімні кільця знімають із стінок
циліндра зайву оливу, обмежуючи її проникання в простір над поршнем. Ці кільця
встановлюють у нижній частині головки поршня, а іноді й на його юбці (рис.
2.5).
Зняте оливознімними кільцями олива
відводиться в канавку поршня і звідти стікає через отвори у картер двигуна.
Щоб оливо знімне кільце краще прилягало
до дзеркала циліндра, під внутрішню поверхню кільця вставляють пружний
розширювач (СМД-60, СМД-62). На двигунах Д-240 у кожній поршневій канавці
встановлено два оливознімних кільця.
Компресійні й оливознімні кільця
виготовляють із спеціальних легованих чавунів, що забезпечують добру пружність
і високу стійкість проти спрацювання. Кільця мають розріз, який називають
замком. Кільця нагріваються і розширюються більше, ніж циліндр, тому в їхньому
замку є певний зазор, розмір якого передбачено окремо для кожної марки двигуна
(в межах 0,15–0,8 мм).
Кільця на поршні встановлюють так, щоб
їхні замки були зміщені один відносно одного на 90 або 120°. Замки не слід
ставити проти отвору поршневого пальця, а в двотактних двигунах – проти
газорозподільних вікон циліндра. Щоб замок кільця не зміщувався під час роботи,
у двотактних двигунах його фіксують штифтом.
Поршневий палець призначений для
шарнірного з’єднання поршня з шатуном. Він витримує значні зусилля змінного
напряму: під час робочого ходу на нього діє велика сила тиску газів, а в
мертвих точках – сили інерції поршня. Поршневий
палець має бути легким, щоб не створювати великих інерційних зусиль, і добре
протистояти спрацюванню. Тому його виготовляють у формі трубки з високо-якісної
легованої сталі. Зовнішню поверхню пальця цементують, а потім гартують.
Для пускових двотактних двигунів у
каналі поршневого пальця роблять перегородку, щоб пальна суміш з кривошипної
камери не проривалася у випускне вікно.
Щоб запобігти переміщенню поршневого
пальця в осьовому напрямі, його фіксують стальними кільцями 11 (рис. 1), які
вставляють у канавки 5, проточені в отворах 6 бобишок поршня. У пусковому
двигуні П-46 поршневий палець фіксується алюмінієвими заглушками. За величиною
зовнішнього діаметра поршневі пальці мають три або чотири розмірні групи.
Добирають пальці до поршнів так, щоб діаметри пальця й отворів у бобишках були
однієї розмірної групи.
Шатун з’єднує поршень із колінчастим
валом і передає зусилля від поршня на вал та від валу на поршень. Виготовляють
його з вуглецевої сталі штампуванням.
На шатун діють
великі й до того ж знакозмінні зусилля, через те його стержень має двотавровий
переріз, що забезпечує надійну міцність і жорсткість за найменшої маси шатуна.
Рис 2. Шатун та його деталі: верхня головка шатуна 2, стержень 3 і нижня головка шатуна 6.
Верхня головка шатуна через поршневий
палець з’єднується з поршнем. В отвір
верхньої головки запресовують бронзову втулку 13, яка є підшипником. Олива для
змащування цього підшипника надходить через отвори 1 і 9. У двигуні ЗИЛ-130 та
інших олива до поршневого пальця подається під тиском по спеціальному каналу,
просвердленому вздовж стержня шатуна.
Нижня головка має кришку 8, яку
кріплять до шатуна болтами 4 з гайками 5. Гайки фіксують шплінтами 7 або
замковими шайбами.
Нижня головка з’єднує шатун з
колінчастим валом двигуна, утворюючи шатунний підшипник. Верхню частину нижньої
головки шатуна та її кришку розточують разом у складеному стані. Кришку не
можна ні повертати на другий бік під час складання нижньої головки, ні, тим
більше, переставляти на інший шатун. В
отворі нижньої головки шатуна розміщують шатунний підшипник – вкладні 10 і 12.
Основа вкладишів стальна, а внутрішня поверхня вкрита шаром анти фрикційного
сплаву.
Вкладиші шатунних підшипників
виготовляють двох виробничих стандартів і кількох ремонтних розмірів, які
різняться між собою внутрішнім діаметром. Розмір вкладиша наносять на його
зовнішню стінку. Фіксують вкладиші в підшипнику вусиками 11.
Нижня головка шатуна пускового двигуна
ПД-10У не рознімна, і в ній установлено підшипник кочення.
14.11.2025р.
Тема програми № 2: Двигуни
Тема уроку № 8: Деталі групи остова
Працюємо з підручником:
(Т–I) - Трактори: / А.Ф. Головчук, В.Ф.
Орлов, О.П. Строков; За ред. А.Ф. Головчука — К.: Грамота, 2003. — 576 с.;
іл. Т - I – сторінки 28-34.
Опрацювати
матеріал.
1. Блок картер.
2. Картер двигуна.
3. Остов двигуна.
4. Гільзи двигуна.
5. Головка
циліндрів.
Д.З. Оформити
конспект, дати відповіді на питання:
1. З чого складається остов двигуна?
2. Яке призначення остова?
3. Чим між собою ущільняються деталі остова?
4. Чим відрізняються блок картери лінійного та
V подібного двигуна?
5. Що кріпиться до нижньої площини картера?
Остов двигуна складається з
блок-картера (рис. 1.), картера розподільних шестерень (рис. 2.), картера
маховика, головки циліндрів і піддона картера. У V-подібних двигунах до
деталей остова належить кришка повітряної порожнини.
Нерухомий остов двигуна з розміщеними
всередині деталями захищає їх від пошкодження, корозії та забруднення. Деталі і
вузли можуть також кріпитись на остові ззовні.
Для підвищення жорсткості деталі остова
масивніші за інші деталі двигуна, тому вони складають основну частину загальної
маси двигуна. Всі деталі остова надійно з’єднані між собою і для герметичності
та пилонепроникності площини розняття ущільнені прокладками.
Рис.
1. Блок-картер дизеля СМД-60:
1 — отвір для
встановлення газорозподільного валe: 2,8 — лівий і правий півблоки; 3 —
повітряна порожнина: 4 — отвір для охолоджувальної рідини; 5 — отвори для штанг
штовханів; 6— гільза циліндра; 7 — отвори для шпильок кріплення головки
циліндрів; 9 — кришки корінних підшипників
Блок-картер сучасних тракторних дизелів
з рідинним охолодженням виготовлений у вигляді коробчастої відливки з чавуну,
яка мас один (лінійні двигуни), або два (V-подібні двигуни) блоки циліндрів.
Горизонтальною перетинкою блок-картер
поділено на дві часини: верхня — це блок циліндрів, або просто блок, нижня —
картер.
Для встановлення циліндрів на верхній
площині блока і в горизонтальній перетинці є спеціальні отвори. Простір між
стінками гільз циліндрів і блока, заповнений охолоджувальною рідиною, називають
сорочкою охолодження. Па стінках отворів горизонтальної перетинки є виточки для
гумових ущільнювальних кілець, які запобігають витіканню охолоджувальної рідини
із сорочки охолодження блока.
Рис.
2. Картери розподільних шестерень з кришкою і картери маховика
тракторних
дизелів СМД — 18 Н та СМД-31 Т:
1 — опора; 2 —
манжета ущільненя передньої частини колінчастого вала; 3 — кришка картера
розподільних шестерень; 4 — картер розподільних шестерень; 5 — шпилька
виставлення першого циліндра у ВМТ; 6 — картер маховика дизелів з пуском від
пускового двигуна; 7 — пробка зливу; 8 — корпус ущільнення колінчастого вала; 9
— картер маховика; 10 — масловідбивне кільце
До нижньої площини картера болтами
кріпиться масляний піддон, в якому влаштовано злив масла зі спускною пробкою. У
деяких двигунів у пробці закріплено магніт для вловлювання металевих часточок,
які потрапляють у масло. Між масляним піддоном і картером встановлено картонну
або паронітову прокладку.
У двигунів з повітряним охолодженням в
отвори на верхній площині картера встановлюють циліндри і разом з головками
прикріплюють до картера шпильками.
До передньої площини блок-картера
кріпиться картер розподільних шестерень 4 (рис. 2.), який центрується по точно
обробленому пальцю проміжної шестерні і штіфту, запресованих з торця
блок-картера. Таким чином, забезпечується зчеплення шестерень газорозподільного
механізму.
В двигунах Д-65, СМД-18Н, СМД-31Т та
інших картер розподільних шестерень закривається кришкою 3. Між блок-картером,
картером і кришкою розподільних шестерень встановлюються прокладки.
Картер і кришка розподільних шестерень
мають складну конфігурацію. В них просвердлено отвори для встановлення валів,
під болти та шпильки для кріплення їх до блок-картера, а також кріплення до них
інших вузлів. Для забезпечення жорсткості цих деталей на них в різних площинах
зроблено перетинки з внутрішньої і зовнішньої сторін.
До кришки картера розподільних
шестерень кріпиться опора 1, за допомогою якої двигун з’єднується з остовом
трактора. До задньої площини блок-картера кріпиться картер маховика. Це складна
відливка циліндричної форми, яка з блок-картером з’єднується через фланець
гвинтами. Внутрішня і зовнішня поверхні картера мають перетинки та ребра
жорсткості. На зовнішній поверхні виконано кілька фланців для кріплення
електростартера або пускового двигуна, задньої опори двигуна та інших вузлів і
деталей. За допомогою болтів корпус маховика кріпиться до корпусу трансмісії
через проміжний корпус (універсально-просапні трактори) або з'єднується з
коробкою передач (трактор Т-150 К та інші) через проміжний корпус.
Остов двигуна кріпиться до остова
трактора найчастіше в трьох точках: одна опора спереду і дві — ззаду. Передня
опора у більшості двигунів шарнірна, обидві задні опори частіше встановлюють на
картері маховика. В деяких випадках роль задніх опор виконують кронштейни, які
приєднують до блока двигуна, або спеціальні виступи, відлиті разом з остовом
двигуна. Для зменшення вібрації двигун кріпиться на рамі еластично. Пружними
елементами в опорах, як правило, є гумові прокладки (подушки).
В розвалі між блоками циліндрів дизелів
типу СМД-60 є порожнина для впуску повітря в циліндри, закрита алюмінієвою
кришкою, яка кріпиться 16 болтами до блок-картера. Між кришкою і блок-картером
встановлено картонну прокладку. Повітря підводиться до ресивера через патрубок,
вилитий разом з кришкою, і до якого за допомогою гумового трубопроводу і
хомутів приєднують повітропровід від радіатора охолодження наддувочного повітря
(СМД-66) або гумовий трубопровід від турбокомпресора (СМД-60). На кришці
встановлено фланець з чотирма шпильками для турбокомпресора, а також фланець,
через який за допомогою трубопроводу із турбокомпресора зливається масло в
піддон двигуна.
Циліндр разом з головкою та поршнем
утворюють об’єм, де відбуваються теплові процеси робочих циклів двигуна.
Циліндри 4 (рис. 3.1, а) дизелів з повітряним охолодженням індивідуального
виготовлення кріпляться до блок-картера 7 шпильками 6, які загвинчені в картер.
З іншого боку на шпильки встановлюється головка циліндра 3, яка притискається
до циліндра за допомогою гайок. Між циліндром та картером передбачено прокладки
5.; Така конструкція циліндрів технологічна при виготовленні, проста при
технічному обслуговуванні та ремонті, проте має недостатню жорсткість.
Циліндри відлито з легованого чавуну.
На їх зовнішній поверхні є 18 тонких ребер охолодження з прорізами для шпильок.
Товщина ребер різна: на виході повітря вона більша ніж на вході. Між верхньою
площиною картера і циліндром встановлено мідну прокладку. Циліндри гільз не
мають. Внутрішню поверхню циліндра (дзеркало) обробляють з великою точністю (її
овальність і копусність не повинні перевищувати 0,02 мм) і загартовують струмом
високої частоти).
Головки циліндрів з повітряним
охолодженням відлито з алюмінієвого сплаву. Вони також мають ребра, які
обдуваються повітрям для відведення теплоти від головок. У нижній частині
головки є виточка, куди входить бурт циліндра. Торцева поверхня виточки
ущільнює (без прокладки) стик між циліндром і головкою.
Всередині головки розташований впускний
і випускний канали з виходом на один бік головки. На виходах каналів
встановлено фланці з різьбовими отворами для шпильок, до яких кріпиться
впускний і випускний трубопроводи. Поперечний переріз впускного каналу більший,
ніж випускний. На нижній торцевій поверхні головок розміщені гнізда впускного і
випускного клапанів та отвір для розпилювача форсунки. На верхній площині
головок є гнізда для пружин клапанів, а також різьбові отвори для закріплення
стояків валика клапанних коромисел. Головка
циліндрів закривається кришкою клапанів. Кришка клапанів спеціальними гайками
кріпиться до стояків валика коромисел. Між кришкою і головкою встановлюється
прокладка. Блоки циліндрів двигунів з рідинним охолодженням мають вставлені
змінні гільзи. При пошкодженні певної гільзи замінюють інше її, а не весь блок
циліндрів. Крім того, змінні гільзи виготовляють з високоякісного
хромонікелевого чавуну, а весь блок економічніше відливати з сірого чавуну. Для
зменшення спрацювання дзеркала гільзи її внутрішню поверхню після розточки
шліфують, полірують і загартовують з нагріванням струмом високої частоти на
глибину 1,5...3,0 мм.
Гільзи поділяють на мокрі і сухі (рис.
3). Зовнішній бік мокрої гільзи охолоджується рідиною, а суху гільзу
встановлюють у розточений циліндр блок-картера і охолоджувальна рідина омиває
зовнішній бік циліндра. Для центрування гільзи відносно блока на зовнішній її
поверхні є два посадочні пояски 2 і 4, а буртик 5 слугує опорою для гільз.
Мокру гільзу встановлюють у гнізді
блока так, щоб забезпечити герметичність сорочки охолодження. Тому між верхньою
частиною гільзи і головкою блока передбачено металоазбестову прокладку 11, між
верхньою частиною гільзи і блоком — мідне кільце 10, між нижньою частиною
гільзи і блоком — гумові кільця 9. Сухі гільзи запресовують в циліндр
блок-картера. Торець гільзи дещо виступає над верхньою площиною блок-картера
для надійного ущільнення прокладки 11.
За внутрішнім діаметром гільзи
поділяють на групи: «Б» — велика; «С» — середня; «М» — мала. Літеру, якою
позначається група, вибивають на торці верхнього бурта гільзи. При встановленні
підбирають гільзи однієї групи. Це потрібно для забезпечення необхідного зазору
між гільзами і поршнями, які також мають певні групи. Головка блока циліндрів
двигуна з рідинним охолодженням закриває ряд блока зверху і утворює камери, в
яких відбувається робочий процес. У двигунах типу СМД-60, ЯМЗ-240Б ряд
циліндрів блока закривається двома головками. Конструкція головки блока
залежить від типу камери згоряння.
а — будова гільзи,
б — встановлення в блок-картер мокрої гільзи; в — становлення в блок-картер
сухої гільзи; 1 — канавки для ущільнювальних кілець; 2, 4 — посадочні пояски; 3
— дзеркало циліндра; 5 — буртик; 6 — гільза циліндра: 7— рідинна сорочка
охолодження; 8 — блок-картер; 9 — гумові ущільнювальні кільця: 10 — мідне ущільнювальне
кільце; 11 — металоазбестова прокладка головки циліндрів
Головка циліндрів тракторного дизеля з
рідинним охолодженням є виливкою складної форми, її прикріплюють до блока
шпильками. Отвори під шпильки розташовані рівномірно по всій поверхні головки.
Поверхня головки, яка взаємодіє з блоком, якісно обробляється для щільного
прилягання до блока.
У головці розточено гнізда під впускні
і випускні клапани, які з'єднуються з каналами для виведення відпрацьованих
газів.
Форсунки встановлюють в отвори, які
сполучаються з циліндрами. Для з’єднання сорочки охолодження головки циліндра і
блок-картера на нижній поверхні головки є отвори, які співпадають з
відповідними отворами у блоці. Охолоджувальна рідина із сорочки охолодження
головки через спеціальний патрубок надходить у верхній бак радіатора. У головці
є отвори для форсунок, для розміщення штанг газорозподільного механізму, отвори
для напрямних втулок клапанів, фланці для закріплення стояків валика коромисел.
Клапанний механізм, встановлений на головці циліндрів, закривається кришкою,
між ними передбачено прокладку.
Головку блока встановлюють на шпильки,
загвинчені у блок-картер, і кріплять гайками. Гайки на шпильках кріплення
головки потрібно затягувати рівномірно, поступово, у зазначеній на рис. 4
Послідовності, в кілька прийомів (на
одну-дві грані за один прийом). Спочатку з половинним зусиллям, як вказано в
технічній характеристиці двигуна або трактора, потім — з повним зусиллям.
Остаточно затягувати головку необхідно динамометричним ключем.
Між головкою циліндрів і блок-картером
встановлюється ущільнювальна прокладка, яка перекриває вихід газам із циліндра,
а охолодній рідині — із сорочки охолодження.
Рис.
4. Послідовність затягування гайок болтів кріплення головки циліндрів
двигуна (відповідно до нумерації)
Ущільнювальну прокладку виготовляють з
пружних, теплостійких матеріалів: азбесту, м’якої сталі, міді, алюмінію. У
дизелях і карбюраторних двигунах застосовують комбіновані азбостальні або
мідноазбестові прокладки. Найпоширеніші азбостальні прокладки складаються з
каркасу тонкостінної м’якої сталі, по обидва боки якого встановлено листи
пресованого азбесту. Вікна і отвори прокладки облаштовують також стальним
листом. Щоб прокладка не прилипала до блоку або головки, її поверхню вкривають
тонким шаром графіту.
Немає коментарів:
Дописати коментар