Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразова­ния возвратно-поступательного движения поршней во враща­тельное движение коленчатого вала и передачи крутящего мо­мента на трансмиссию. Он состоит из неподвижных (блока ци­линдров, головки цилиндров, картера, поддона картера) и подвижных (поршней с пальцами и кольцами, шатунов, колен­чатого вала с подшипниками, маховика) деталей.

Конструктивные особенности деталей кривошипно-шатунного ме­ханизма. Блок цилиндров двигателей ВАЗ и МеМЗ отливают вместе с цилиндрами (сухие гильзы) (рис.9, а), внутренние поверхности которых обрабатывают шлифованием. Пространство между внутренней по­верхностью стенок блока и цилиндрами образует рубашку охлаж­дения 7, заполняемую жидкостью для охлаждения цилиндров. В поперечных перегородках нижней части картера блока располо­жены пять опор 1 коренных шеек коленчатого вала с крышками 11. Снизу картер блока закрывается поддоном 10 с прокладкой 9, в котором помещается необходимый запас масла для смазочной системы. Торцовая часть блока, в которой размещают детали при­вода распределительного вала, закрывается крышками.

На двигателях УЗАМ-331 и 412 блок цилиндров (рис.9, б) с картером 8 отливается отдельно от цилиндров (мокрые гильзы). Цилиндрами яв­ляются легкосъемные чугунные гильзы 15, устанавливаемые в гнез­дах 16 блока с уплотнительными кольцами 13.

Головка блока цилиндров отливается из алюминиевого сплава и является общей для всех цилиндров ( в однорядном двигателе – одна головка, в V-образном – две головки). В ней размещаются: снизу - верхние стенки камер сгорания, сверху - распределительный вал с клапанным механизмом, сбоку имеются резьбовые отверстия для установки свечей зажигания. Двойные стенки головки обра­зуют пространство, соединенное с рубашкой охлаждения блока цилиндров, по которому циркулирует охлаждающая жидкость. Головка крепится к блоку цилиндров болтами или шпильками с гайками. Для уплотнения стыка между головкой и блоком ци­линдров устанавливается металлоасбестовая прокладка 6. Голов­ка цилиндров закрывается стальной штампованной (двигатели ВАЗ-2105, -2106) или алюминиевой (остальные двигатели) крыш­кой 4 с уплотнительной прокладкой 5.

Поршни 4 (рис.10) отливаются из алюминиевых спла­вов. Днище поршня образует нижнюю стенку камеры сгорания и воспринимает давление газов при их расширении. В головке поршня выполнены цилиндрические канавки, в которые уста­навливают поршневые кольца 6 (рис.10, а). Вследствие неодина­кового расширения головки и юбки поршня (головка больше нагревается, поэтому больше расширяется) диаметр головки делают меньше диаметра юбки. Юбка поршня в поперечном сечении овальная с меньшей осью в плоскости поршневого пальца и большей – в плоскости действия боковых сил, что дает возможность уменьшить зазор между поршнями и цилиндром и исключить стуки при работе холодного двигателя. В средней части поршня в юбке имеются две бобышки 27 (рис.10, б) для установки поршневого пальца 9. Ось отверстия под поршневой палец в бобышках смещена в правую сторону от оси двигателя. Такое смещение обеспечивает более плавное перемещение поршня при изменении направления движения в зоне ВМТ при рабочем ходе, что уменьшает боковое давление поршня на стенку цилиндра и износ.

На днищах поршней двигателей ВАЗ-2105, -2106, -2108 и МеМЗ-245 имеются лунки 28 (рис.10, в) для тарелок клапанов. На днище поршней двигателей ВАЗ-2108, кроме того, имеется овальная выемка 5 (см. рис.10, а) для образования в головке цилиндра соответствующего объема камеры сгорания. В двига­теле УЗАМ-331 часть камеры сгорания также находится в углуб­лении днища поршня.

Поршни, устанавливаемые на один двигатель, подбираются по массе и диаметру цилиндров. Разница в массе поршней, ус­танавливаемых на двигатель, не должна превышать 2,5...5,0 г в зависимости от модели двигателя. На двигателе ВАЗ-2108 поршни по массе не подбираются, поскольку при их изготов­лении на заводе строго выдерживают отклонения их массы. В целях обеспечения нормальной работы двигателя между поршнями и цилиндрами двигателей должны быть обеспечены определенные зазоры, размеры которых для рассматриваемых двигателей находятся в пределах 0,025...0,080 мм. Для обеспе­чения указанных зазоров поршни и цилиндры номинального размера подразделяют на пять размерных групп, которые маркируются на днище поршня (поз. 8 на рис.10, а) латинскими буквами А, В, С, О и Е (на двигателях ВАЗ) или русскими буквами А, Б, В, Г и Д (на остальных двигателях). На двигате­лях ВАЗ соответствующая маркировка цилиндров имеется также на блоке (поз. 12 на рис.9, а). Диаметр отверстий под палец маркируют черной или желтой краской.

Тракторные двигатели имеют три размерные группы: Б, С, М.

Кроме указанных групп поршней номинального размера, для ремонтных целей заводами поставляются поршни ремон­тного размера, который также маркируется на днище поршня (поз. 10 на рис.10, а). На днищах поршней двигателей ВАЗ маркируется цифрой 1, 2 или 3 (поз. 7 на рис.10, а) категория поршня по размеру отверстия под поршневой палец. Кроме того, на поршнях имеется стрелка 11 (см. рис.10, а) для пра­вильной установки поршня в цилиндре двигателя в связи с тем, что отверстие под поршневой палец в поршне смещено от центра симметрии.

Поршневые кольца изготавливаются из специального чугуна. Два верхних кольца 1 и 2 (рис. 11, а - г) являются компресси­онными. Они служат для предотвращения утечки газов из ци­линдров в картер. Кроме того, нижнее компрессионное кольцо 2 имеет кольцевую выемку для сбора излишков моторного мас­ла со стенок цилиндра при движении поршня вниз.

Третье поршневое кольцо 3 - маслосъемное. На наружной поверхности его имеются проточка и несколько сквозных про­резей для отвода лишнего масла, снимаемого со стенки ци­линдра, во внутреннюю полость поршня и далее в поддон картера. На внутренней поверхности малосъемного кольца дви­гателей ВАЗ (рис.11, а) проточена канавка, в которую устанав­ливается стальная расширительная пружина 4. На двигателе МеМЗ-245 маслосъемное кольцо составное, состоящее из двух стальных дисков 5 и 8 и двух расширительных пружин 6 и 7 (рис. 11, в).

Поршневые кольца имеют разрезы (замки), обеспечивающие их упругость и более плотное прилегание к стенкам цилиндра. При сборке кольца должны устанавливаться на поршнях разреза­ми в разные стороны под определенными углами (рис. 11, д, е) для предупреждения утечки газов в картер. Поршневые кольца выпускаются номинального и ремонтного размеров, соответ­ствующих размерам поршней.

Поршневой палец 9 (рис. 10) изготавливается пустотелым из стали, наружная поверхность его цементирована и закалена то­ками высокой частоты. От продольного перемещения, которое могло бы вызвать задиры на стенках цилиндров, поршневой палец двигателей ВАЗ зафиксирован в верхней головке шатуна путем горячей посадки, обеспечивающей натяг. На остальных двигателях палец от продольных перемещений удерживается с помощью двух пружинных колец 26, вставляемых в кольцевые выточки бобышек. Такой способ крепления позволяет пор­шневому пальцу проворачиваться в головке шатуна и в бобыш­ках поршня (такой палец называется плавающим).

Шатун 3 соединяет поршень с шатунной шейкой 22 колен­чатого вала. Он представляет собой стержень двутаврового сечения с верхней и нижней головками. Нижняя головка делает­ся разъемной и в обе ее части вставлены вкладыши 12 шатун­ного подшипника. В отверстие верхней головки шатунов двигателей УЗАМ-331 и 412 и МеМЗ-245 запрессовывается бронзовая втулка 25, в которую с зазором устанавливается пор­шневой палец. Для обеспечения точности установки отверс­тие в нижней головке шатуна при изготовлении обрабатыва­ется в сборе с крышкой, поэтому во избежание распаривания на одной стороне стержня шатуна и его крышки на двигателях УЗАМ-331 и 412 имеются выступы, а на остальных двигателях указывается номер цилиндра.

Раздел 3. Механизм газораспределения.

Механизм газораспределения служит для своевременного впуска в цилиндры двигателя горючей смеси и выпуска из них отрабо­тавших газов. Он состоит из распределительного вала, механизма его привода и клапанного механизма (деталей привода клапанов с регулировочными устройствами, клапанов с седлами, пружин и деталей крепления их на клапанах).

На изучаемых двигателях механизм газораспределения с верх­ним расположением клапанов. При этом клапанный механизм размещается в головке цилиндров.

Привод распределительного вала от коленчатого вала двигате­ля может осуществляться зубчатым ремнем (ВАЗ-2108, -2105, МеМЗ-245) или зубчатой цепью (ВАЗ-2106, УЗАМ-331 и 412).