Рухомі деталі
кривошипно-шатунного механізму
Рухомі деталі кривошипно-шатунного механізму сприймають тиск газів, що виникає під час згоряння паливної суміші, та перетворюють зворотно-поступальний рух поршня в обертальний рух колінчастого вала. Саме вони виконують основну механічну роботу в двигуні.
Рухомі деталі кривошипно-шатунного механізму
До рухомих деталей кривошипно-шатунного механізму належать поршень, поршневі кільця, поршневий палець, шатун, колінчастий вал і маховик. Під час роботи двигуна вони взаємодіють між собою, забезпечуючи перетворення енергії згоряння палива в корисну механічну роботу.
Основна функція
Сприймати силу тиску газів, що діє на поршень, передавати її через шатун до колінчастого вала та перетворювати зворотно-поступальний рух в обертальний.
Особливості роботи
Усі рухомі деталі працюють під значними механічними, тепловими та інерційними навантаженнями, тому виготовляються з високоміцних матеріалів і мають високу точність обробки.
Склад рухомих деталей КШМ
Кожна рухома деталь виконує власну функцію, але тільки їхня спільна робота забезпечує безперервний робочий цикл двигуна.
Основні рухомі деталі
До складу механізму входять поршень, поршневі кільця, поршневий палець, шатун, колінчастий вал та маховик.
| Деталь | Призначення |
|---|---|
| Поршень | Сприймає тиск газів і передає зусилля шатуну. |
| Поршневі кільця | Забезпечують герметичність камери згоряння, відводять теплоту від поршня та регулюють кількість мастила на стінках циліндра. |
| Поршневий палець | З'єднує поршень із шатуном. |
| Шатун | Передає силу від поршня до колінчастого вала. |
| Колінчастий вал | Перетворює рух поршня в обертальний рух і передає крутний момент трансмісії. |
| Маховик | Накопичує кінетичну енергію та забезпечує рівномірність обертання колінчастого вала. |
Поршень
Поршень є однією з найбільш навантажених деталей двигуна. Саме він безпосередньо сприймає тиск газів під час робочого ходу, здійснює зворотно-поступальний рух усередині циліндра та передає зусилля через поршневий палець і шатун на колінчастий вал.
Вимоги до поршня
Поршень повинен бути достатньо міцним, легким, зносостійким, добре відводити теплоту та зберігати необхідний зазор між його поверхнею і циліндром за будь-яких температурних режимів роботи.
Матеріал виготовлення
Переважна більшість сучасних тракторних двигунів має поршні з алюмінієвих сплавів, які поєднують невелику масу, достатню міцність і високу теплопровідність.
Будова поршня
Основними елементами поршня є днище, головка з канавками для поршневих кілець, бобишки для встановлення поршневого пальця та спідниця, яка напрямляє рух поршня всередині циліндра.
Поршневі кільця
Для забезпечення ефективної роботи двигуна одного поршня недостатньо. На його зовнішній поверхні встановлюють поршневі кільця, які забезпечують герметичність камери згоряння, відводять частину теплоти від поршня до стінок циліндра та регулюють кількість мастила на робочій поверхні циліндра.
Компресійні кільця
Компресійні кільця ущільнюють зазор між поршнем і циліндром, запобігаючи прориву газів із камери згоряння до картера. Одночасно вони відводять значну частину теплоти від поршня.
Маслознімне кільце
Маслознімне кільце видаляє надлишок моторної оливи зі стінок циліндра, залишаючи лише тонку мастильну плівку, необхідну для зменшення тертя між деталями.
Поршневі кільця
1 - компресійне кільце;
2 - маслознімне кільце;
3 - плоскі сталеві кільця;
4 - осьовий розширювач;
5 - радіальний розширювач;
6 - поршень.
Кільця виготовляють із спеціального легованого чавуну або високоміцної сталі. Вони мають розріз, завдяки якому можуть пружно притискатися до стінок циліндра, забезпечуючи герметичність і надійну роботу двигуна.
| Тип кільця | Основне призначення |
|---|---|
| Компресійне | Герметизує камеру згоряння та запобігає прориву газів у картер. |
| Маслознімне | Видаляє надлишок мастила зі стінок циліндра та забезпечує оптимальне мащення деталей. |
Поршневий палець
Поршневий палець є сполучною ланкою між поршнем і шатуном. Через нього передається сила, що виникає під дією тиску газів, тому він працює в умовах значних механічних навантажень і змінного характеру руху.
Конструкція
Палець має форму порожнистого циліндра. Така конструкція дозволяє зменшити масу деталі без помітного зниження її міцності.
Матеріал
Поршневі пальці виготовляють із легованої сталі. Робочу поверхню піддають термічній обробці, що забезпечує високу твердість і стійкість до спрацювання.
Способи встановлення
У сучасних тракторних двигунах найчастіше застосовують плаваючий поршневий палець. Він вільно обертається як у бобишках поршня, так і у верхній головці шатуна, що забезпечує рівномірне спрацювання поверхонь.
Шатун
Шатун з'єднує поршень із колінчастим валом і передає зусилля, що виникає під дією тиску газів. Під час роботи двигуна він одночасно здійснює складний рух: разом із поршнем переміщується вгору і вниз, а його нижня головка обертається разом із шатунною шийкою колінчастого вала.
Будова шатуна
а - деталі шатуна;
б - перерізу стрижня шатунів і підведення олії до поршневого пальця;
в - косий роз'єм нижньої головки шатуна;
г - способи фіксації кришки нижньої головки шатунів;
1 - верхня головка шатуна;
2 - втулка верхньої головки;
3 - стрижень шатуна;
4 - нижня головка шатуна;
5 - вкладиш шатунного підшипника;
6 - кришка нижньої головки шатуна;
7 - шплінт;
8 - корончаста гайка;
9 - фіксуючий вусик вкладиша;
10 - шатунний болт;
11 - отвір для олії;
12 - канал для підведення олії в тілі шатуна;
13 - трикутні шліци в стику кришки з нижньою головкою шатуна;
14 - стопорна шайба.
Верхня головка
Верхня головка служить для з'єднання шатуна з поршневим пальцем. У більшості двигунів у неї запресована бронзова втулка, яка зменшує спрацювання та забезпечує легке обертання пальця.
Нижня головка
Нижня головка є рознімною. Вона охоплює шатунну шийку колінчастого вала, а її кришка кріпиться болтами. Усередині встановлюються тонкостінні вкладиші підшипника ковзання.
Для виготовлення шатунів застосовують високоміцні леговані сталі. Після механічної обробки деталі проходять термічне зміцнення, що забезпечує їхню довговічність під час роботи в умовах змінних навантажень.
Колінчастий вал
Колінчастий вал є центральною деталлю кривошипно-шатунного механізму. Саме він перетворює зворотно-поступальний рух поршнів в обертальний рух, який використовується для приводу трансмісії, механізмів двигуна та допоміжного обладнання трактора.
Виготовлення
Колінчасті вали тракторних двигунів виготовляють куванням із легованої сталі або литтям із високоміцного чавуну. Робочі поверхні шийок шліфують і зміцнюють для підвищення ресурсу.
Противаги
Противаги частково врівноважують сили інерції рухомих деталей, зменшують вібрації та навантаження на підшипники, підвищуючи плавність роботи двигуна.
Колінчастий вал
1 - корінна шийка; 2 - щока; 3 - упорні півкільця; 4 - нижній вкладиш корінного підшипника; 5 - маховик; 6 - масловідбивач; 7 - штифт; 8 - болт кріплення маховика; 9 - зубчастий вінець; 10 - верхній вкладиш корінного підшипника; 11 - шатунна шийка; 12 - противаги; 13 - шестерня колінчастого валу; 14 — провідна шестерня приводу масляного насоса; 15 - болт; 16 - шків; 17 - пробка; 18 - трубка для чистої олії; А - місце таврування розмірної групи шийок колінчастого валу; Б - канал підведення олії в порожнину шатунної шийки; В – порожнина шатунної шийки.
| Елемент | Призначення |
|---|---|
| Корінні шийки | Спираються на підшипники блока двигуна та забезпечують обертання вала. |
| Шатунні шийки | З'єднуються із шатунами та сприймають зусилля від поршнів. |
| Противаги | Зменшують дисбаланс і вібрацію під час роботи двигуна. |
Маховик
Під час роботи двигуна крутний момент протягом одного оберту колінчастого вала змінюється. Для забезпечення рівномірного обертання на задньому кінці колінчастого вала встановлюють маховик.
Основне призначення
Накопичувати кінетичну енергію під час робочого ходу та віддавати її протягом інших тактів, забезпечуючи більш плавну роботу двигуна.
Додаткові функції
На вінці маховика виконують зубчастий обід, із яким під час пуску двигуна входить у зачеплення шестерня стартера.
Як працюють рухомі деталі КШМ разом
Жодна з рухомих деталей кривошипно-шатунного механізму не працює окремо. Лише їхня узгоджена взаємодія забезпечує перетворення енергії згоряння палива на обертання колінчастого вала.
| Деталь | Що відбувається під час роботи двигуна |
|---|---|
| Поршень | Сприймає тиск газів і здійснює зворотно-поступальний рух усередині циліндра. |
| Поршневий палець | Передає зусилля від поршня до шатуна та дозволяє деталям повертатися одна відносно одної. |
| Шатун | Передає силу від поршня до колінчастого вала та змінює напрямок руху. |
| Колінчастий вал | Перетворює поступальний рух поршня на безперервний обертальний рух. |
| Маховик | Накопичує кінетичну енергію та забезпечує рівномірне обертання колінчастого вала між робочими ходами. |
Вимоги до рухомих деталей
Під час роботи двигуна рухомі деталі зазнають великих механічних, теплових та інерційних навантажень. Тому до них висувають високі вимоги щодо міцності, точності виготовлення та зносостійкості.
Міцність
Деталі повинні витримувати високий тиск газів і значні ударні навантаження без руйнування та деформацій.
Мала маса
Чим менша маса рухомих деталей, тим нижчі сили інерції, менші втрати енергії та плавніша робота двигуна.
Зносостійкість
Робочі поверхні повинні довго зберігати свої розміри навіть за постійного тертя та високих температур.
Основні рухомі деталі КШМ
Поршень
Сприймає тиск газів і переміщується всередині циліндра.
Поршневі кільця
Герметизують камеру згоряння, відводять теплоту та регулюють кількість мастила на стінках циліндра.
Поршневий палець
З'єднує поршень із шатуном і передає між ними зусилля.
Шатун
Передає силу від поршня до колінчастого вала.
Колінчастий вал
Перетворює поступальний рух поршнів на обертальний рух.
Маховик
Забезпечує рівномірність обертання та полегшує пуск двигуна.
Запам'ятайте
| Основний висновок |
|---|
| Рухомі деталі кривошипно-шатунного механізму утворюють єдину кінематичну систему, яка перетворює силу тиску газів на безперервне обертання колінчастого вала. Від точності їх виготовлення, правильного мащення та своєчасного технічного обслуговування залежить ресурс і надійність двигуна. |
Навчальні відео
Рухомі деталі кривошипно-шатунного механізму
Під час перегляду зверніть увагу на взаємодію поршня, шатуна, колінчастого вала та маховика під час виконання робочого циклу.
Інтерактивний тест для самоперевірки
Дайте відповіді на запитання, щоб перевірити свої знання з теми «Рухомі деталі кривошипно-шатунного механізму».
Реєстрація користувача
1. Яка рухома деталь безпосередньо сприймає тиск газів під час робочого ходу?
2. Для чого призначені компресійні кільця?
3. Яка деталь з'єднує поршень із шатуном?
4. Яке основне призначення шатуна?
5. Яка деталь перетворює поступальний рух поршня на обертальний?
6. Для чого встановлюють маховик?
7. Як шатун з'єднується з колінчастим валом?
8. У якій деталі шатуна встановлюють бронзову втулку?
9. Яка деталь НЕ належить до рухомих деталей КШМ?
10. Який вузол безпосередньо передає крутний момент до трансмісії трактора?
Студент: —
Заклад: —
Група: —
Результати тестування
Тема. Рухомі деталі кривошипно-шатунного механізму
Правильних відповідей: 0 з 10