Механизъм на коляновия двигател: устройство, предназначение, как работи

В двигателите с вътрешно горене има два механизма, които правят възможно движението на превозните средства. Това е разпределение на газ и манивела. Нека се съсредоточим върху целта на KShM и неговата структура.

Какъв е механизмът на коляновия двигател

KShM означава набор от резервни части, които образуват едно цяло. В него смес от гориво и въздух в определено съотношение изгаря и отделя енергия. Механизмът се състои от две категории движещи се части:

• Извършване на линейни движения - буталото се движи нагоре / надолу в цилиндъра;
• Извършване на въртеливи движения - коляновия вал и частите, монтирани върху него.

Възел, който свързва двата вида части, е способен да преобразува един вид енергия в друг. Когато двигателят работи автономно, разпределението на силите преминава от двигателя с вътрешно горене към шасито. Някои автомобили позволяват енергията да бъде пренасочена обратно от колелата към мотора. Необходимостта от това може да възникне, например, ако е невъзможно да стартирате двигателя от акумулатора. Механичната трансмисия ви позволява да стартирате автомобила от тласкача.

За какво служи манивелата на двигателя?

KShM задейства други механизми, без които колата ще бъде невъзможна. В електрическите превозни средства електрическият мотор, благодарение на енергията, която получава от батерията, незабавно създава въртене, което отива към предавателния вал.

Недостатъкът на електрическите агрегати е, че те имат малък резерв на мощност. Въпреки че водещите производители на електрически превозни средства са повишили тази летва до няколкостотин километра, по-голямата част от автомобилистите нямат достъп до такива превозни средства поради високата им цена.

Единственото евтино решение, благодарение на което е възможно да се пътуват на големи разстояния и с висока скорост, е автомобил, оборудван с двигател с вътрешно горене. Той използва енергията на експлозията (или по-скоро разширяването след нея), за да задейства частите на групата цилиндър-бутало.

Целта на KShM е да осигури равномерно въртене на коляновия вал по време на праволинейно движение на буталата. Все още не е постигнато идеално въртене, но има модификации на механизмите, които свеждат до минимум инерциите, генерирани от остри тласъци на буталата. 12-цилиндровите двигатели са пример за това. Ъгълът на изместване на манивелите в тях е минимален и задействането на цялата група цилиндри е разпределено на по-голям брой интервали.

Принципът на действие на коляновия механизъм

Ако опишете принципа на действие на този механизъм, той може да бъде сравнен с процеса, който се случва по време на каране на велосипед. Велосипедистът последователно натиска педалите, задвижвайки задвижващото зъбно колело в ротация.

Линейното движение на буталото се осигурява от изгарянето на BTC в цилиндъра. По време на микроексплозия (HTS е силно компресиран в момента на прилагане на искрата, поради което се образува остър тласък), газовете се разширяват, изтласквайки детайла в най-ниското положение.

Свързващият прът е свързан към отделна манивела на коляновия вал. Инерцията, както и идентичен процес в съседните цилиндри, гарантира, че коляновият вал се върти. Буталото не замръзва в крайните долни и горни точки.

Въртящият се колянов вал е свързан към маховик, към който е свързана триещата повърхност на трансмисията.

След края на хода на работния ход, за изпълнение на други удари на двигателя, буталото вече е пуснато в движение поради оборотите на вала на механизма. Възможно е поради изпълнението на хода на работния ход в съседни цилиндри. За да се сведе до минимум рязкото движение, манивелите са изместени един от друг (има модификации с редови списания).

Устройство KShM

Механизмът на манивелата включва голям брой части. Обикновено те могат да бъдат класифицирани в две категории: тези, които изпълняват движението, и тези, които остават постоянно фиксирани на едно място. Някои изпълняват различни видове движения (транслационни или ротационни), докато други служат като форма, в която е осигурено натрупването на необходимата енергия или подкрепа за тези елементи.

Това са функциите, изпълнявани от всички елементи на коляновия механизъм.

Блок картер

Излято от траен метал (в бюджетни автомобили - чугун, а в по-скъпи автомобили - алуминий или друга сплав) блок. В него са направени необходимите отвори и канали. Охлаждащата течност и моторното масло циркулират през каналите. Техническите отвори позволяват ключовите елементи на двигателя да бъдат свързани в една конструкция.

Най-големите отвори са самите цилиндри. В тях се поставят бутала. Също така конструкцията на блока има опори за опорните лагери на коляновия вал. В главата на цилиндъра е разположен механизъм за разпределение на газ.

Използването на чугун или алуминиева сплав се дължи на факта, че този елемент трябва да издържа на високи механични и термични натоварвания.

В долната част на картера има картер, в който се натрупва масло след смазване на всички елементи. За да се предотврати натрупването на прекомерно налягане на газа в кухината, конструкцията има вентилационни канали.

Има автомобили с мокър или сух картер. В първия случай маслото се събира в картера и остава в него. Този елемент е резервоар за събиране и съхранение на мазнини. Във втория случай маслото се влива в картера, но помпата го изпомпва в отделен резервоар. Този дизайн ще предотврати пълна загуба на масло в случай на повреда на картера - само малка част от смазката ще изтече след изключване на двигателя.

цилиндър

Цилиндърът е друг неподвижен елемент на двигателя. Всъщност това е отвор със строга геометрия (буталото трябва да пасне идеално в него). Те също принадлежат към групата цилиндър-бутало. В механизма на манивелата обаче цилиндрите действат като водачи. Те осигуряват строго проверено движение на буталата.

Размерите на този елемент зависят от характеристиките на двигателя и размера на буталата. Стените в горната част на конструкцията са обърнати към максималната температура, която може да възникне в двигателя. Също така в така наречената горивна камера (над пространството на буталото) има рязко разширяване на газовете след запалването на VTS.

За да се предотврати прекомерното износване на стените на цилиндъра при високи температури (в някои случаи може да се повиши рязко до 2 градуса) и високо налягане, те се смазват. Тънък филм от масло се образува между О-пръстените и цилиндъра, за да предотврати контакта между метал и метал. За да се намали силата на триене, вътрешната повърхност на цилиндрите се обработва със специално съединение и се полира до идеална степен (следователно повърхността се нарича огледало).

Има два вида цилиндри:

• Сух тип. Тези цилиндри се използват главно в машини. Те са част от блока и приличат на пробити дупки в корпуса. За охлаждане на метала са направени канали от външната страна на цилиндрите за циркулация на охлаждащата течност (кожух на двигателя с вътрешно горене);
• Мокър тип. В този случай цилиндрите ще бъдат отделно направени ръкави, които се вкарват в отворите на блока. Те са надеждно уплътнени, така че по време на работата на блока да не се образуват допълнителни вибрации, поради което частите KShM ще се повредят твърде бързо. Такива облицовки са в контакт с охлаждащата течност отвън. Подобен дизайн на двигателя е по-податлив на поправка (например, когато се образуват дълбоки драскотини, втулката просто се сменя и не се отегчава и дупките на блока се смилат по време на капитализирането на двигателя).

При V-образните двигатели цилиндрите често не са разположени симетрично един спрямо друг. Това е така, защото един свързващ прът обслужва един цилиндър и той има отделно място върху коляновия вал. Съществуват обаче и модификации с две свързващи пръти на един свързващ прът.

Цилиндров блок

Това е най-голямата част от конструкцията на двигателя. В горната част на този елемент е монтирана цилиндровата глава, а между тях има уплътнение (защо е необходимо и как да се определи неговата неизправност, прочетете в отделен преглед).

В главата на цилиндъра се правят вдлъбнатини, за да се образува специална кухина. В него се запалва сместа от сгъстен въздух и гориво (често наричана горивна камера). Модификациите на двигателите с водно охлаждане ще бъдат оборудвани с глава с канали за циркулация на течността.

Скелет на двигателя

Всички неподвижни части на KShM, свързани в една структура, се наричат ​​скелет. Тази част възприема основното силово натоварване по време на работа на движещите се части на механизма. В зависимост от това как е монтиран двигателят в отделението на двигателя, скелетът поема и товари от тялото или рамката. В процеса на движение тази част също се сблъсква с влиянието на трансмисията и шасито на машината.

За да се предотврати движението на двигателя с вътрешно горене по време на ускорение, забавяне или маневриране, рамката е здраво закрепена с болтове към опорната част на автомобила. За да се елиминират вибрациите в съединението, се използват опори на двигателя, направени от гума. Формата им зависи от модификацията на двигателя.

Когато машината се движи по неравен път, тялото е подложено на торсионно напрежение. За да се предотврати поемането на такива товари от двигателя, той обикновено е прикрепен в три точки.

Всички останали части на механизма са подвижни.

бутало

Той е част от буталната група KShM. Формата на буталата също може да варира, но ключовият момент е, че те са направени под формата на стъкло. Горната част на буталото се нарича глава, а долната - пола.

Главата на буталото е най-дебелата част, тъй като поглъща топлинно и механично напрежение по време на запалване на горивото. Крайната повърхност на този елемент (отдолу) може да има различна форма - плоска, изпъкнала или вдлъбната. Тази част формира размерите на горивната камера. Често се срещат модификации с депресии с различни форми. Всички тези видове части зависят от модела ICE, принципа на подаване на гориво и т.н.

Отстрани на буталото са направени жлебове за инсталиране на О-пръстени. Под тези канали има вдлъбнатини за оттичане на масло от детайла. Полата най-често е с овална форма, а основната й част е водач, който предотвратява клинообразния клин в резултат на термично разширение.

За да компенсират силата на инерция, буталата са изработени от материали от леки сплави. Това ги прави леки. Дъното на частта, както и стените на горивната камера, срещат максимални температури. Тази част обаче не се охлажда чрез циркулиране на охлаждащата течност в кожуха. Поради това алуминиевият елемент е обект на силно разширение.

Буталото е охладено с масло, за да се предотврати изземване. В много модели автомобили смазването се доставя по естествен път - маслената мъгла се утаява на повърхността и се влива обратно в картера. Има обаче двигатели, в които маслото се подава под налягане, осигурявайки по-добро разсейване на топлината от нагрятата повърхност.

Бутални пръстени

Буталният пръстен изпълнява своята функция в зависимост от това в коя част на главата на буталото е монтиран:

• Компресия - най-горната. Те осигуряват уплътнение между стените на цилиндъра и буталото. Тяхната цел е да се предотврати навлизането на газове от буталното пространство в картера. За да се улесни монтажа на частта, в нея се прави разрез;
• Скрепер за масло - осигурете отстраняването на излишното масло от стените на цилиндъра, а също така предотвратявайте проникването на смазка в горното пространство на буталото. Тези пръстени имат специални канали, за да улеснят оттичането на маслото към каналите за изтичане на буталото.

Диаметърът на пръстените винаги е по-голям от диаметъра на цилиндъра. Поради това те осигуряват уплътнение в групата цилиндър-бутало. Така че нито газовете, нито маслото да проникват през ключалките, пръстените се поставят на местата си с отместващи слотове един спрямо друг.

Материалът, използван за направата на пръстените, зависи от тяхното приложение. Така че компресионните елементи най-често са изработени от чугун с висока якост и минимално съдържание на примеси, а елементите за скрепер са изработени от високолегирана стомана.

Бутален щифт

Тази част позволява буталото да бъде прикрепено към свързващия прът. Прилича на куха тръба, която се поставя под главата на буталото в гнездата и едновременно през отвора в главата на свързващия прът. За да се предотврати движението на пръста, той е фиксиран със задържащи пръстени от двете страни.

Тази фиксация позволява на щифта да се върти свободно, което намалява съпротивлението на движението на буталото. Това също така предотвратява образуването на отработване само в точката на закрепване в буталото или свързващия прът, което значително удължава работния живот на детайла.

За да се предотврати износването поради силата на триене, детайлът е изработен от стомана. А за по-голяма устойчивост на термичен стрес, той първоначално се втвърдява.

Свързваща пръчка

Свързващият прът е дебел прът с ребра за втвърдяване. От една страна, тя има глава на буталото (отвора, в който е вкаран буталният щифт), а от друга, плетена глава. Вторият елемент е сгъваем, така че детайлът да може да бъде свален или монтиран на коляновия вал на коляновия вал. Той има капак, който е прикрепен към главата с болтове, а за да се предотврати преждевременно износване на части, в него е монтирана вложка с отвори за смазване.

Втулката на долната глава се нарича лагер на свързващия прът. Изработена е от две стоманени плочи с извити финиши за фиксиране в главата.

За да се намали силата на триене на вътрешната част на горната глава, в нея се натиска бронзова втулка. Ако се износи, няма да се налага подмяна на целия свързващ прът. Втулката има отвори за подаване на масло към щифта.

Има няколко модификации на свързващи пръти:

• Бензиновите двигатели са най-често снабдени с биели с главен съединител, разположени под прав ъгъл спрямо оста на биелите;
• Дизеловите двигатели с вътрешно горене имат свързващи щанги с наклонен съединител на главата;
• V-двигателите често са оборудвани с двойни свързващи щанги. Вторичният свързващ прът на втория ред е фиксиран към основния с щифт съгласно същия принцип като на буталото.

Колянов вал

Този елемент се състои от няколко манивели с отместена подредба на шайбите на свързващия прът спрямо оста на главните ребра. Вече има различни видове колянови валове и техните характеристики отделен преглед.

Целта на тази част е да преобразува транслационното движение от буталото в ротационно. Коляновият щифт е свързан с долната глава на свързващия прът. На две или повече места на коляновия вал има основни лагери, които предотвратяват вибрациите поради небалансирано въртене на коляновия вал.

Повечето колянови валове са оборудвани с противотежести за абсорбиране на центробежни сили, действащи върху основните лагери. Детайлът се прави чрез отливане или обръщане на стругове от една заготовка.

Към върха на коляновия вал е прикрепена скрипец, който задвижва газоразпределителния механизъм и друго оборудване, като задвижване на помпа, генератор и климатик. На стеблото има фланец. Към него е прикрепен маховик.

Маховик

Дискообразна част. Формите и видовете различни маховици и техните различия също са посветени отделна статия... Необходимо е да се преодолее съпротивлението на компресия в цилиндрите, когато буталото изпълнява хода на компресията. Това се дължи на инерцията на въртящия се чугунен диск.

В края на детайла е фиксиран джанта. Предавката на стартера bendix е свързана с него в момента на стартиране на двигателя. От страната, противоположна на фланеца, повърхността на маховика е в контакт с диска на съединителя на скоростната кутия. Максималната сила на триене между тези елементи осигурява предаването на въртящия момент към вала на редуктора.

Както можете да видите, коляновият механизъм има сложна структура, поради което ремонтът на блока трябва да се извършва изключително от професионалисти. За да удължите живота на двигателя, е изключително важно да се придържате към рутинната поддръжка на автомобила.

Освен това гледайте видео ревю за KShM:

Механизъм на манивелата (KShM). Основите

Въпроси и отговори:

Какви части са включени в коляновия механизъм? Стационарни части: блок на цилиндъра, глава на блока, цилиндрови втулки, облицовки и основни лагери. Движещи се части: бутало с пръстени, бутален щифт, биел, колянов вал и маховик.

Как се казва тази част от KShM? Това е колянов механизъм. Той преобразува възвратно-постъпателните движения на буталата в цилиндрите във въртеливи движения на коляновия вал.

Каква е функцията на фиксираните части на KShM? Тези части са отговорни за точното водене на движещи се части (например вертикално движение на буталата) и сигурното им фиксиране за въртене (например основни лагери).