2.3. Кшм и грм двигателей зил-131, КамАз-740.

2.3.1. Особенности устройства и принцип действия кшм двигателей зил-131, КамАз-740.

Кривошипно-шатунный механизм служит для восприятия давления газов, возникающих в цилиндре и преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Как уже говорилось выше, КШМ состоит из подвижных и неподвижных элементов.

Неподвижные детали двигателя ЗиЛ-131.

Блок цилиндров V-образного двигателя ЗиЛ-131 служит основанием для крепления и сборки всех механизмов и узлов двигателя. Отлит из чугуна. В нем расположены посадочные места под гильзы цилиндров. В передней части имеется плоскость для крепления крышки распределительных шестерен с двумя установочными штифтами и два отверстия для подвода охлаждающей жидкости. Левый блок цилиндров смещен вперед на 29 мм относительно правого.

Основными элементами блока являются:

• гнезда для установки гильз;

• коренные опоры коленчатого вала;

• опоры распределительного вала;

• гнезда толкателей;

• рубашка охлаждения (пространство, образованное перегородками и стенками);

• система отверстий для циркуляции охлаждающей жидкости;

• система каналов и отверстий для подачи масла;

• верхние плоскости для крепления головки блока;

• площадки под навесные приборы.

Гильзы цилиндров служат направляющими поршней. Гильзы вставные, мокрого типа, отлиты из специального чугуна. Рабочая поверхность гильзы закаливается токами высокой частоты, тщательно шлифуется и полируется.

Головки блока цилиндров являются крышками блока.

В развале блока устанавливается верхняя крышка блока цилиндров из алюминиевого сплава. В крышке имеются впускные каналы, которые омываются охлаждающей жидкостью с целью прогрева горючей смеси. Сверху на крышке имеется площадка для установки карбюратора.

Подвижные детали не имеет принципиальных отличий от деталей двигателя КамАЗ-740.

На поршне установлены не два, а три компрессионных кольца.

Неподвижные детали двигателя КамАЗ-740.

Блок цилиндров V-образного двигателя КамАЗ-740 отливается из серого чугуна заодно с верхней частью картера. Для увеличения продольной жесткости наружные стенки блока имеют криволинейную форму. Цилиндры в блоке расположены V-образно под углом 90 градусов. Левый ряд цилиндров смещен правого вперед на 29,5 мм, что вызвано установкой на одной кривошипной шейке коленчатого вала двух шатунов. Картерное пространство блока цилиндров разделено поперечными перегородками на отсеки, в каждом из которых расположено по одному цилиндру левого и правого рядов. Перегородки имеют специальное силовое оребрение и вместе с боковыми стенками картера и цилиндровой частью создают жесткую конструкцию. Высокая жесткость блока обеспечивается так же и тем, что плоскость разъема картера, в которой крепится масляный поддон, расположена значительно ниже оси коленчатого вала. В верхней части блока расположены два ряда цилиндровых гнезд с привалочными поверхностями под головки цилиндров.

На привалочную плоскость каждого цилиндра устанавливают головки цилиндров. В верхней и нижней частях блока выполнены концентрические гнезда для установки толстостенных гильз цилиндров.

В средней части блока между рядами цилиндров расположены опоры с подшипниками для установки распределительного вала.

Поперечные перегородки в нижней части блока цилиндров заканчиваются толстостенными арками, образующими коренные опоры коленчатого вала, к обработанным площадкам которого крепятся крышки коренных опор и масляный насос с маслозаборником. Картерная часть блока соединена с крышками коренных опор поперечными болтами-стяжками, образуя прочную конструкцию коробчатого сечения.

В картерной части блока имеется система сверленных каналов для подвода масла из центрального канала к подшипникам коленчатого и распределительного валов и деталям привода клапанного механизма. Имеются так же каналы для отбора масла к фильтру грубой очистки, центробежному фильтру и компрессору. По всей высоте цилиндров сделаны протоки для охлаждающей жидкости, благодаря чему обеспечивается интенсивный отвод тепла, улучшается охлаждение поршней и поршневых колец, несколько уменьшается температура масла и уменьшается вероятность деформации блока от чрезмерного перегрева.

Водяная рубашка блока цилиндров сообщается с рубашкой головок блока через специальные отверстия в прилегающих плоскостях, уплотняемых специальными кольцами из силиконовой резины.

На привалочных поверхностях под крепления головок цилиндров имеются полости для прохода штанг толкателей, пароотводные отверстия, отверстия под штифты для фиксации головок относительно цилиндров и отверстия под болты крепления головок.

Для подвода масла из блока в полость клапанного механизма в одном из штифтов для каждой головки выполнено отверстие.

Спереди блока крепится крышка, закрывающая гидромуфту привода вентилятора.

С правой стороны блока крепится фильтр центробежной очистки масла, два масляных фильтра тонкой очистки, маслозаливная горловина и щуп для контроля масла в поддоне.

Снизу блок закрыт поддоном, который служит емкостью системы смазки двигателя. С левой стороны нижней части блока на специальных постелях установлен электростартер для пуска двигателя.

На боковых поверхностях головок цилиндров с наружной стороны крепятся выпускные трубопроводы, а со стороны “развала” - впускные трубопроводы и водоотоводящие трубы.

В “развале” цилиндров размещены:

• топливный насос высокого давления в сборе с регулятором числа оборотов, топливоподкачивающим насосом и автоматической муфтой опережения впрыска топлива;

• компрессор;

• насос гидроусислителя руля.

На заднем торце блока по периметру высверлены резьбовые отверстия для крепления картера маховика. Сверху к впускным трубам двигателя крепится два фильтра тонкой очистки топлива.

Гильзы цилиндров служат направляющими поршней. Гильзы вставные, мокрого типа, отлиты из специального чугуна. Рабочая поверхность гильзы закаливается токами высокой частоты, тщательно шлифуется и полируется.

В верхней части гильзы имеется упорный бурт, нижней плоскостью которого гильза устанавливается на соответствующий упорный торец блока цилиндров. Верхний торец бурта имеет выступ, предохраняющий прокладку головки от непосредственного воздействия на нее горячих газов, а выступающие бурты над плоскостью блока обеспечивают надежное уплотнение газового стыка. Центрирование гильзы осуществляется при помощи двух обработанных поясов - верхнего и нижнего, размещенных на ее наружной поверхности.

Нижний пояс гильзы уплотняется двумя резиновыми кольцами, которые устанавливаются в канавках блока, тем самым предотвращая попадание воды из водяной рубашки блока в полость масляного картера двигателя.

Уплотнение гильзы в верхней части надежно осуществляется упорным буртом и прокладкой головки цилиндров.

Головки блока цилиндров закрывают цилиндры и образуют верхнюю часть рабочей полости, т.е. объем камеры сгорания двигателя, отливаются из алюминиевого сплава. На каждый цилиндр устанавливается отдельная головка. В головке цилиндров выполнены впускные и выпускные каналы и установлены вставные седла и направляющие втулки клапанов. Впускные и выпускные каналы выведены на противоположные боковые стенки головки и через прокладку соединяются с соответствующими трубопроводами. Свободное пространство внутренней полости головки образует водяную рубашку для охлаждения наиболее нагреваемых мест во время работы двигателя. Со стороны впускных каналов между стенкой водяной рубашки и наружной стенкой головки имеются полости, через которые проходят штанги толкателей клапанов. Каждая головка крепится к блоку цилиндров четырьмя болтами. На нижней стенке головки размещены механизмы крепления и привода клапанов и топливных форсунок. На нижней привалочной плоскости головки цилиндров обрабатываются гнезда под установку седел клапанов.

Для обеспечения отвода тепла каждая головка цилиндров имеет водяную рубашку, сообщающуюся с водяной рубашкой блока. Охлаждающая жидкость отводится из головок в водосборник трубопровода, который расположен в “развале” блока цилиндров под впускными трубопроводами.

Прокладка головки цилиндров. Служит для обеспечения герметичности между блоком цилиндров и головками. Стык головки цилиндров и блока уплотняется двумя прокладками. Формированная прокладка из силиконовой резины уплотняет головку по контуру и перепускные отверстия для воды и масла. Газовый стык - стальной прокладкой, которая деформируется стальным опорным кольцом, запресованным на нижней полости головки.

Подвижные детали.

Поршень - воспринимает давление газов и осуществляет подготовительные такты. Диаметр - 120 мм, изготовлен из высококремнистого аллюминиевого сплава.

Состоит из:

• головки (днище и уплотняющая часть);

• юбки.

В головке поршня имеются три канавки, в которые вставлены поршневые кольца. В толстостенном днище поршня выполнена открытая тороидальная, неразделенного типа, камера сгорания. Две верхние канавки под компрессионные кольца и одна под маслосъемное. Боковые стенки по длине от оси поршневого пальца до днища образуют уплотняющую часть, а по длине от оси поршневого пальца до конца (торца) - направляющую часть или юбку поршня.

Юбка, направляющая часть поршня, служит для передачи стенке цилиндра боковой силы при возможно низком удельном давлении. Поверхность юбки поршня покрыта тонким слоем олова или другого антифрикционного материала для улучшения приработки поршня к гильзе. Юбка поршня в нижней части имеет боковые выемки для прохода противовесов вала при его вращении. Внутренняя форма поршня обеспечивает равномерное распределение тепла от днища к юбке поршня. Чтобы поршень не заклинивал при прогретом двигателе, головку поршня выполняют меньшего диаметра, чем юбку, а саму юбку в поперечном сечении изготавливают не цилиндрической формы, а виде элипса с большей осью его в полости перпендикулярной поршневому пальцу. Внизу поршня, с внутренней стороны юбки имеется кольцевое утолщение, предназначенное для увеличения жесткости поршня и подгонки поршней по весу путем срезания этого утолщения.

По окружности канавки под маслосъемное кольцо имеются отверстия для отвода масла, снимаемого кольцом с поверхности цилиндра.

На каждом поршне устанавливается два компрессионных и одно маслосъемное кольцо.

Два компрессионных кольца обеспечивают необходимую компрессию (сжатие), путем уменьшения прорыва газов из камеры сгорания в картер и отводят тепло от головки поршня к стенкам цилиндра.

Наиболее нагруженное верхнее компрессионное кольцо изготавливается отливкой из высокопрочного чугуна специального химического состава. Остальные кольца изготавливаются из специального чугуна и подвергаются искусственному старению после предварительной обработки торцов. Компрессионные кольца в сечении имеют одностороннюю трапецию. Наружная рабочая поверхность верхнего компрессионного кольца покрыта слоем пористого хрома для уменьшения износа, нижнего - молибденом.

Маслосъемное кольцо служит для:

• равномерного распределения пленки масла по зеркалу цилиндра;

• отвода излишков масла в картер;

• препятствия проникновения масла из картера в камеру сгорания.

Маслосъемное кольцо имеет коробчатое сечение с витым пружинным расширителем и хромированной рабочей поверхностью.

Поршневые кольца надеваются на поршень с помощью специального приспособления. Компрессионные кольца скошенной поверхностью устанавливаются в сторону днища поршня. Разделение поршневых колец при надевании на поршень должно быть ограничено обоймой с внутренним диаметром 132 мм. Замки смежных поршневых колец должны быть повернуты один отностительно другого в противоположные стороны.

Поршневой палец - гладкий, цилиндрический пустотелый стержень, служит для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна. Изготовлен из хромоникелевой стали.

Поршневой палец плавающего типа, т.е. свободно проворачивается как в верхней головке шатуна, так и в бобышках поршня.

Шатун служит для передачи усилия от поршня на коленчатый вал и вместе с валом преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение вала. Шатун двутаврового сечения изготовлен из стали марки 40_х. Верхняя головка неразъемная, нижняя - с прямым разъемом и плоским стыком.

На двигателе КамАЗ-740 на одной шатунной шейке коленчатого вала закреплено по два шатуна. В верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая втулка, а в нижнюю, состоящую из двух частей, установлены сменные вкладыши. Для точной посадки вкладышей подшипника нижнюю головку шатуна окончательно обрабатывают в сборе с крышкой, поэтому крышки шатунов невзаимозаменяемые. При ремонте крышки должны комплектоваться только с теми шатунами, с которых они были сняты. Чтобы не перепутать крышки, на стыках выбиты метки спаренности (в виде трехзначного числа, одинакового для шатуна и крышки) и риски, которые при сборке должны совпадать. Кроме того на крышке шатуна выбит порядковый номер цилиндра. Крышка шатуна крепиться двумя болтами, запрессованными в шатун.

Вкладыши подшипников коленчатого вала и нижней головки шатуна сменные, тонкостенные, трехслойные, с рабочим слоем из свинцовистой бронзы. Верхний и нижний вкладыши коренного подшипника коленчатого вала невзаимозаменяемые - в верхнем вкладыше имеются отверстия для подвода масла и канавка для его распределения. Оба вкладыша нижней головки шатуна взаимозаменяемы.

Коленчатый вал служит для восприятия усилий, действующих на поршень и с помо-щью шатуна и кривошипа превращают возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Крутящий момент передается вспомогательным механизмом и механизмом трансмиссии. Коленчатый вал имеет пять коренных и четыре шатунных шейки, которые связаны между собой шеками и сопрягаются с ними переходными деталями. Коленчатый вал стальной, изготавливается методом горячей штамповки, упрочен азотированием.

В целях снижения веса коленчатого вала шатунные шейки изготовлены полыми, внутреняя полость их используется для дополнительной центробежной очистки масла.

Подвод смазки от коренных подшипников к масляным полостям в шатунных шейках осуществляется через просверленные каналы в шеках вала. Масляные полости являются дополнительными грязеуловителями. Грязевые частицы отбрасываются центробежной силой к верхней части полостей, а масло через четыре сквозных отверстия подается к шатунным вкладышам. Грязевые отложения при разборке двигателей удаляются через проходные отверстия наклонных каналов, которые закрываются заглушками. Для удаления грязи при ремонте двигателя заглушки выбиваются, а при сборке двигателя запрессовываются новые.

Для разгрузки коренных подшипников от действия центробежных сил, возникающих при движении масс поршней и шатунов, на шеках носке и хвостовике коленчатого вала имеются противовесы. Противовесы на шеках выполнены за одно целое с коленчатым валом. Выносные противовесы напрессовываются при сборке.

На передний конец вала напрессовывается ведущая шестерня привода масляного насоса и передний противовес системы уравновешивания. Положение противовеса и шестерни строго фиксируется сегментной шпонкой относительно оси передней шатунной шейки.

В торце коленчатого вала имеется отверстие для установки полумуфты отбора мощности, которая крепится к валу при помощи болтов. На заднем конце коленчатого вала напрессовываются задний противовес системы уравновешивания и шестерня привода агрегатов.

Уплотнение коленчатого вала осуществляется самоподвижным сальником, запрессованным в картер маховика и маслоотражателем.

Маховик служит для обеспечения равномерности вращения коленчатого вала и выводит поршни из мертвых точек, а и так же позволяет двигателю преодолевать кратковременные нагрузки.

Маховик изготовлен из специального чугуна и крепится к заднему торцу коленчатого вала восемью болтами из легированной стали.

На обработанную цилиндрическую поверхность маховика напрессовн зубчатый венец, нагреваемый перед этим до температуры 230⁰С. Зубчатый венец изготовлен из низкоуглеродистой легированной стали, закален. Он предназначен для пуска двигателя стартером.

При изготовлении маховик балансируется. На заднем торце маховика устанавливается сцепление, на наружной поверхности маховика имеется отверстие под фиксатор маховика, которое используется при регулировках двигателя.

Работа кривошипно-шатунного механизма.

При проворачивании коленчатого вала в цилиндры двигателя поступает горючая смесь (карбюраторные двигатели) или топливо и воздух раздельно (дизель). Сгорание топлива резко увеличивает давление в цилиндре двигателя.

Под действием давления газов возвратно-поступательно движущийся поршень, через шатун, обеспечивает вращение коленчатого вала. При этом, мощность, развиваемая в каждом цилиндре двигателя, суммируется на коленчатом валу и передается:

• с одной стороны - через агрегаты силовой передачи на ведущие колеса автомобиля, обеспечивая его передвижение или работу на месте;

- с другой стороны - на механизм газораспределения и вспомогательные агрегаты, обеспечивая работу самого двигателя.