Поршневые кольца:

а —размещение колец в поршне; б—сечения компрессионных колец; в —типы замков; г — уплотняющее (Г) и на­сосное (II) действие компрессионных колец; д — типы и составные части колец; 1 — маслосъемное кольцо; 2, 3, 4— компрессионные кольца; 5—гильза цилиндра; 6— прокладка головки; 7—поршень; #—чугунное маслосъемное кольцо; 9— кольцо-скребок; 10— осевой расширитель; 11 — радиальный расширитель; 12— стальное кольцо в сборе

эффекта кольца и канавки дела­ют специального сечения. Кольцо тра­пецеидального сечения при движении поршня вниз выжимает­ся из канавки и плотно прижимается к стенке цилиндра. В кольце прямо­угольного сечения по внутренней его верхней кромке предусматривают вы­точку, что заставляет кольцо скручиваться и прижиматься нижним внешним краем к стенке ци­линдра (торсионные кольца). Выточки с внешней стороны уменьшают площадь соприкоснове­ния кольца со стенкой, что повышает давление кольца, обеспечивая плотное прижатие.

Насосное действие компрессионных колец заключается в сле­дующем. При движении поршня вниз кольцо прижимается к верхней стенке канавки. При этом соскребаемое со стенки цилиндра масло заполняет про­странство в канавке под и за кольцом. При изменении направле­ния движения (вверх) поршень прижи­мается к нижней поверхности кольца, выжимая масло в пространство над кольцом. Кольцо переме­щает эту порцию масла в верхнюю часть цилиндра. Благодаря этому эффекту масло постепенно (ход за ходом) попа­дает в камеру сгорания, где и сгорает. Чем больше износ колец, тем больше за­зоры между кольцом и канавкой порш­ня, тем заметнее данный эффект. Внеш­не это определяется по повышенному угару масла и сизому цвету дыма, выхо­дящего из системы вентиляции.

Зазор между кольцом и канавкой по высоте при сборке двигателя в холод­ном состоянии составляет 0,04...0,2 мм. Зазор в замке должен быть 0,15...0,8 мм. При установке колец на поршень их замки должны быть расположены по окружности на одинаковом расстоянии один от другого.

Стальные составные компрессион­ные кольца часто применяют в карбю­раторных двигателях. Эти кольца со­стоят из двух уплотняющих колец-скребков и двух расшири­телей (эспандеров) — осевого и радиального. Такие кольца хорошо прилегают к цилиндру и быстро прира­батываются.

Первое (верхнее) компрессионное кольцо работает в условиях высокой температуры, больших давлений и из­нашивается быстрее других. Наружную цилиндрическую поверхность первого кольца подвергают пористому хроми­рованию или напыливают молибденом. Пористая поверхность лучше удержи­вает смазочный материал, благодаря чему износостойкость первого кольца повышается. Остальные кольца покры­вают слоем олова для лучшей прира­ботки их к цилиндрам.

При изготовлении поршневые коль­ца подвергают сложной механической и термической обработке, что позволя­ет обеспечить наиболее выгодное рас­пределение давления внешней поверх­ности кольца на стенку гильзы, а сле­довательно, и увеличить срок службы кольца.

Маслосъемные кольца при движении поршня вниз (а также вверх) соскреба­ют излишки масла со стенок (зеркала) цилиндра и препятствуют проникнове­нию его в камеру сгорания. Затем через отверстия в стенках поршня масло по­падает внутрь последнего и далее — в картер. Эти кольца делают чугунными коробчатого сечения или стальными составными. Чугунное кольцо имеет две узкие кромки, кото­рые плотно прилегают к зеркалу ци­линдра. Между ними выполнены свер­ления или проточки, через которые масло отводится к поршню.

Составное маслосъемное кольцо ус­троено аналогично компрессионному.

В двигателях Д-144, Д-21А, Д-240 применено три компрессионных коль­ца прямоугольного сечения и два маслосъемных.

ШАТУНЫ

Шатун соединяет поршень с колен­чатым валом. Условия работы шату­на — большие нагрузки, изменяющиеся по величине и направлению. Шатун со­вершает сложные движения: верхняя головка вместе с поршнем движется возвратно-поступательно, нижняя го­ловка вращается вместе с шатунной шейкой коленчатого вала, стержень шатуна совершает сложное колебатель­ное движение. Он подвергается сжа­тию, изгибу и растяжению. Чтобы вы­держать такие нагрузки, шатун должен быть прочным и жестким, а для умень­шения сил инерции — легким.

Шатун штампуют из качественной хромистой стали и подвергают термо­обработке (закалке и отпуску). Его стержень имеет двутавровое сечение для увеличения жесткости.

В шатуне различают следующие час­ти: верхнюю головку, стержень и ниж­нюю головку. В верхнюю головку с за­прессованной в нее бронзовой втулкой устанавливают поршневой палец. Ниж­няя головка разрезная. Крышку ниж­ней головки крепят к стержню шатун­ными болтами. Внут­реннюю поверхность нижней головки («постель подшипников») тщательно обрабатывают вместе с присоединен­ной крышкой. Поэтому крышки и ша­туны нельзя переставлять и переворачи­вать.

Плоскости соединения крышки со стержнем шатуна также тщательно об­рабатывают. Иногда с целью более плотного прилегания на них выполняют елочные (мелкие) шлицы.

Шатунные болты изготавливают из легированной стали. Их поверхности термически обрабатывают и шлифуют. В отверстие крышки они входят с натя­гом (плотно) — призонные болты. На головках болтов выполнены лыски для стопорения болта от проворачивания при его затяжке. Гайки болтов (или болты) затягивают исключительно ди­намометрическим ключом, создавая момент 80... 100 Н • м для ди­зелей, а затем шплинтуют и стопорят. Для многих современных двигателей резьбу болтов делают самостопорящей, что не требует дополнительных уст­ройств для предотвращения самоотво­рачивания (шайб, шплинтов и др.). Это обеспечивается выбором определенно­го угла нарезки резьбы.

В верхней головке шатуна сверху выполняют сверление, по которому капли масла попадают на пары палец — втулка. В стержнях шатунов многих двигателей также имеется сверление 5 (см. рис. 4.8), по которому масло от ша­тунного подшипника подается для сма­зывания этой пары.

Метки. На боковой поверхности нижней головки шатунов и их крышках указывают номер и массу шатуна (трех­значная цифра), на верхней головке — размерную группу втулки.

ГРУППА КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА. ПОДШИПНИКИ

Коленчатый вал. Крутящий момент с коленчатого вала передается на транс­миссию автомобиля и используется для привода в движение различных меха­низмов двигателя. Коленчатый вал ис­пытывает большие нагрузки и подвер­гается скручиванию, изгибу и механи­ческому изнашиванию.

Основные части коленчатого вала показаны на рисунке. Передний ко­нец вала называют носок ,задний — пятка. По одной оси расположены ко­ренные шейки .Они щеками соединя­ются с шатунными шейками 4. Вал, у которого коренные шейки чередуютсяс шатунными, называется полноопор­ным. В четырехцилиндровых рядных двигателях шатунные шейки располо­жены через 180°, в шестицилиндровых рядных — через 120°, в V-образных ше­стицилиндровых — через 240°, в восьмицилиндровых — через 90°.

Коленчатый вал изготовляют горя­чей штамповкой из легированной стали или отливают из высокопрочного чугу­на. На не­которых валах имеются противовесы, которые отливают вместе с валом или крепят к нему болтами.

На носке коленчатого вала крепят шестерни, шкивы для привода механизма газораспре­деления и вентилятора. В носок ввора­чивают также болт с храповиком для проворачивания коленчатого вала вручную. На пятке крепят маховик, устанавливая его только в одном поло­жении. Это обеспечивают специальные штифты или болты крепления, распо­ложенные несимметрично.

Шейки сначала тщательно обраба­тывают, затем закаливают на глубину 3...5 мм токами высокой частоты (ТВЧ), после чего шлифуют и полиру­ют. Переход от цилиндрической части шейки на щеки выполнен плавным в виде галтели. Через щеки (от коренных шеек к шатунным) просверлены каналы для подвода масла. В шатунных шейках высверлена

К оленчатый вал и вкладыши:

а — часть коленчатого вала; б, в — вкладыши соответственно шатунного и коренного подшипников; / — коренная шейка; 2 — вкладыш; 3 — перегородка блок-картера; 4, 12 — каналы; 5 — пробка; 6— шатунная шейка; 7—полость; 8— трубка; 9— щека; 10— галтель; 11 — противовес; 13 — усик; 14— отверстие; 15—канавка; 16— упорные полу­кольца; А — слой механических примесей; Б, В— метки

полость, которая работает как сту­пень центробежной очистки масла. На­личие полости уменьшает массу вала. Внутри полости осаждаются механи­ческие примеси.

Перемещение коленчатого вала в осевом направлении ограничивается упорными полукольцами, которые обычно устанавливают на заднем ко­ренном подшипнике. На носке и пятке вала выполняют уплотнения (самопод­жимные манжеты, сальники или бурти­ки, которые предотвра­щают течь масла из картера наружу. На валу некоторых двигателей дополни­тельно нарезана маслосгонная резьба левой нарезки, по которой при враще­нии вала масло возвращается в картер.

Маховик служит для накопления ки­нетической энергии во время рабочих ходов. Затем эта энергия используется для совершения вспомогательных так­тов, снижения неравномерности вра­щения коленчатого вала, при разгоне машины и при резком увеличении на­грузки (переезд препятствия, подъем плуга и т. д.). На маховик напрессовы­вают шестерню («венец»), через кото­рую осуществляется раскрутка двигате­ля при его пуске.

На внешнюю цилиндрическую по­верхность маховика наносят метки ВМТ (обычно первого цилиндра) или градусную сетку углов его поворота от ВМТ. Плоскость маховика, через кото­рую передается момент на диски муфты сцепления, тщательно обрабатывают. Маховик чаще всего отливают из серо­го чугуна.

Коленчатый вал в сборе с маховиком и сцеплением подвергают динамичес­кой и статической балансировке с це­лью снижения вибрации двигателя и износа коренных подшипников.

Подшипники. В двигателях применя­ют подшипники скольжения, выпол­ненные в виде двух вкладышей. Подшипники устанав­ливают в постели шатунов, коренных подшипников и их крышек. Шатунные и коренные крышки стягиваются бол­тами с определенным моментом затяж­ки для дизелей 400...450 Н * м. Для повышения жесткости конструкции современных двигателей крышки коренных подшипников крепят болта­ми и в поперечной плоскости.

Вкладыши изготовляют с высокой точностью, поэтому при установке их не требуется дополнительной подгон­ки. Вкладыши шатунных подшипников взаимозаменяемы. Вкладыши пред­ставляют собой тонкостенную сталь­ную ленту (толщиной 2...3мм) с нане­сенным на нее слоем антифрикционно­го материала — материала, обладающе­го низким коэффициентом трения. К антифрикционным материалам отно­сятся многокомпонентные сплавы: оловянистые и свинцовистые бронзы (например, Бр.СЗО), сплавы алюми­ния, свинца и марганца (АМО1-20) и др. Толщина антифрикционного слоя на вкладышах для дизелей 2,5...3 мм. Для улучшения приработки этот слой покрывают сплавом свинца и олова, т. е. обслуживают.

На внешней поверхности вкладыша выштамповывают выступы — усы, которые фиксируют положение вкла­дыша в постели и препятствуют его проворачиванию. Вкладыш устанавли­вают в постель с натягом, который воз­никает при затяжке болтов крышек подшипников. Лыски на стыковочных краях по внутренней поверхности вкла­дышей (холодильники) компенсируют деформацию натяга и улучшают отвод масла из подшипника.

Во вкладышах коренных подшип­ников просверливают отверстия, по которым масло из канала в блоке поступает к подшипникам для смазы­вания, и выполняют канавку, по которой масло через сверлениепо­дается к шатунным подшипникам. Отверстия во вкладышах шатунных подшипников предусматривают толь­ко в том случае, если масло подается по каналу в стержне шатуна к его вер­хней головке.

Для ускорения ремонта вкладыши изготовляют нескольких ремонтных размеров. Размерную метку наносят на внешнюю поверхность вкладыша.

Особенности конструкции коленча­тых валов и подшипников. В дизелях все валы полноопорные, выкованы из стали. Переднее уплотнение — самопод­жимные манжеты. Заднее уплотне­ние — буртик, маслосгонная резьба, са­моподжимная манжета. Осевое смеще­ние вала ограничивают четыре полу­кольца на заднем (в двигателях Д-240, А-41) или на среднем (Д-144, Д-21) подшипнике.