Глава 7

УСТРОЙСТВО И РАБОТА КРИВОШИПНО-

ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА

Кривошипно-шатунный механизм двигателей внутреннего сгорания (рис. 39) состоит из цилиндров 10, закрытых головкой 1, поршней 23 в комплекте с кольцами, поршневых пальцев 22, шатунов 21 в комплек- те со втулками в верхней головке и подшипниками в нижней головке, коленчатого вала 20 с коренными подшипниками и маховика 12. К это- му механизму относят детали, образующие корпус двигателя: блок, го- ловку цилиндров, картер и его поддон.

§ 1. Цилиндры и блок-картеры

Цилиндр вместе с поршнем и головкой цилиндра образуют замкну- тый объем, в котором совершается рабочий цикл двигателя. Внутрен- няя поверхность стенок цилиндра служит направляющей при движении поршня. Цилиндры 4 (рис. 40) могут быть изготовлены каждый в от- дельности, как, например, у двигателей Д21А1 и Д-37Е, или в общей отливке — блоке цилиндров. Блоки или отдельные цилиндры крепятся к корпусной детали двигателя — картеру 7, внутри которого установ- лен коленчатый вал.

Картер 7 двигателя представляет собой массивную неподвижную металлическую деталь, которая несет основные сборочные единицы и де- тали двигателя. В нем находятся подшипники коленчатого и рас- пределительного валов, оси и валы шестерен приводов разных механиз- мов и др. Снизу картер закрыт поддоном 9, который служит резервуа- ром для масла.

Картер большинства двигателей выполнен в общей отливке с бло- ком, например А-41 (рис. 39), Д-240, А-01М, СМД-60¹, ЯМЭ-238НБ, ГАЭ-53, ЗИЛ-130. Такие отливки называются блок-картерами, они со- общают конструкции большую жесткость. Блок-картер отливают из се- рого чугуна (СМД-60, ЗИЛ-130) и алюминиевого сплава (ГАЭ-53, 24Д). Чугунные блоки обладают достаточной прочностью и сравнительно де- шевы. Блоки из алюминиевого сплава легко обрабатываются, значи- тельно легче чугунных, однако дороже их.

При V-образной конструкции блок-картера (рис. 41) ряды цилин- дров обычно расположены под углом 90° между их осями. Такое рас- положение цилиндров уменьшает массу и габариты двигателя по длине и высоте и делает конструкцию более жесткой. Последнее снижает воз- можность появления нежелательных деформаций блок-картера и др.

Конструкция цилиндров в основном определяется способом охлажде- ния. При воздушном охлаждении цилиндры 4 (рис. 40) снабжаются специальными ребрами 10 для увеличения поверхности охлаждения. При жидкостном охлаждении между наружной поверхностью цилиндра н внутренними стенками блока имеется кольцевое пространство — водя- ная рубашка 26 (рис. 39), заполняемая охлаждающей жидкостью.

Рис. 41. Блок-картер двигателя ЗИЛ-130:

1 — блок-картер; 2— крышка распределительных шестерен; 3 — крышка коренного подшипника; 4 — картер маховика.

К верхней обработанной плоскости блок-картера (рис. 42) на шпильках крепится головка цилиндров. В стенках блок-картера распо- ложены каналы для подвода масла к трущимся поверхностям деталей и отверстия для установки деталей. На внутренних и наружных поверх- ностях стенок имеются обработанные площадки для крепления различ- ных деталей и механизмов.

Конструкция блок-картера зависит от расположения клапанов. В двигателях с боковым расположением клапанов в блок-картере имеет- ся боковой прилив для их размещения, называемый клапанной короб- кой, а в верхней стенке блок-картера сбоку каждого цилиндра сделаны клапанные отверстия. Такая конструкция применена в двигателях ГАЗ-52 (рис. 43) и П-23М.

В двигателях с подвесным расположением клапанов последние по- мещаются в головке цилиндров, в результате чего конструкция блок- картера упрощается. Такая конструкция применена в двигателях А-41 (рис. 39), Д-240, А-01М, ЯМЭ-238НБ, Д-37Е, Д-160, ГАЗ-БЗ и некото- рых другие.

Рис. 42. Блок-картер двигателя А-41:

1 — гильза цилиндра; 2 — верхннй центрирующий пояс гильзы цилиндра; 3 и 4 — большая и малая шпильки крепления головки цилиндров; 5 — от- верстия для штанг толкателей; 6 — резьбовое от- верстие для шпильки креплеиия головки цилинд- ров; 7 — боковой люк для установки толкателей; 8—площадка для крепления масляных фильтров;

9. — отверстие для присоединения маслопровода;

10. — крышка коренного подшипника; //— шпиль- ка крепления коренного подшипника; 12 — замко- вая шайба; 13 — передняя плоскость для крепле- ния картера шестерен: 14 — опора коленчатого вала; 15—втулка передней опоры распредели- тельного вала; 16 — фланец для крепления паль- ца промежуточной шестерни; 17 — главная мас- ляная магистраль; 18 — плоскость для крепления военного насоса; 19 — окно в водораспределитель- ный канал.

Рис -13 Продольный (о) и поперечным (б) разрезы двигателя ГАЗ-52:

I - ro.iouKa цилиндров; У— волячая руОашка; 3 — свеча зажигания; 4 — камера сжатия; 5 — пружина клапана; б — толкатель; 7—маховик; 8 — венец маховика; 9~ пробка: 10 — коленчатый вал; И — крышка коренного подшипника; 12— шатун; шестерня коленчатого иала; 14 — шкив коленчатого вала; 15— вентилитор; 16 — во-

дяной насос; 17— клапан; /'(—провод » тече; 19 — гайка; ?0 — шпилька; 21— прокладка головки цилиндров; 22 — блок-картер; 23 — прерыватель-распределитель; 24 ~ филы;> грубой очистки масла; 25 и 29 — маслопроводы; 26 ~ сетка маслоприемника; 27 — маслоприемннк; 28 — поддон картера; 30— масляный насос; 31 — поршень; 32 —

втулки клапапа,

57

Рис. 44. Гильзы цилиндров:

а — гильзе цилиндра двигателя Д-240: б — установка мокрой гильзы цилиндра двигателя Д-240 в блок-картер; в — установка сухой гильзы цилиидра в блок-картере; г — установка мокрой гильзы цилиндра двигателя 24Д в блок-картер; 1 и 3 — установочные пояса гильзы; 2— зеркало гильзы цилиндра; 4 — буртик; 5 — водяная рубашка блок-картера; 6 — прокладка головки цилиндров; 7 — гильза цилиндра; 8 — блок-картер; 9— уплотняющее резиновое кольцо; /О —вставка; —уплот- няющая медиая прокладка.

Внутреннюю тщательно отполированную поверхность 2 (рис. 44, а) цилиндра называют зеркалом цилиндра. Точная обработка этой поверх- ности (ее овальность и конусность должны быть не более 0,02 мм) обеспечивает легкость движения поршня и плотное прилегание его к цилиндру.

Блок-картеры выполняются со вставными гильзами из легирован- ных чугунов, обладающих большой износостойкостью и высокими меха- ническими качествами. Применение вставных гильз позволяет увели- чить срок службы блок-картера (путем замены изношенных гильз но- выми) и упрощает его отливку.

Гильзы называются мокрыми (рис. 44,6), если они омываются охлаждающей жидкостью с наружной стороны, или сухими (рис. 44,в), если они установлены в предварительно расточенный цилиндр блок- картера. Мокрые гильзы цилиндров применяются в большинстве авто- тракторных двигателей: А-41 (рис. 42), Д-240 (рис. 44,а), 24Д (рис. 44,г). Сухие гильзы применяются при ремонте цилиндров. Тол- щина стенок мокрых гильз составляет 6—8 мм, а сухих—2—4 мм.

Наибольший износ наблюдается в верхней части цилиндра, находя- щейся под воздействием высоких температур и коррозионного влияния отработавших газов. Для уменьшения износа в верхнюю часть ци- линдров двигателей ГАЗ-52 (рис. 43) и гильзы 7 (рис. 44, г) цилиндров двигателей 24Д, ГАЭ-53 и ЗИЛ-130 запрессованы короткие вставки 10, изготовленные из антикоррозионного (кислотоупорного) чугуна.

Цилиндры двигателей с воздушным охлаждением (Д-21А1 и Д-37Е) крепятся на шпильках к картеру и гильз не имеют.

У многих двигателей для повышения износостойкости внутреннюю поверхность гильз подвергают закалке на глубину 1,5—3 мм с нагревом токами высокой частоты.

Мокрую гильзу в гнездо блок-картера 8 (рис. 44,6 и г) устанавли- вают так, чтобы предотвратить утечку жидкости из водяной рубашки в гильзу и поддон картера. Кроме того, гильзе должна быть обеспечена возможность изменения длины при нагревании и охлаждении. На ри- сунке 44,6 показана установка мокрой гильзы цилиндра в блок-картер двигателя Д-240. Нижним пояском буртик 4 опирается на основание цилиндрической выемки в верхней плоскости блок-картера 8. На ниж- нем поясе блок-картера сделана кольцевая канавка, в которую закла- дывают уплотняющее резиновое кольцо 9. Это кольцо несколько высту- пает над поверхностью пояса блок-картера. При установке гильзы в блок-картер резиновое кольцо обжимается и, заполняя все пространст- во кольцевой канавки, создает надежное уплотнение между гильзой и блок-картером. Торец гильзы несколько выступает над верхней плоско-

стью блок-картера, что обеспечивает лучшее обжатие прокладки 6 и создает падежное уплотнение от прорыва газов из цилиндра. На верхней плоскости торца гильзы имеется узкий выступающий поясок. Усилия от затяжки шпилек головки цилиндров передаются через этот поясок на основание цилиндрической выемки блок-картера, в результа- те чего уменьшается деформация гильзы. После установки гильзы ци- линдрические поверхности ее буртика 4 и выемки на верхней плоско- сти блок-картера не должны соприкасаться.

В двигателе 24Д (рис. 44, г) гильза цилиндра не имеет верхнего опорного буртика, а между основанием нижнего выступа блок-картера и опорной поверхностью нижнего буртика гильзы цилиндра устанавли- вается медная кольцевая прокладка И.

Конструкция мокрых гильз и их установка в блок-картеры у дру- гих отечественных двигателей мало отличаются от рассмотренных выше.

В передней и задней стенках нижней части блок-картеров и в его средних вертикальных перегородках размещаются коренные подшип- ники коленчатого вала (рис. 39 и 43). К нижней части блок-картера крепится на болтах поддон 28 (рис. 43), служащий резервуаром для масла.