Размещено на http://www.allbest.ru/

9

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сравнительная характеристика кривошипно-шатунных механизмов двигателей ЯМЗ-240Б и СМД-60

На тракторе Т-150 установлен двигатель внутреннего сгорания модели СМД-60, на тракторе Т-150К -- СМД-62 (модификация двигателя СМД-60), а на тракторе К-701 -- двигатель ЯМЗ-240Б. Все эти двигатели--четырехтактные бескомпрессорные.

Дизели СМД-60 и ЯМЗ-240Б относят к форсированным двигателям вследствие интенсивного протекания в них рабочего процесса. Камеры сгорания в них -- неразделенные тороидальные. Форма и размеры камер сгорания согласованы с направлением и формой топливной струи, распыливаемой форсункой. Смесеобразование в них --объемно-пленочное, создающее малошумную и экономичную работу дизеля и постепенное нарастание давления в период горения топлива внутри цилиндра.

Устройство и работа кривошипно-шатунного механизма дизелейСМД-60 и ЯМЗ-240Б

Гильзы дизелей СМД-60 и ЯМЗ-240Б отлиты из серого чугуна, и конструкции их одинаковы. Внутреннюю поверхность 1 (рис. 1, а) гильзы тщательно полируют и для повышения износостойкости закаливают токами высокой частоты (ТВЧ).

Каждую гильзу в блок-картер устанавливают по двум центрирующим пояскам 2 и 3. Опорный буртик 5 гильзы выступает над верхней плоскостью блок-картера на 0,06...0,16 мм. Это предохраняет прокладку головки цилиндров от горячих газов. В две кольцевые канавки 4 прямоугольного сечения ставят уплотнительные резиновые кольца, которые не пропускают охлаждающую жидкость из водяной рубашки в поддон блок-картера. Овальность и конусность новой гильзы не должна превышать 0,02 мм.

Для получения необходимого зазора при комплектовании гильзы (по внутреннему диаметру) и поршни (по диаметру юбки) в СМД-60 разбиты на две размерные группы (Б и М), а в ЯМЗ-240Б --на шесть групп (А, Б, В, Г, Е и Ж). Метки размерной группы нанесены на верхнем торце гильзы.

Поршни в этих дизелях отлиты из высококремнистого алюминиевого сплава.

В СМД-60 в верхней уплотняющей части поршня 13 (рис. 1, б) имеются три канавки трапециевидного сечения, в которых устанавливают компрессионные кольца 18, и одна (нижняя) прямоугольного сечения для маслосъемного кольца 17. В канавке под маслосъемное кольцо и ниже нее просверлены радиальные отверстия 20, сквозь которые масло стекает внутрь поршня.

Для увеличения опорной поверхности поршня на его юбке сделаны два «отростка» 21.

Для уменьшения влияния боковой силы при расширении газов ось отверстия в бобышках под поршневой палец смещена относительно оси поршня на 3 мм в сторону вращения коленчатого вала.

В каждой бобышке поршня сделаны кольцевая канавка 14 для стопорного кольца 15 и вертикальное отверстие 12, по которому масло поступает к трущимся поверхностям бобышки и поршневого пальца 16.

Верхняя часть поршня имеет небольшую конусность. Его юбка -- овально-конусной формы. Меньшая ось овала направлена вдоль оси поршневого пальца. Максимальная разность диаметров юбки равна 0,26 мм.

Зазор между гильзой цилиндра и юбкой поршня по большой оси овала в холодном дизеле должен быть 0,22...0,26 мм.

Размерная группа поршня обозначена на его днище буквами Б или М и для получения установленного зазора должна соответствовать размерной группе гильзы цилиндра. Поршни по массе подбирают так, чтобы разница между ними не превышала 10 г. Масса поршня цифрой 1 или 2 обозначена на днище поршня. Поршень в гильзу нужно устанавливать так, чтобы стрелка на его днище была обращена в сторону вентилятора. На поршне дизеля ЯМЗ-240Б имеется пять канавок под поршневые кольца, причем пятая канавка для второго маслосъемного кольца расположена ниже поршневого пальца. Ось отверстия под бобышки у него не смещена относительно оси поршня. У дизеля ЯМЗ-240БМ нижняя канавка под маслосъемное кольцо отсутствует и введена проточка под третьей канавкой.

Рис. 1. Детали кривошипно-шатунного механизма дизеля СМД-60:а - гильза цилиндров: 1 - внутренняя поверхность гильзы; 2 - верхний поясок; 3 - нижний поясок; 4 - канавка; 5 - опорный буртик; 6 - верхний буртик;б - поршень, палец и шатун: 1 - стержень шатунa; 2 -- штифт; 3 -- ус вкладыша; 4 -- болт шатуна; 5 - шайба; 6 - крышка шатуна; 7 -нижний вкладыш; 8 - верхний вкладыш; 9 - верхняя головка шатуна; 10 - втулка; 11 - маслораспределительная канавка; 12 - отверстие для смазывания поршневого пальца; 13 - поршень; 14 - канавка; 15 - стопорное кольцо; 16 - поршневой палец, 17 - маслосъемное кольцо; 18 - компрессионные кольца; 19 - камера сгорания; 20 - радиальные отверстия; 21 - «отросток» юбки поршня; 22 - тангенциальный расширитель.

Конусность и овальность поршня ЯМЗ-240Б примерно такие же, как у поршня СМД-60, а зазор между гильзой цилиндра и юбкой поршня должен быть 0,19...0,21 мм. Для улучшения приработки с гильзой цилиндра юбку поршня покрывают слоем олова толщиной 0,003...0,006 мм. Поршень дизеля ЯМЗ-240Б устанавливают в цилиндр так, чтобы камера сгорания была смещена в сторону развала цилиндров.

Поршневые пальцы у обоих дизелей стальные, трубчатые, плавающего типа. Осевое перемещение пальца ограничивается пружинными стопорными кольцами 15. Для повышения износостойкости и прочности наружную поверхность пальца подвергают цементации на глубину 1,1...1,8 мм, затем закалке и отпуску. Пальцы по массе подбирают так, чтобы разница в пределах комплекта не превышала 5 г.

Поршневые кольца дизелей СМД-60 и ЯМЗ-240Б -- чугунные. Компрессионные кольца -- трапециевидного сечения. Угол наклона верхней торцевой поверхности равен 10°. Цилиндрическая наружная поверхность верхнего компрессионного кольца хромирована. Общая толщина хрома 0,12...0,20 мм, причем верхний слой хрома толщиной 0,03...0,05 мм --пористый. Этот слой создает хорошую и быструю приработку кольца по гильзе цилиндра и уменьшает трение между ними. Для улучшения съема излишков масла с поверхности гильзы цилиндров и более быстрой приработки к ней у второго и третьего компрессионных колец дизеля СМД-60 поверхность, прилегающая к гильзе (рабочая), имеет небольшую конусность (1,5°).

Маслосъемные кольца (в дизеле ЯМЗ-240Б) коробчатого сечения устанавливают с витым стальным расширителем, представляющим собой пружину. Он прилегает к задней стенке кольца и прижимает его к поверхности гильзы.

На дизеле СМД-60 маслосъемное кольцо 17 (рис. 1, б) --стальное, пластинчатое. Оно состоит из верхнего и нижнего, тонких колец, хромированных по наружной боковой поверхности, и стального тангенциального расширителя 22. Замки тонких колец и расширителя не должны совпадать между собой.

Замок у всех колец -- прямоугольный. Зазор в замке нового кольца, установленного в новую гильзу цилиндров, должен быть 0,45...0,75 мм.

Компрессионные кольца установлены в канавки поршня с небольшим зазором. Он считается нормальным, если перемещение кольца рукой вдоль поршня не ощущается, но оно свободно опускается в канавке под действием собственной массы при переводе поршня в горизонтальное положение. У маслосъемных колец зазор по высоте канавки --0,01...0,13 мм. Оно должно свободно перемещаться в канавке от небольшого усилия.

Шатуны у обоих дизелей представляют собой штампованную деталь из легированной стали примерно одинаковой конструкции. В отверстие верхней головки 9 шатуна запрессована бронзовая втулка 10. Стержень 1 шатуна -- двутаврового сечения.

По каналу внутри стержня 1 подводится масло в верхнюю головку шатуна для смазывания поверхностей втулки 10 и пальца 16. На поверхности втулки сделана кольцевая маслораспределительная канавка 11 Разъем нижней головки шатуна -- плоский косой, что дает возможность устанавливать и вынимать шатун в сборе с поршнем через гильзу цилиндров. Крышку 6 нижней головки шатуна крепят двумя болтами 4 с шайбами 5 и фиксируют двумя штифтами 2. Крышки шатунов невзаимозаменяемы. На нижней головке шатуна дизеля ЯМЗ-240Б нанесены метки в виде двухзначного числа, одинакового для обеих ее частей, и риски.

В нижние головки шатунов устанавливают сменные вкладыши 7 и 8. Для подачи смазки к поршневому пальцу отверстие во вкладыше 8 совпадает с отверстием в шатуне. Отверстие во вкладыше 7 выполнено для взаимозаменяемости его с вкладышем 8. Оба фиксируются от проворачивания и осевого перемещения выштампованными усами 3, входящими в пазы шатуна и крышки. Вкладыши шатунных подшипников СМД-60 изготовлены из сталеалюминиевой ленты, антифрикционный слой которой (сплав АО-6) содержит 6% олова. На этот слой нанесен тонкий приработочный слой. У дизеля ЯМЗ-240Б на стальную ленту нанесена свинцовистая бронза. При сборке шатуна болты 4 затягивают динамометрическим ключом. Момент их затяжки у дизеля СМД-60 240...260 Н * м, а зазор в подшипнике 0,09...0,15 мм; у дизеля ЯМЗ-240Б -- соответственно 200...220 Н*м и 0,10...0,14 мм.

Коленчатый вал дизеля СМД-60 -- стальной, четырехопорный, с тремя кривошипами, расположенными под углом 120° один к другому. На каждую шатунную шейку 13 (рис. 2) устанавливают два шатуна. Для повышения износостойкости коренные и шатунные шейки закаливают ТВЧ. Вал уравновешен шестью противовесами, отштампованными заодно со щеками 12, одним противовесом -- приливом 21 на маховике 1 и одним 18, зафиксированным шпонкой на переднем конце (носке) вала.

Шатунные шейки --полые. Полость 9 со стороны щек закрыта резьбовыми заглушками 8, которые застопорены шплинтами. В этих полостях масло подвергается дополнительной очистке под действием центробежных сил, а затем по маслозаборным трубкам поступает к трущимся поверхностям шатунных шеек и их подшипников.

На носке вала закреплены косозубая шестерня 16 привода масляного насоса, маслоотражатель 17 и шкив 20 с тремя ручьями для привода вентилятора, генератора и компрессора. Шкив установлен на шпонке и закреплен храповиком 19. Последний используют для поворота вала вручную. На заднем конце (хвостовике) вала шпонкой зафиксирована косозубая шестерня 3 привода механизма газораспределения, установлен маслоотражатель и с помощью болтов 27 закреплен стальной фланец 2 со шлицевым отверстием для вала отбора мощности (ВОМ).

Вкладыши коренных подшипников так же, как и шатунных, от проворачивания и осевого перемещения фиксируют усами и изготавливают из сталеалюминиевой ленты, антифрикционный слой которой -- сплав АО-20. В каждом верхнем вкладыше, устанавливаемом в постель блок-картера, имеется отверстие для подвода масла из канала в блок-картере к коренному подшипнику и кольцевая канавка, по которой масло через сверления в вале поступает в полость 9 шатунной шейки. В нижнем вкладыше, монтируемом в крышку подшипника, только одна кольцевая канавка. Вкладыши взаимозаменяемые.

Изношенные вкладыши коренных и шатунных подшипников заменяют новыми основного или ремонтного размера. Последние устанавливают, перешлифовав вал на новый размер. Ремонтных размеров вкладышей и соответствующих им размеров шеек вала -- четыре. Осевое перемещение вала ограничено полукольцами 5 из сталеалюминиевой ленты, из которых два верхних смонтированы на двух штифтах в торцевых расточках задней опоры, а два нижних--на торцах ее крышки. У нового дизеля осевой зазор между полукольцами и щеками 12 вала должен быть 0,12...0,34 мм, зазоры в коренных подшипниках --0,10...0,16 мм, а момент затяжки гаек подшипников -- 240...260 Н * м.

дизельный двигатель кривошипный шатунный механизм

Рис. 2. Коленчатый вал и маховик дизеля СМД-60:1 -- маховик; 2 -- фланец; 3 -- шестерня привода механизма газораспределения; 4 -- задняя коренная шейка; 5 -- полукольца осевой фиксации; б -- третья коренная шейка; 7 -- отверстие для вентиляции сцепления; 8 -- заглушка; 9 -- полость в шатунной шейке; 10 -- маслозаборная трубка; 11 -- вторая коренная шейка; 12 -- щека; 13 -- шатунная шейка; 14 -- площадка для метки размерной группы; 75 -- первая коренная шейка; 16 -- шестерня привода маслонасоса; 17 -- маслоотражатель; 18 -- передний противовес; 19 -- храповик; 20 - шкив; 21 -- прилив; 22 -- венец маховика; 23 -- шкала для установки угла опережения впрыскивания топлива; 24 -- метка для установки поршня в в. м. т.; 25 -- направляющий паз для дисков сцепления; 26 -- масленка; 27 и 29 -- болты; 28 -- шарикоподшипник.

Коленчатый вал дизеля ЯМЗ-240Б -- стальной, семиопорный, с шестью кривошипами, расположенными под углом 120° один к другому. На каждую шатунную шейку 5 (рис. 3, а) устанавливают два шатуна. Шейки вала закаливают ТВЧ. Коренные подшипники вала --роликовые. Их наружные кольца запрессованы в блок-картер и от осевых перемещений удерживаются стопорными кольцами (внутренние кольца отсутствуют). Ролики катятся непосредственно по беговым дорожкам на коренных шейках. Схема подачи масла к коренным и шатунным шейкам вала и дополнительная очистка масла в полостях шатунных шеек --такие же, как и у вала СМД-60.

На носке 7 вала установлены гаситель крутильных колебаний^** Крутильными называют колебания, возникающие в коленчатом валу под действием периодически изменяющихся крутящих моментов. Они вызывают в металле дополнительные внутренние напряжения. и упорный подшипник, а на хвостовике 9 -- ведущая шестерня 10 и маховик. От носка вала механизмом привода вспомогательных агрегатов отбирается мощность для привода вентилятора системы охлаждения и компрессора. Осевое перемещение вала (0,12...0,27 мм) ограничено бронзовыми кольцами упорного подшипника, корпус которого закреплен на переднем торце блок-картера.

Гаситель крутильных колебаний --жидкостный. Он необходим для снижения уровня крутильных колебаний и представляет собой стальной корпус 17 (рис. 4, б) с крышкой 16, внутри которого размещен чугунный маховик 19. В корпусе маховик центрируется по внутренней цилиндрической поверхности с диаметральным зазором 0,10...0,18 мм. Во избежание задиров в отверстие маховика запрессована бронзовая втулка 14. Радиальный зазор у цилиндрической поверхности и торцевые зазоры с каждой стороны маховика 19 -- 0,18...0,24 мм.

Через отверстия в крышке 16 зазоры в гасителе заполняют вязкой жидкостью (полиметилсилоксаном), после чего отверстия закрывают пробками 75. Крышку по наружному и внутреннему контурам и Пробки заваривают сплошным швом.

При вращении коленчатого вала энергия крутильных колебаний переходит в работу трения в тонком слое жидкости, находящемся между корпусом 17 и свободно расположенным в нем маховиком 19.

На корпусе 17 гасителя имеются метки с цифрами, указывающими номера цилиндров, у которых можно регулировать зазоры между торцом клапана и бойком коромысла, а также риски для установки угла опережения впрыскивания топлива.

Рис. 3. Коленчатый вал и гаситель крутильных колебаний дизеля ЯМЗ-240Б:а -- коленчатый вал; б -- гаситель крутильных колебаний; 1 -- носок; 2 -- канал для подвода смазки к шатунной шейке; 3, 6 и 8 -- заглушки; 4 -- полость в шатунной шейке; 5 -- шатунная шейка; 7 -- коренная шейка; 9 -- хвостовик; 10 -- ведущая шестерня; 11 -- шпонка; 12 -- роликоподшипники; 13 -- масляные каналы в коренной шейке; 14 -- втулка; 15 -- пробка; 16 -- крышка; 17 -- корпус; 18 -- полумуфта; 19 -- маховик; в -- коренные подшипники.

При износе вкладышей шатунных подшипников вал шлифуют до ремонтного размера. Предусмотрено шесть ремонтных размеров вкладышей и соответствующих им размеров шеек вала. Изношенные беговые дорожки коренных подшипников шлифуют на один из двух ремонтных размеров и меняют роликовые подшипники.

Полумуфта 18 (рис. 3, б), прикрепленная к торцу носка коленчатого вала болтами 16 (рис. 4) вместе с корпусом гасителя крутильных колебаний, соединена шлицами с валиком 3 и служит для привода вспомогательных агрегатов. Валик задним шлицевым концом входит в полумуфту 17 и таким же передним концом --в лицевое отверстие вала 14. Этот вал установлен на шарикоподшипниках 11 и 18 в корпусе 1, закрытом крышкой 10. На валу 14 шпонкой и гайкой 7 закреплена ступица 4, к фланцу которой прикреплен шкив вентилятора и компрессора.

Рис. 4. Привод вспомогательных агрегатов дизеля ЯМЗ-240Б:1 -- корпус; 2 и 6 -- уплотнительные кольца; 3 -- валик; 4 -- ступица; 5 -- заглушка; 7 и 15 -- гайки; 8 -- стопорная шайба; 9 -- сальник; 10 -- крышка; 11 и 18 -- шарикоподшипники; 12 -- распорная втулка; 13 -- передняя крышка блок-картера; 14 -- вал привода; 16 -- болт; 17 -- полумуфта.

Маховики обоих дизелей--чугунные. В СМД-60 он закреплен на фланце 2 (см. рис. 4) болтами 29 и имеет прилив (противовес) 21. В центральное отверстие маховика 1 запрессован шарикоподшипник 28 вала сцепления. Смазка к подшипнику подводится через масленку 26. На ободе маховика выполнены четыре направляющих паза 25 для выступов дисков сцепления. На наружную цилиндрическую поверхность маховика напрессован стальной зубчатый венец 22. В зацепление с ним при пуске входит ведущая шестерня редуктора пускового двигателя. По метке 24 и шкале 23 проверяют фазы газораспределения и угол опережения впрыскивания топлива.

У дизеля ЯМЗ-240Б маховик крепят болтами к ступице, напрессованной на хвостовик коленчатого вала. К ободу маховика прикреплен зубчатый венец, необходимый для пуска дизеля стартером и проворачивания вручную от шестерни механизма поворота, установленного на картере маховика с правой стороны. На маховике имеются 12 радиальных отверстий для поворота коленчатого вала специальным ломиком.

Возможные неисправности кривошипно-шатунного механизма

Признаками неисправности КШМ могут быть посторонние стуки и шумы, снижение мощности двигателя, увеличение расхода топлива и масла, увеличение дымности и вредных выбросов с отработавшими газами.

Стуки и шумы в двигателе возникают в результате износа деталей КШМ и увеличения зазоров между сопряженными деталями цилиндр -- поршень, палец -- поршень -- шатун, коленчатый вал -- подшипники и др. Это влечет выход из строя цилиндра и поршня, выплавление антифрикционного сплава подшипников (двигатель «застучал»). Стуки, характеризующие износ подшипников, определяют на слух, приставляя к стенке блока стетоскоп (рис. 5, а, б). Износ шатунных подшипников определяют стетоскопом по стуку в области нижнего обреза гильз, коренных подшипников -- в месте расположения оси коленчатого вала 70 (рис. 5, в). Эту диагностику проводят при резком изменении частоты вращения двигателя.

Характерным признаком увеличения зазоров в подшипниках коленчатого вала также может быть постепенное падение давления масла в смазочной системе.

Падение мощности, повышение расхода топлива и масла, дымление из сапуна свидетельствуют о прорыве отработавших газов из цилиндра в картер и о попадании масла в камеру сгорания. Это происходит при закоксовывании (пригорании) поршневых колец.

Появление сизого дыма свидетельствует об износе компрессионных колец и цилиндра с поршнем. Кроме того, попадание масла в камеру сгорания вызывает увеличение концентрации основных токсичных компонентов в отработавших газах. Для поддержания двигателей в работоспособном состоянии применяют планово-предусмотрительную систему (ППС) технического обслуживания (ТО) и ремонта. Назначение этой системы: систематический контроль условий эксплуатации; предупреждение преждевременного износа деталей; выявление неисправностей, дефектов и их устранение; проверка контрольно-измерительных приборов, предохранительных устройств и т. д.

Рис. 5. Приборы для первичной оценки технического состояния двигателя:а, б -- стетоскопы; в -- зоны прослушивания стуков двигателя; г -- компрессометры; 1 -- стержень; 2 -- мембрана; 3 -- трубки; 4 -- наконечники; 5 -- пружинный охват; 6-- телефон; 7, 8, 9, 11 -- зоны прослушивания стуков клапанов, поршневых пальцев, коренных подшипников, шатунных подшипников; 10-- коленчатый вал; 12 -- манометр; 13 -- упругие наконечники; 14 -- рукоятка

Система ТО тракторов, в том числе и их двигателей, включает в себя ежесменное техническое обслуживание (ЕТО), техническое обслуживание № 1 (ТО-1), проводимое через 60 мото-ч, № 2 (ТО-2) -- через 240, № 3 (ТО-3) -- через 960 мото-ч. При необходимости проводят текущий и капитальный ремонты.

Система ТО автомобильных двигателей включает в себя ЕТО, ТО-1 (через 5...10 тыс. км пробега), ТО-2 (через 10...20 тыс. км пробега), текущий и капитальный ремонты.

Заводы-изготовители в инструкциях по эксплуатации оговаривают перечень работ по каждому ТО и правила их выполнения.

Кроме проведения технических обслуживании, в процессе эксплуатации ДВС необходимо соблюдать требования стандартов и технических условий по использованию топлив и масел, поддерживать во время работы двигателя оптимальные тепловые и нагрузочные режимы и т. д.

Литература

1. Акимов А.П. и др. Учебник тракториста-машиниста второго класса/А.П. Акимов, Б.М Гельман, АМ. Гуревич; Под ред. А.М. Гуревича. -- М.: Агропромиздат, 1985.--367 с, ил.

2. Богатырев А.В., Лехтер В.Р. Тракторы и автомобили/Под ред. А.В. Богатырева. -- М.: КолосС, 2005. --400 с: ил.

Размещено на Allbest