Устройство и работа кшм двигателя камаз 740
Назначение, устройство и работа кривошипно-шатунного механизма двигателя КамАЗ-740 и ВАЗ-2105.
Конструктивные особенности элементов этих двигателей.
Назначение, устройство и работа газораспределительного механизма двигателя КамАЗ-740 и ВАЗ-2105.
Конструктивные особенности элементов этих двигателей.
Система смазки двигателей ЯМЗ-236 и ВАЗ-2101
Назначение, классификация, устройство и работа. Конструктивные особенности ее узлов и элементов
6. Система охлаждения двигателей ЗИЛ-130 и ВАЗ-2106.
Назначение, классификация, устройство и работа. Конструктивные особенности ее узлов и элементов
Система питания карбюраторных двигателей ЗМЗ-53 и ВАЗ-2108
Назначение, устройство и принцип работы. Узлы и элементы, используемые в системе питания этих карбюраторных двигателей: карбюратор, топливный насос, топливные фильтры и т.д.
Система впрыска легкого топлива (инжектор) двигателя ЗМЗ-406 автомобиля ГАЗ-3110.
Назначение, классификация, устройство и его работа. Устройство и работа узлов и элементов систем впрыска легкого топлива
Система питания дизельного двигателя КамАЗ-740 и ЯМЗ-236.
Назначение, устройство и принцип работы. Устройство и работа узлов и элементов системы питания этих двигателей: топливный насос высокого давления, топливоподкачивающий насос, форсунки, топливные фильтры и т.д.
Система питания двигателя от сжатого природного газа.
Назначение, общее устройство и работа от сжатого природного газа. Устройство и работа узлов и элементов системы питания двигателя от сжатого природного газа: газовые баллоны, газовые редукторы низкого и высокого давления, вентили: расходные, наполнительные, контрольные; карбюраторы-смесители и т.д.)
Система питания двигателя от сжиженного нефтяного газа.
Назначение, общее устройство и работа от сжиженного нефтяного газа. Устройство и работа узлов и элементов системы питания двигателя от сжиженного нефтяного газа: газовые баллоны, газовые редукторы низкого и высокого давления, вентили: расходные, наполнительные, контрольные; карбюраторы-смесители и т.д.
Система впуска свежего заряда и выпуска отработавших газов двигателей ЯМЗ-236 и ВАЗ-2105.
Назначение, общее устройство и работа. Устройство и работа узлов и элементов системы впуска свежего заряда и выпуска отработавших газов этих двигателей: воздушные фильтры, впускной и выпускной коллекторы, глушители, нейтрализаторы отработавших газов, турбокомпрессор
Фрикционное сцепление автомобилей КамАЗ-4310 и ВАЗ-2108.
Назначение, классификация. Устройство и работа этих сцеплений. Устройство и работа привода этих сцеплений
14. Гидротрансформатор автобуса ЛиАЗ.
Назначение, устройство и работа гидромуфты и гидротрансформатора
Механическая коробка передач автомобилей КамАЗ-4310 и ВАЗ-2109.
Назначение, классификация, работа этих коробок. Элементы и узлы этих коробок передач
16. Гидродинамическая коробка передач автобуса ЛиАЗ.
Назначение, устройство и работа
17. Раздаточная коробка автомобиля МАЗ-509 и ЗИЛ-130.
Назначение и классификация. Работы узлов и элементов раздаточной коробки
Карданная передача автомобиля ЗИЛ-130 и МАЗ-509.
Назначение и классификация. Устройство и работа шарниров равных и неравных угловых скоростей
19. Ведущие мосты автомобиля МАЗ-509 и ВАЗ-2105.
Назначение, классификация. Устройство и работа узлов и элементов ведущих мостов
Управляемый мост автомобиля МАЗ-509 и ГАЗ-3110.
Назначение, классификация. Устройство и работа узлов и элементов управляемых мостов
21. Несущая система автомобиля ЗИЛ-130 и ГАЗ-3110.
Назначение и классификация. Устройство узлов и элементов несущей системы этих автомобилей. Отопление, вентиляция и кондиционирование этих автомобилей
22. Колеса автомобиля ЗИЛ 130 и ГАЗ-3110.
Назначение и классификация. Элементы колеса: шина, обод, соединительный элемент и ступица; их конструктивные и эксплуатационные характеристики
Подвеска автомобилей ЗИЛ-130 и ГАЗ-3110.
Назначение и классификация. Элементы этих подвесок: направляющее, упругое, гасящее и стабилизирующее устройства
Рулевое управление автомобиля МАЗ-509 и ГАЗ-3110.
Назначение и классификация. Рулевые механизмы и рулевые приводы. Рулевые усилители. Рулевая трапеция: назначение, и классификация
Тормозная система автомобиля КамАЗ-4310 и ГАЗ-3110.
Назначение и классификация. Устройство и работа тормозных механизмов этих автомобилей
Гидропривод тормозов автомобиля ГАЗ-3110.
Назначение и классификация. Устройство и работа узлов и элементов гидропривода. Преимущества и недостатки гидропривода
Стояночная тормозная система.
Назначение, устройство и работа узлов и элементов системы. Вспомогательная тормозная система. Горный тормоз.
Тягово-сцепное устройство автомобиля ЗИЛ-130 и ГАЗ 3110.
Назначение, устройство и работа
29. Турбокомпрессор.
Назначение, виды, устройство и работа
30. Кузов и кабина автомобиля.
Назначение, виды, устройство кузова легкового автомобиля и автобуса; назначение, виды, устройство кузова и кабины грузового автомобиля
Преподаватель Артемьев Д.Н.
Рассмотрено на заседании комиссии
Пр. № 5 от «10» января 2010г.
Зам.директора по учебной, методической и воспитательной работе
по междисциплинарному экзамену для выпускников специальности
190604 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта
Классификация и типы подвижного состава.
Маркировка автобусов, легковых и грузовых автомобилей, классификация.
Классификация и типы специального подвижно состава.
Маркировка специального и специализированного подвижного состава, классификация.
Общее устройство автомобиля.
Устройство автомобиля, системы и механизмы.
4. Двигатель внутреннего сгорания.
Классификация ДВС. Назначение, общее устройство.
Рабочий цикл четырёхтактного карбюраторного двигателя.
Рабочий цикл, такты: впуск, сжатие, расширение, выпуск.
Рабочий цикл четырёхтактного дизельного двигателя.
Рабочий цикл, такты: впуск, сжатие, расширение, выпуск.
Преимущества и недостатки карбюраторных двигателей по сравнению с дизелями.
Преимущества и недостатки многоцилиндровых двигателей по сравнению с одноцилиндровым.
Параметры и показатели ДВС
Ход поршня, диаметр поршня, объём камеры сгорания, рабочий объём цилиндра, полный объём цилиндра, степень сжатия, мощность двигателя, литровая мощность.
Порядок работы двигателя.
Порядок работы четырёхцилиндрового, шестицилиндрового рядного и V-образного, восьмицилиндрового двигателя.
Индикаторная диаграмма дизельного двигателя.
Свёрнутая индикаторная диаграмма, основные точки, процессы.
Индикаторная диаграмма карбюраторного двигателя.
Свёрнутая индикаторная диаграмма, основные точки, процессы.
Отличия процесса сгорания карбюраторного двигателя по сравнению с дизельным двигателем.
Способы повышения мощности двигателя.
Конструктивные способы, энергетические способы, форсирование двигателя.
Тепловой баланс двигателя.
Анализ уравнения теплового баланса двигателя; влияние на тепловой баланс частоты вращения коленчатого вала двигателя, нагрузки на двигатель, степени сжатия, угла опережения зажигания.
16. Особенности смесеобразования в дизельном двигателе.
Этапы протекания смесеобразования; факторы, влияющие на процесс смесеобразования в дизельном двигателе.
17. Особенности смесеобразования в карбюраторном двигателе.
Этапы протекания смесеобразования; факторы, влияющие на процесс смесеобразования в карбюраторном двигателе.
Типы распылителей форсунок дизельного двигателя и камер сгорания.
Типы распылителей и камер сгорания, способы смесеобразования: объёмное, плёночное и объёмно-пленочное.
Внешняя скоростная характеристика двигателя.
Цель, условия, основные параметры и показатели. График зависимости мощности, расхода топлива и крутящего момента от скорости автомобиля.
Кинематика кривошипно-шатунного механизма.
Кинематические схемы КШМ; кинематика поршня: графики перемещения, скорости и ускорения.
Уравновешивание двигателя.
Способы уравновешивания многоцилиндровых двигателей, принципы уравновешивания одноцилиндрового двигателя.
Устройство и работа кшм двигателя камаз 740
Кривошипно-шатунный механизм служит для восприятия давления газов в такте рабочего хода и преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала. Он состоит из блока цилиндров, гильз и головок цилиндров, поршней с кольцами и поршневыми пальцами, шатунов, коленчатого вала, коренных и шатунных подшипников и маховика.
Блок цилиндров представляет собой жесткую моноблочную V-образную конструкцию, отлитую из легированного серого чугуна как одно целое с верхней частью картера. Высокая жесткость блока обеспечивается разделением картерного пространства на отдельные отсеки поперечными перегородками с силовым оребрением и низким расположением плоскости разъема верхней половины картера с масляным поддоном (значительно ниже оси коленчатого вала).
В верхней части блока под углом 90° расположены два ряда цилиндровых гнезд под вставные «мокрые» гильзы с привалоч-ными поверхностями под головки цилиндров. Левый ряд цилиндров смещен относительно правого вперед на 29,5 мм, что вызвано установкой двух нижних головок шатунов на общую шатунную шейку коленчатого вала.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
По всей высдте цилиндров сделаны протоки для охлаждающей жидкости, благодаря чему обеспечивается интенсивный отвод тепла от гильз цилиндров, улучшая охлаждение поршней и поршневых колец. Водяные рубашки блока цилиндров и головок блока сообщаются через специальные отверстия в прилегающих плоскостях, уплотняемых резиновыми кольцами.
В картерной части блока имеется система каналов для подвода масла из центральной магистрали к подшипникам коленчатого и распределительного валов, деталям привода механизма газораспределения, фильтру очистки масла, центробежному фильтру и компрессору.
Гнезда в блоке под коренные вкладыши растачиваются вместе с крышками коренных опор, поэтому они невзаимозаменяемы и устанавливаются в строго фиксированном положении. Картерная часть блока соединена с крышками коренных опор поперечными болтами-стяжками.
К переднему торцу блока цилиндров прикреплена крышка, к заднему — картер маховика, снизу блок закрыт поддоном, который одновременно служит емкостью для системы смазки двигателя.
Гильзы цилиндров «мокрого» типа легкосъемные, изготовлены из специального чугуна с перлитной структурой центробежным литьем и объемно закалены токами высокой частоты для повышения износостойкости. Внутренняя поверхность гильзы обработана плосковершинным хонингованием для получения редкой сетки впадин и площадок под углом к оси гильзы. Такая обработка способствует удержанию масла во впадинах и лучшей прирабатываемости гильзы.
Центрирование гильзы в гнездах блока осуществляется при помощи верхнего и нижнего наружных обработанных поясов. В верхней части гильза имеет упорный бурт с выступами для установки на упорный торец блока цилиндров и надежного уплотнения газового стыка с головкой цилиндра.
Водяная полость между блоком и гильзой уплотнена резиновыми кольцами круглого сечения: в верхней части одно кольцо установлено под буртом в проточке гильзы, в нижней части два кольца — в проточках блока.
Головки цилиндров (рис. 2.6), отдельные на каждый цилиндр, изготовлены из алюминиевого сплава. Они имеют водяные полости, сообщающиеся с полостями блока, впускные и выпускные каналы, вставные седла и направляющие втулки клапанов.
Стык головки цилиндра с блоком уплотняется двумя типами прокладок. Формованные резиновые прокладки уплотняют перепускные отверстия для воды и масла, а также стык головки с блоком по контуру. Стальная прокладка, деформируемая стальным упорным кольцом, запрессованным в головку на нижней плоскости, — газовый стык.
Рис. 2.6. Головка цилиндра с клапанами в сборе:
1 —головка цилнндра; 2 — прокладка крышки головки; 3 — болт крепления крышки; 4 — крышка головки цилиндра; б— болт кропления головки; 6 — втулка прокладки патрубка; 7—уплотнительное кольцо газочого стыка; 8 — выпускной клапан; 9 — седло клапана; J8— направляющая втулка клапана; 11 — шайба пружин клапана; 12 — наружная и внутренняя пружины клапана; 13 — тарелка пружин клапана; 14 — втулка тарелки; 15 — сухарь клапана; 16 — уплотнительная манжета; 17 — впускной клапан
В головках цилиндров размещены клапанный механизм и форсунка. Клапанный механизм головки закрыт алюминиевой крышкой, уплотненной прокладкой. Чугунные седла и металлокера-мические направляющие втулки клапанов растачиваются после их запрессовки в головку. Со Стороны привалочной плоскости каждой головки выполнены два отверстия, в которые при сборке двигателя входят запрессованные в блок фиксирующие штифты. Каждая головка крепится к блоку цилиндров четырьмя болтами. Отверстия под болты выполнены в специальных бобышках, сделанных в боковых стенках водяной рубашки.
Впускной и выпускной каналы расположены в противоположных боковых стенках головки. Впускной канал имеет тангенциальный профиль, обеспечивающий вихревое движение воздуха в цилиндре, улучшение смесеобразования и ускорение процесса сгорания впрыскиваемого топлива. Гнездо под форсунку расположено со стороны иыпуска под углом к оси цилиндра.
Поршни (рис. 2.7) изготовлены из высококремнистого алюминиевого сплава. Применение алюминиевого сплава улучшает теплоотдачу и уменьшает массу поршней, а следовательно, и инерционные силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме из-за неравномерного движения поршней.
Рис. 2.7. Поршень с шатуном:
1 — масдо.съемное кольцо в оборе;, 2, — витой пружинный, расширитель; 3 — чугунное кольцо; 4 — компрессионное кольцо; 5 — стопорное кольцо поршневого пальца; 6 — поршень; 7 — втулка шатуна; 8 — шатун; 9болт крепления крышки шатуна; 10 — крышка, шатунного подшипника; 11 — вкладыш нижней головки шатуна
В толстостенном днище поршня выполнена открытая тороидальная камера сгорания, а в головке поршня — три канавки под поршневые кольца. Верхняя канавка, наиболее нагруженная, имеет вставку из жаропрочного чугуна.
Боковая поверхность поршня по высоте бочкообразная (диаметр головки поршня меньше диаметра юбки). В поперечном сечении юбка имеет форму эллипса, причем большая ось эллипса расположена в плоскости, перпендикулярной к оси пальца. Такая конструкция поршня обеспечивает практическую независимость зазора между поршнем и гильзой, в плоскости движения шатуна от теплового состояния двигателя и тем самым предотвращает заклинивание поршня при работе прогретого двигателя.В то же время вследствие эллиптичности поршня при работе непрогретого двигателя снижается шум благодаря уменьшенному зазору между поршнем и стенкой Цилиндра в направлении действующей на поршень боковой силы от шатуна..
На поверхность юбки поршня нанесено коллоидно-графитовое покрытие для улучшения приработки поршня к гильзе.
Внутренняя форма поршня обеспечивает равномерное распределение тепла от днища к юбке. Кольцевое утолщение на нижней внутренней стороне юбки увеличивает жесткость поршня и обеспечивает возможность члстичного срезания этого утолщения для подгонки поршней по массе.
Нижняя канавка под маслосъемное кольцо имеет отверстия по всей окружности для отвода масла, снимаемого кольцом с поверхности цилиндра.
На каждом поршне устанавливаются два компрессионных и одно маслосъемное кольца. Компрессионные кольца изготовлены из чугуна с шаровидным графитом. Рабочая поверхность наиболее нагруженного верхнего компрессионного кольца покрыта слоем хрома, нижнего — слоем молибдена. Маслосъемное кольцом сборной конструкции. Оно состоит из чугунного кольца коробчатого сечения с хромированной рабочей поверхностью и витого пружинного расширителя. Хромирование колец повышает их износостойкость.
Поршень с шатуном соединен пустотелым пальцем плавающего типа, осевое перемещение которого в поршне ограничивается двумя пружинными стопорными кольцами.
Шатуны стальные, двутаврового сечения. Нижняя головка шатуна разъемная. Для точной посадки вкладышей подшипника нижнюю головку шатуна окончательно обрабатывают в сборе с крышкой, вследствие чего крышки шатунов невзаимозаменяемые. На крышке и шатуне нанесены метки спаренности в виде трехзначных порядковых номеров. Кроме того, на крышке шатуна выбит порядковый номер цилиндра.
Подшипниками скольжения в верхней головке шатуна служат биметаллические неразъемные втулки с рабочим бронзовым слоем; в нижней головке шатуна — съемные взаимозаменяемые вкладыши. Крышка нижней головки шатуна крепится гайками на двух болтах, запрессованных в боковые выступы верхней головки шатуна. На каждой шатунной шейке коленчатого вала устанавливается по два шатуна.
Коленчатый вал (рис. 2.8) изготовлен из высокоуглеродистой стали методом горячей штамповки и упрочнен азотированием и закалкой токами высокой частоты шатунных и коренных шеек. Он имеет пять коренных опор и четыре шатунные шейки, которые связаны между собой щеками. В шатунных шейках вала выполнены полости, закрытые заглушками. В полостях масло подвергается дополнительной центробежной очистке. Полости шатунных шеек сообщаются наклонными отверстиями, просверленными в щеках вала, с поперечными каналами в коренных шейках.
На щеках, носке и хвостовике коленчатого вала имеются противовесы системы уравновешивания: на щеках они выполнены как одно целое с коленчатым валом, на носке и хвостовике напрессованы при сборке и фиксируются сегментной шпонкой.
На носке коленчатого вала установлена ведущая шестерня привода масляного насоса, на хвостовике — распределительная шестерня в сборе с маслоотражателем. В торцевой части носка коленчатого вала имеется отверстие для установки полумуфты отбора мощности, в торцевой части хвостовика — два отверстия для запрессовки штифтов фиксации маховика, осевое отверстие для опорного подшипника первичного вала коробки передач и резьбовые отверстия для болтов крепления маховика.
Рис. 2.8. Коленчатый вал:
1 — полумуфта отбора мощности; 2— стопорная шайба носка коленчатого вала: 3 — передний противовес; 4 — ведущтя шестерня привода масляного насоса; 5 — заглушка полости шатунной шейки; б — задний маслоотражатель; 7 — распределительная шестерня: 8 — задний противовес; 9 — полукольца упорного подшипника коленчатого вала’, 10 — крышка коренного подшипника коленчатого вала; 11 — вкладыш коренного подшипника коленчатого вала
От осевых смещений вал фиксируется четырьмя упорными ста-леалюминиевыми полукольцами, установленными в выточках блока и крышки задней коренной опоры.
Уплотнение коленчатого вала осуществляется самоподжимным сальником, запрессованным в картер маховика, и маслоотражателем.
Вкладыши коренных и шатунных подшипников коленчатого вала изготовлены из стальной ленты, покрытой слоем свинцовистой бронзы и тонким слоем свинцовистого сплава. Верхние и нижние вкладыши коренных подшипников коленчатого вала невзаимозаменяемы. Верхние вкладыши коренных подшипников отличаются от нижних наличием отверстий для подвода масла и кольцевой канавки для его распределения. Верхние и нижние вкладыши шатунных подшипников коленчатого вала и нижней головки шатуна взаимозаменяемы.
Для предотвращения от проворачивания и осевых перемещений вкладышей в гнездах на краях постелей вкладышей выдавлены кромки, которые входят в соответствующие пазы, выполненные в постелях блока и крышках коренных и шатунных подшипников.
Рис. 2.9. Маховии:
1 — аубчатый венец маховика; 2 — фиксатор маховика в сборе; 3— болт крепления маховика; 4 — упорное пружинное кольцо; 5 — установочная втулка маховика; 6— манжета первичного вала
Маховик (рис. 2.9) отлит из специального серого чугуна. Он крепится к заднему торцу коленчатого вала восемью болтами из легированной стали. Точная фиксация маховика на коленчатом валу достигается при помощи двух установочных штифтов, запрессованных в торец коленчатого вала. На обработанную цилиндрическую поверхность маховика напрессован зубчатый венец, предназначенный для соединения с шестерней вала стартера при пуске двигателя. На заднем торце маховика устанавливается сцепление. Для проведения регулировок двигателя на маховике имеются паз под фиксатор маховика и отверстия для проворачивания коленчатого вала ломиком.
Кривошипно-шатунный механизм двигателя Камаза 740-10
1. Общее устройство и техническая характеристика двигателя КамАЗа 740.10 3
2. Устройство кривошипно-шатунного механизма 5
3. Разборка, ремонт и сборка шатунно-поршневой группы 15
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 24
ВВЕДЕНИЕ
Акционерное общество (АО) КамАЗ выпускает автомобили с колесными формулами 6×4, 4×2 и 6×6, различающиеся мощностными, размерными и весовыми параметрами. Массовое производство автомобилей семейства КамАЗ и их поступление в автотранспортный комплекс страны началось в 1976 г. В ходе производства совершенствовалась конструкция автомобилей и их составных частей, повышалось их качество, накапливался и изучался передовой опыт эксплуатации и ремонта.
В данной курсовой работе подробно описана конструкция кривошипно-шатунного механизма в двигатели 740.10 автомобиля КамАЗ. Техническая характеристика двигателя приведена в табл.1. По своим экологическим показателям двигатель 740.10 соответствуют требованиям правил ЕЭК ООН уровня EVRO-2. Приведены все необходимые рекомендации завода-изготовителя по регулировкам двигателя и его систем, основным неисправностям, методам их обнаружения и устранения.
Целью курсовой работы является изучение устройства кривошипно-шатунного механизма двигателя КамАЗа 740.10
1. Общее устройство и техническая характеристика двигателя КамАЗа 740.10
На автомобилях КамАЗ устанавливаются восьмицилиндровые, V-образные, четырехтактные дизели модели 740 с жидкостным охлаждением.
Блок-картер двигателя отлит из чугуна и снизу закрыт штампованным поддоном. В расточках блоков установлены гильзы цилиндров «мокрого» типа. Сверху гильзы закрыты индивидуальными головками. Механизм газораспределения верхнеклапанный. В нижней части развала блока установлен распределительный вал. Под ним в коренных опорах — коленчатый вал.
В передней части блока с коленчатым валом установлена гидромуфта привода вентилятора. С правой стороны блока крепятся центробежный фильтр очистки масла, масляный фильтр, маслозаливная горловина и щуп для контроля уровня масла в поддоне. С левой стороны нижней части блока установлен электростартер [3, с.25].
С наружной стороны боковых поверхностей головок цилиндров крепятся выпускные трубопроводы, с внутренней стороны — впускные трубопроводы и водоотводящие трубы. Сверху к впускным трубопроводам крепится фильтр тонкой очистки топлива. На передних концах водоотводящих труб установлены термостаты системы охлаждения двигателя.
В развале блок-картера размещены топливный насос высокого давления, компрессор и насос гидроусилителя рулевого управления.
Указанные конструктивные решения, а также применение автоматической гидромуфты в приводе вентилятора и двух термостатов в системе охлаждения, эффективная очистка масла, топлива и воздуха обеспечивают высокую долговечность деталей и узлов двигателя.
Основные параметры двигателя модели 740.10 приведены в технической характеристике (табл.1)
Кривошипно-шатунный механизм
Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение (например, во вращательное движение коленчатого вала в двигателях внутреннего сгорания), и наоборот. Детали КШМ делят на две группы, это подвижные и неподвижные детали:
- Подвижные: поршень с поршневыми кольцами, поршневой палец, шатун, коленчатый вал с подшипниками или кривошип, маховик.
- Неподвижные: блок цилиндров (является базовой деталью двигателя внутреннего сгорания) и представляет собой общую отливку с картером, головка цилиндров, картер маховика и сцепления, нижний картер (поддон), гильзы цилиндров, крышки блока, крепежные детали, прокладки крышек блока, кронштейны, полукольца коленчатого вала.
Содержание
- 1 Принцип действия
- 2 Типы и виды КШМ
- 3 История
- 3.1 В природе
- 3.2 В Римской империи
- 4 Уравнения движения поршня (для центрального КШМ)
- 4.1 Определения
- 4.2 Угловая скорость
- 4.3 Отношения в треугольнике
- 5 Уравнения по отношению к угловому положению кривошипа (для центрального КШМ)
- 5.1 Положение
- 5.2 Скорость
- 5.3 Ускорение
- 6 Пример графиков движения поршня
- 7 Применение
- 8 См. также
- 8.1 Другие способы преобразования вращательного движения в прямолинейное
- 9 Примечания
- 10 Литература
- 11 Ссылки
Принцип действия [ править | править код ]
Прямая схема: Поршень под действием давления газов совершает поступательное движение в сторону коленчатого вала. С помощью кинематических пар «поршень-шатун» и «шатун-вал» поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал состоит из:
- шатунных шеек
- коренных шеек
- противовеса
Обратная схема: Коленчатый вал под действием приложенного внешнего крутящего момента совершает вращательное движение, которое через кинематическую цепь «вал-шатун-поршень» преобразуется в поступательное движение поршня.
Типы и виды КШМ [ править | править код ]
- Центральный КШМ, у которого ось цилиндра пересекается с осью коленчатого вала.
- Смещенный КШМ, у которого ось цилиндра смещена относительно оси коленчатого вала на величину а;
- V-образный КШМ (в том числе с прицепным шатуном), у которого два шатуна, работающие на левый и правый цилиндры, размещены на одном кривошипе коленчатого вала.
По соотношению хода и диаметра поршня различают:
- короткоходные [1] (S/D 1) КШМ.
В автомобильных высокооборотистых ДВС преобладает короткоходная схема.
По наличию бокового усилия на гильзе КШМ бывает:
- тронковый[2] (с боковым усилием);
- крейцкопфный[3] (разгруженный поршень);
История [ править | править код ]
В природе [ править | править код ]
Задние конечности кузнечиков представляют собой кривошипно-шатунный механизм с неполным оборотом.
Бедро и голень человека и роботов-андроидов тоже представляют собой кривошипно-шатунный механизм с неполным оборотом.
В Римской империи [ править | править код ]
Самые ранние свидетельства появления на машине рукоятки в сочетании с шатуном относятся к пилораме из Иераполиса, 3-й век нашей эры, римский период, а также византийским каменным пилорамам в Герасе, Сирии и Эфесе, Малая Азия (6-й век нашей эры). [4] Ещё одна такая пилорама возможно существовала во 2 веке н. э. в римском городе Августа-Раурика (современная Швейцария), где был найден металлический кривошип. [5]
Уравнения движения поршня (для центрального КШМ) [ править | править код ]
Определения [ править | править код ]
l — длина шатуна (расстояние между шатуннопоршневой осью и кривошипношатунной осью)
r — радиус кривошипа (расстояние между кривошипношатунной осью и центром кривошипа, то есть половина хода поршня
A — угол поворота кривошипа (от «верхней мёртвой точки» до «нижней мёртвой точки»)
x — положение шатуннопоршневой оси (от центра кривошипа вдоль оси цилиндра)
v — скорость шатуннопоршневой оси (от центра кривошипа вдоль оси цилиндра)
a — ускорение шатуннопоршневой оси (от центра кривошипа вдоль оси цилиндра)
ω — угловая скорость кривошипа в радианах в секунду (рад/сек)
Угловая скорость [ править | править код ]
Угловая скорость кривошипа в оборотах в минуту (RPM):
ω = 2 π ⋅ R P M 60 
Отношения в треугольнике [ править | править код ]
Как показано в диаграмме, центр кривошипа, кривошипношатунная ось и шатуннопоршневая ось образуют треугольник NOP.
Из теоремы косинусов следует, что:
l 2 = r 2 + x 2 − 2 ⋅ r ⋅ x ⋅ cos A
Уравнения по отношению к угловому положению кривошипа (для центрального КШМ) [ править | править код ]
Уравнения, которые описывают циклическое движение поршня по отношению к углу поворота кривошипа.
Примеры графиков этих уравнений показаны ниже.
Положение [ править | править код ]
Положение относительно угла кривошипа (преобразованием отношений в треугольнике):
l 2 − r 2 = x 2 − 2 ⋅ r ⋅ x ⋅ cos A l 2 − r 2 = x 2 − 2 ⋅ r ⋅ x ⋅ cos A + r 2 [ ( cos 2 A + sin 2 A ) − 1 ] l 2 − r 2 + r 2 − r 2 sin 2 A = x 2 − 2 ⋅ r ⋅ x ⋅ cos A + r 2 cos 2 A l 2 − r 2 sin 2 A = ( x − r ⋅ cos A ) 2 x − r ⋅ cos A = l 2 − r 2 sin 2 A x = r cos A + l 2 − ( r sin A ) 2
Скорость [ править | править код ]
Скорость по отношению к углу поворота кривошипа (первая производная взята, используя правило дифференцирования сложной функции):
x ′ = d x d A = − r sin A + ( 1 2 ) . ( − 2 ) . r 2 sin A cos A l 2 − r 2 sin 2 A = − r sin A − r 2 sin A cos A l 2 − r 2 sin 2 A
Ускорение [ править | править код ]
Ускорение относительно угла кривошипа (вторая производная взята, используя правило дифференцирования сложной функции и частное правило):
x ″ = d 2 x d A 2 = − r cos A − r 2 cos 2 A l 2 − r 2 sin 2 A − − r 2 sin 2 A l 2 − r 2 sin 2 A − r 2 sin A cos A . ( − 1 2 ) ⋅ ( − 2 ) . r 2 sin A cos A ( l 2 − r 2 sin 2 A ) 3 = − r cos A − r 2 ( cos 2 A − sin 2 A ) l 2 − r 2 sin 2 A − r 4 sin 2 A cos 2 A ( l 2 − r 2 sin 2 A ) 3
Пример графиков движения поршня [ править | править код ]
График показывает x, x’, x» по отношению к углу поворота кривошипа для различных радиусов кривошипа, где L — длина шатуна (l) и R — радиус кривошипа (r):
Анимация движения поршня с шатуном одинаковой длины и с кривошипом переменного радиуса на графике выше:
Применение [ править | править код ]
Кривошипно-шатунный механизм используется в двигателях внутреннего сгорания, поршневых компрессорах, поршневых насосах, швейных машинах, кривошипных прессах, в приводе задвижек некоторых квартирных и сейфовых дверей. Также кривошипно-шатунный механизм применялся в брусовых косилках.
