Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала и передачи крутящего момента на трансмиссию. Он состоит из неподвижных (блока цилиндров, головки цилиндров, картера, поддона картера) и подвижных (поршней с пальцами и кольцами, шатунов, коленчатого вала с подшипниками, маховика) деталей.

Конструктивные особенности деталей кривошипно-шатунного механизма. Блок цилиндров двигателей ВАЗ и МеМЗ отливают вместе с цилиндрами (рис. 8, а, стр. 28), внутренние поверхности которых обрабатывают шлифованием. Пространство между внутренней поверхностью стенок блока и цилиндрами образует рубашку охлаждения 7, заполняемую жидкостью для охлаждения цилиндров. В поперечных перегородках нижней части картера блока расположены пять опор 1 коренных шеек коленчатого вала с крышками И. Снизу картер блока закрывается поддоном 10 с прокладкой 9, в котором помещается необходимый запас масла для смазочной системы. Торцовая часть блока, в которой размещают детали привода распределительного вала, закрывается крышками.





На двигателях УЗАМ-331 и 412 блок цилиндров (рис. 8, б) с картером 8 отливается отдельно от цилиндров. Цилиндрами являются легкосъемные чугунные гильзы 15, устанавливаемые в гнездах 16 блока с уплотнительными кольцами 13.

Головка блока цилиндров отливается из алюминиевого сплава и является общей для всех цилиндров. В ней размещаются: снизу — верхние стенки камер сгорания, сверху — распределительный вал с клапанным механизмом, сбоку имеются резьбовые отверстия для установки свечей зажигания. Двойные стенки головки образуют пространство, соединенное с рубашкой охлаждения блока цилиндров, по которому циркулирует охлаждающая жидкость. Головка крепится к блоку цилиндров болтами или шпильками с гайками. Для уплотнения стыка между головкой и блоком цилиндров устанавливается металло-асбестовая прокладка 6. Головка цилиндров закрывается стальной штампованной (двигатели ВАЗ-2105, -2106) или алюминиевой (остальные двигатели) крышкой 4 с уплотнительной прокладкой 5.

Поршни 4 (рис. 9, стр. 29) отливаются из алюминиевых сплавов. Днище поршня образует нижнюю стенку камеры сгорания и воспринимает давление газов при их расширении. В головке поршня выполнены цилиндрические канавки, в которые устанавливают поршневые кольца 6 (рис. 9, а). Вследствие неодинакового расширения головки и юбки поршня (головка больше нагревается, поэтому больше расширяется) диаметр головки делают меньше диаметра юбки. Юбка поршня в поперечном сечении овальная с меньшей осью вала в плоскости поршневого пальца и большей — в плоскости действия боковых сил, что дает возможность уменьшить зазор между поршнями и цилиндром и исключить стуки при работе холодного двигателя. В средней части поршня в юбке имеются две бобышки 27 (рис. 9, б) для установки поршневого пальца 9. Ось отверстия под поршневой палец в бобышках смещена в правую сторону от оси двигателя. Такое смещение обеспечивает более плавное перемещение поршня при изменении направления движения в зоне ВМТ при рабочем ходе, что уменьшает боковое давление поршня на стенку цилиндра и износ последнего.





На днищах поршней двигателей ВАЗ-2105, -2106, -2108 и МеМЗ-245 имеются лунки 28 (рис. 9, в) для тарелок клапанов. На днище поршней двигателей ВАЗ-2108, кроме того, имеется овальная выемка 5 (см. рис. 9, а) для образования в головке цилиндра соответствующего объема камеры сгорания. В двигателе УЗАМ-331 часть камеры сгорания также находится в углублении днища поршня.



Поршни, устанавливаемые на один двигатель, подбираются по массе и диаметру цилиндров. Разница в массе поршней, устанавливаемых на двигатель, не должна превышать 2,5...5,0 г в зависимости от модели двигателя. На двигателе ВАЗ-2108 поршни по массе не подбираются, поскольку при их изготовлении на заводе строго выдерживают отклонения их массы. В целях обеспечения нормальной работы двигателя между поршнями и цилиндрами двигателей должны быть обеспечены определенные зазоры, размеры которых для рассматриваемых двигателей находятся в пределах 0,025...0,080 мм. Для обеспечения указанных зазоров поршни и цилиндры номинального размера подразделяют на пять размерных групп, которые маркируются на днище поршня (поз. 8 на рис. 9, а) латинскими буквами А, В, С, D и E (на двигателях ВАЗ) или русскими буквами А, Б, В, Г и Д (на остальных двигателях). На двигателях ВАЗ соответствующая маркировка цилиндров имеется также на блоке (поз. 12 на рис. 8, а).

Кроме указанных групп поршней номинального размера, для ремонтных целей заводами поставляются поршни ремонтного размера, который также маркируется на днище поршня (поз. 10 на рис. 9, а). На днищах поршней двигателей ВАЗ маркируется цифрой 1, 2 или 3 (поз. 7 на рис. 9, а) категория поршня по размеру отверстия под поршневой палец. Кроме того, на поршнях имеется стрелка 11 (см. рис. 9, а) для правильной установки поршня в цилиндре двигателя в связи с тем, что отверстие под поршневой палец в поршне смещено от центра симметрии.

Поршневые кольца изготавливаются из специального чугуна. Два верхних кольца 1 и 2 (рис. 10, а — г) являются компрессионными. Они служат для предотвращения утечки газов из цилиндров в картер. Кроме того, нижнее компрессионное кольцо 2 имеет кольцевую выемку для сбора излишков моторного масла со стенок цилиндра при движении поршня вниз.



Третье поршневое кольцо 3 — маслосъемное. На наружной поверхности его имеются проточка и несколько сквозных прорезей для отвода лишнего масла, снимаемого со стенки цилиндра, во внутреннюю полость поршня и далее в поддон картера. На внутренней поверхности малосъемного кольца двигателей ВАЗ (рис. 10, а) проточена канавка, в которую устанавливается стальная расширительная пружина 4. На двигателе МеМЗ-245 маслосъемное кольцо составное, состоящее из двух стальных дисков 5 и 8 и двух расширительных пружин 6 и 7 (рис. 10, в).

Поршневые кольца имеют разрезы (замки), обеспечивающие их упругость и более плотное прилегание к стенкам цилиндра. При сборке кольца должны устанавливаться на поршнях разрезами в разные стороны под определенными углами (рис. 10, д, е) для предупреждения утечки газов в картер. Поршневые кольца выпускаются номинального и ремонтного размеров, соответствующих размерам поршней.





Поршневой палец 9 (рис. 9) изготавливается пустотелым из стали, наружная поверхность его цементирована и закалена токами высокой частоты. От продольного перемещения, которое могло бы вызвать задиры на стенках цилиндров, поршневой палец двигателей ВАЗ зафиксирован в верхней головке шатуна путем горячей посадки, обеспечивающей натяг. На остальных двигателях палец от продольных перемещений удерживается с помощью двух пружинных колец 26, вставляемых в кольцевые выточки бобышек. Такой способ крепления позволяет поршневому пальцу проворачиваться в головке шатуна и в бобышках поршня (такой палец называется плавающим).

Шатун 3 соединяет поршень с шатунной шейкой 22 коленчатого вала. Он представляет собой стержень двутаврового сечения с верхней и нижней головками. Нижняя головка делается разъемной и в обе ее части вставлены вкладыши 12 шатунного подшипника. В отверстие верхней головки шатунов двигателей УЗАМ-331 и 412 и МеМЗ-245 запрессовывается бронзовая втулка 25, в которую с зазором устанавливается поршневой палец. Для обеспечения точности установки отверстие в нижней головке шатуна при изготовлении обрабатывается в сборе с крышкой, поэтому во избежание распаривания на одной стороне стержня шатуна и его крышки на двигателях УЗАМ-331 и 412 имеются выступы, а на остальных двигателях указывается номер цилиндра.

При сборке поршня с поршневым пальцем и шатуном их подбирают строго по размерным группам с нагревом шатуна (на двигателях ВАЗ) или поршня (на остальных двигателях). При этом на двигателях ВАЗ стрелка на поршне и отверстие в шатуне для смазки шатунного подшипника (на двигателях УЗАМ-331 и 412 — выступы на шатуне и его поршне, на двигателе МеМЗ-245 — номер на шатуне) должны быть обращены к передней части двигателя.



Шатуны при сборке подбираются по массе с учетом масс отдельно верхней и нижней головок.

При сборке на шатуне и крышке отмечается номер цилиндра, в который они устанавливаются. Номера цилиндров, отмеченные на шатуне и крышке, должны быть направлены при сборке в одну сторону.

Коленчатый вал (см. рис. 9, а) двигателей пятиопорный, устанавливается на пяти коренных подшипниках, каждый из которых состоит из двух вкладышей 14. Вкладыши шатунных и коренных подшипников биметаллические, изготовлены из стальной ленты, покрытой антифрикционным сплавом. Для разгрузки коренных подшипников от действия центробежных сил имеются противовесы 23. В коренных 21 и шатунных 22 шейках просверлены каналы для подвода масла к коренным и шатунным подшипникам.

Маховик укрепляется на конце коленчатого вала и служит для вывода поршней из мертвых точек и равномерного вращения вала. За счет своей массы он способствует плавному троганию автомобиля с места и облегчает начальное вращение коленчатого вала при пуске двигателя. На его обод напрессовывают стальной зубчатый венец 20, с помощью которого обеспечивается пуск двигателя стартером.