Военное образование в России

Глава 3. Кривошипно-шатунный механизм

Блок и головка цилиндров

В состав кривошипно-шатунного механизма двигателя входят две группы деталей: неподвижные и подвижные.

К неподвижным деталям относятся: блок цилиндров, служащий остовом двигателя, картер маховика, цилиндры, головка блока или головка цилиндров и поддон картера. Подвижными деталями являются поршни с кольцами и поршневыми пальцами, шатун, коленчатый вал, маховик.

Блок - картер. У двигателей КамАЗ-740.11, ЯМЗ-238 и УМЗ-417 блок - картер представляет собой единую отливку, объединяющую блок цилиндров и верхнюю половину картера.

У V-образных двигателей КамАЗ-740.11 (рисунок 3.1) и ЯМЗ-238 в верхней части блока цилиндров имеются две обработанные поверхности (плоскости), на которые устанавливаются головки. Нижняя часть блока заканчивается обработанным фланцем для присоединения смазочной емкости.

В средней части блока цилиндров имеются отверстия для установки подшипников скольжения под опорные шейки распределительного вала. Плоскость разъема блока может проходить по оси коленчатого вала или быть смещенной относительно нее вниз. К нижней части блок-картера крепится стальная штампованная смазочная емкость, служащий резервуаром для масла. По каналам в блоке масло из смазочной емкости подается к трущимся деталям двигателя.

Блоки цилиндров двигателей КамАЗ-740.11 и ЯМЗ-238 отлиты из легированного серого чугуна заодно с верхней частью картера. Они имеют обработанные посадочные отверстия для гильз цилиндров, а на поверхностях, сопрягаемых с головками, имеются отверстия для подачи охлаждающей жидкости из водяной рубашки в головки блока цилиндров.

Для КамАЗ-740.11 левый ряд цилиндров смещен относительно правого вперед на 29,5 мм. Для ЯМЗ-238 наоборот правый по отношению к левому на 35 мм, что вызвано установкой на одной шатунной шейке коленчатого вала двух шатунов.

Картерная часть блока связана с крышками коренных подшипников коренными и стяжными болтами. Центрирование крышек коренных подшипников производится горизонтальными штифтами, которые запрессованы на стыке между блоком и крышками, но большей частью входящими в блок для предотвращения их выпадения при снятии крышек.

Кроме того, крышка пятой коренной опоры центрируется в продольном направлении двумя вертикальными штифтами, обеспечивающими точность совпадения расточек под упорные полукольца коленчатого вала на блоке и крышках.

Расточка блока цилиндров под вкладыши коренных подшипников производится в сборе с крышками, поэтому крышки коренных подшипников не взаимозаменяемые и устанавливаются в строго определенном положении. Они изготовлены из высокопрочного чугуна. Крепление крышек осуществляется с помощью вертикальных и горизонтальных стяжных болтов, которые затягиваются с регламентированным моментом. Для двигателя КамАЗ-740.11 болты крепления с моментом затяжки 275-295 Н∙м (28-30 кгс∙м), а стяжные болты с моментом затяжки 147-167 Н∙м (15-16 кгс∙м). На каждой крышке нанесен порядковый номер опоры, нумерация которых начинается с переднего торца блока. Для двигателя ЯМЗ-238, вертикальные болты затягиваются с моментом 425-455 Н∙м (43-47 кгс∙м), а горизонтальные – 97-117 Н∙м (10-12 кгс∙м). Крышки также не взаимозаменяемые, каждая из них имеет свой номер.

На двигателе КамАЗ-740.11 спереди к блоку крепится крышка, закрывающая гидромуфту привода вентилятора. Сзади – картер маховика, который служит крышкой механизма привода агрегатов, расположенного на заднем торце блока. На картере маховика справа размещен фиксатор, применяемый для установки угла опережения впрыскивания топлива и регулирования тепловых зазоров в клапанном механизме. Ручка фиксатора при эксплуатации установлена в верхнем положении. В нижнее положение ее устанавливают при регулировочных работах, при этом фиксатор находится в зацеплении с маховиком, а поршень первого цилиндра – в ВМТ на такте сжатия.

На двигателе ЯМЗ-238 к передней части блока цилиндров крепится крышка, закрывающая шестерни распределения, а к задней плоскости блока присоединен картер сцепления. На правой боковой стенке блока цилиндров имеются два обработанных кронштейна для крепления стартера.

1 – блок цилиндров; 2 – крышка коренного подшипника коленчатого вала; 3 – болт крепления крышки; 4 – болт стяжной крепления крышки

Рисунок 3.1 - Блок цилиндров V-образного двигателя

На рядном двигателе УМЗ-417 блок цилиндров выполнен из алюминиевого сплава высокой прочности. К передней части блока цилиндров крепится крышка, закрывающая распределительные шестерни, а к задней плоскости блока присоединен картер сцепления. В картерной части блока расположены пять постелей коренных подшипников коленчатого вала и пять опор шеек распределительного вала. Крышки не взаимозаменяемые, каждая из них имеет свой номер.

Гильзы цилиндров. На двигателях установлены гильзы «мокрого» типа, легкосъемные, изготовлены из специального чугуна, объемно закалены для повышения износостойкости. Зеркало гильзы обработано хонингованием.

Верхняя часть гильзы уплотнена в результате зажима верхнего фланца гильзы между блоком и головкой через прокладку. В соединении «гильза – блок цилиндров» водяная полость уплотнена резиновыми кольцами на КамАЗ-740.11, ЯМЗ-238 и кольцевой прокладке из маслостойкой резины на УМЗ-417. В верхней части кольцо установлено под бурт в проточку гильзы, а в нижней - в расточки блока.

Преимущественное применение в двигателях мокрых гильз связано с тем, что они обеспечивают лучший отвод тепла. Это повышает работоспособность и срок службы деталей цилиндропоршневой группы.

Головки цилиндров КамАЗ-740.11 (рисунок 3.2) отдельные на каждый цилиндр, изготовлены из алюминиевого сплава, для охлаждения имеют полость, сообщающуюся с полостью охлаждения блока.

Каждая головка цилиндра устанавливается на два направляющих штифтах, запрессованных в блок цилиндров, и крепится четырьмя болтами 3 из легированной стали. Один из направляющих штифтов одновременно служит втулкой для подачи масла к коромыслам клапанов. Направляющий штифт уплотнен резиновым кольцом. В головке выполнено отверстие слива моторного масла из-под клапанной крышки в штанговую полость. Окна впускного и выпускного каналов расположены на противоположных сторонах головки цилиндров.

1 – головка цилиндра; 2 – прокладка крышки головки цилиндра; 3 – болт крепления головки; 4 – крышка головки цилиндра; 5 – болт крепления крышки; 6 – прокладка-заполнитель; 7 – прокладка уплотнительная головки цилиндра

Рисунок 3.2 - Головка цилиндра с клапанами в сборе двигателя КамАЗ-740.11

Стык «головка цилиндров – гильза» (газовый стык) – беспрокладочный (рисунок 3.3). В расточенную канавку на нижней плоскости головки запрессовано стальное уплотнительное кольцо 3. Посредством этого кольца головка цилиндра устанавливается на бурт гильзы. Герметичность уплотнения обеспечивается высокой точностью обработки сопрягаемых поверхностей уплотнительного кольца и гильзы цилиндра 5. Для уменьшения вредных объемов в газовом стыке установлена фторопластовая прокладка-заполнитель 4. Применение прокладки-заполнителя снижает удельный расход топлива и дымность отработавших газов.

1 – головка цилиндра; 2 – кольцо уплотнительное перепуска охлаждающей жидкости; 3 – кольцо газового стыка; 4 – прокладка-заполнитель; 5 – гильза цилиндра; 6 – кольцо уплотнительное; 7 – прокладка уплотнительная; 8 – блок цилиндров; 9 – экран

Рисунок 3.3 - Газовый стык

Для уплотнения перепускных каналов охлаждающей жидкости в отверстия днища головки установлены уплотнительные кольца 2 из силиконовой резины.

Пространство между головкой и блоком, отверстия стока моторного масла и штанговые отверстия уплотнены прокладкой головки цилиндра 7 из термостойкой резины. На прокладке дополнительно выполнены уплотнительные бурт втулки подачи масла и канавка слива масла в штанговые отверстия.

Каждая головка цилиндров закрывается крышкой головки цилиндров 4 (рисунок 3.2) и крепится болтом 5.

В отличие от двигателя КамАЗ-740.11 на ЯМЗ-238 головки общие для каждого ряда цилиндров отлиты из серого чугуна. Устанавливаются на шпильки и крепятся гайками через сталеасбестовую прокладку. Сверху каждая головка закрывается крышкой через резиновую маслостойкую прокладку (рисунок 3.4).

1 – головка цилиндров; 2 – прокладка крышки головки цилиндра; 3 – гайка крепления головки; 4 – крышка головки цилиндров; 5 – барашки крепления крышки; 6 – шпилька крепления головки; 7 – прокладка головки цилиндра; 8 – седло клапана; 9 – шайба; 10 – шпилька впускного коллектора; 11 – пробка заливной горловины

Рисунок 3.4 - Головка цилиндров двигателя ЯМЗ-238

Каждая головка является общей для четырех цилиндров. В верхнюю часть головки запрессованы направляющие втулки клапанов. У каждого цилиндра головка крепится шестью равномерно расположенными шпильками 6. В нижней части головки выполнены отверстия для запрессовки седел клапанов. На верхней плоскости головки размещены клапаны с пружинами, коромысла клапанов со стойками, а также латунные стаканы под форсунки. Сверху головка цилиндров закрыта стальной штампованной крышкой 4, которая крепится к головке барашками 5. Уплотнение между крышкой и головкой обеспечивается прокладкой 2. На крышке имеется закрываемая пробкой 11 горловина для заливки в картер масла.

На двигателе УМЗ-417 (рисунок 3.5) головка выполнена общей для всех цилиндров. В ней размещены камеры сгорания, в которых установлены впускные и выпускные клапаны, свечи зажигания. На головке цилиндров крепятся детали и узлы привода клапанного механизма. Головка блока цилиндров отлита из алюминиевого сплава со вставными седлами и направляющими втулками клапанов. Между блоком и головкой установлена прокладка из асбестового полотна, пропитанного графитом и армированного металлическим каркасом. Чтобы избежать прилипания к блоку и головке, прокладку перед установкой на место натирают с обеих сторон порошком графита. От осевого перемещения втулка впускного клапана удерживается стопорным кольцом, входящим в канавку во втулке, а втулка выпускного клапана удерживается в головке в результате натяга.

1 – головка цилиндров; 2 – прокладка крышки головки цилиндра; 3 – гайка крепления головки; 4 – крышка головки цилиндров; 5 – гайки крепления крышки; 6 – пробка заливной горловины; 7 – прокладка головки цилиндра; 8 – направляющая втулка клапанов

Рисунок 3.5 - Головка цилиндров двигателя УМЗ-417

Особое внимание необходимо обратить на последовательность затяжки гаек и болтов крепления головок блока цилиндров. На двигателях КамАЗ-740.11, ЯМЗ-238 и УМЗ-417 затяжку болтов и гаек проводят в последовательности, указанной на рисунке 3.6.

а)

б)

в)

а – двигателей УМЗ-417; б – ЯМЗ-238; в – КамАЗ-740.11

Рисунок 3.6 - Последовательность затяжки гаек (болтов) крепления головок блока цилиндров