Кривошипно-шатунный механизм - что это такое?
Кривошипно-шатунный механизм предназначен для восприятия энергии сгорания топлива и преобразования её в механическую энергию, т.е. во вращение коленвала.
Кривошипно-шатунный механизм состоит из поршней, втулок, гильз цилиндров, маховика и коленвала.
Поршень принимает на себя давление газов, которые расширяются при высокой температуре при сгорании топлива, и передаёт это давление на шатун. Обычно поршни изготавливаются из алюминиевых сплавов. Поршень движется возвратно-поступательно в гильзе цилиндра.
В состав поршня входит юбка и головка. Головка поршня может быть плоской, выпуклой, вогнутой и др., в головке также может быть частично выполнена камера сгорания. На головке проточены канавки для установки колец. Кольца могут устанавливаться компрессионные и маслосъёмные. Компрессионные устанавливаются для того чтобы предотвратить прорыв газов в картер двигателя. Маслосъёмные кольца предназначены для снятия излишков масла со стенок цилиндров. В юбке изготавливаются бобышки, для того чтобы разметить поршневое пальца. Поршневой палец предназначен для соединения поршня с шатуном.
Через шатун передаётся усилие от поршня к коленвалу. Поэтому шатун соединяется с поршнем и коленвалом шарнирным соединением. Изготавливаются шатуны обычно из стали методом ковки или штамповки. Шатуны от двигателей спортивных автомобилей обычно отливаются из титана.
Шатун состоит из 3 частей: верхней головки, нижней головки и стержня. Поршневой палец размещён в верхней головке. Также предусматривается его вращение в головке и бобышках поршня, такой палец называют плавающим. Стержень имеет сечение в виде двутавра. Нижняя головка разборная, это обеспечивает соединение с шейкой коленвала.
Коленвал воспринимает усилия передаваемые шатуном и преобразует их в крутящий момент. Материалом для изготовления коленвалов обычно является сталь или высокопрочный чугун. Коленвал состоит из шатунный и коренных шеек, которые соединяются щеками. Щеки служат для уравновешивания механизма. В шейки устанавливаются подшипники скольжения чтобы снизить износ при вращении. В шейках и щеках просверлены отверстия для того чтобы проходило масло. Масло в шейки подаётся под давлением.
Маховик устанавливается на конце коленвала. Сейчас чаще всего устанавливаются двухмассовые маховики. Они представляют собой два упруго соединённых диска. Маховик имеет зубчатый венец с помощью которого производится пуск двигателя стартером.
Для того чтобы предотвратить колебания на другом конце коленвала может устанавливаться так называемый гаситель ( компенсатор ) крутильных колебаний. Он представляет собой 2 кольца, которые соединены вязким веществом, например вязким маслом. На внешнем кольце гасителя выполняется ременной шкив.
Всё это образует цилиндро- поршневую группу или проще говоря цилиндры. Современные двигатели обычно имеют от 1 до 12 цилиндров, но иногда их может быть и больше. Наиболее распространены следующие схемы расположения цилиндров:
1. Рядная – цилиндры расположены друг за другом в ряд.
2. V- образная – цилиндры располагаются в 2 плоскостях, обычно под углом 90 градусов.
3. Оппозитная- цилиндры расположены горизонтально, углол между ними 180 градусов.
4. W- образная – цилиндры располагаются в 4 плоскостях под малым углом и на 1 коленвале.
Компоновочная схема двигателя определяет и уровень балансировки. Наиболее сбалансирован оппозитный двигатель. Также достаточно хорошо сбалансирована рядная четвёрка. V- образные двигатели наиболее сбалансированы если угол между цилиндрами составляет 60 либо 120 градусов.
Для того чтобы снизить вибрации и ещё лучше сбалансировать двигатель могут применяться балансировочные валы.
