Поршневой палец — стальной пустотелый; имеет скользящую посадку в бронзовой втулке и поршневой головки шатуна и плотную — в бобышках поршня. Фиксируется поршневой палец от осевого перемещения (в горячем состоянии) кольцевыми пружинами. Шатун — стальной, штампованный, двутаврового сечения. Поршневая головка — цельная, в отличие от кривошипной головки шатуна, имеющей горизонтальный разъем. Сопряжение шатунной шейки коленчатого вала с кривошипной головкой выполняется на тонкостенных взаимозаменяемых биметаллических вкладышах, фиксируемых от смещения в головке шатуна штампованными замками. Коленчатый вал двигателя — стальной, цельноштампованный, с внутренним каналом для подачи масла; устанавливается на двух подшипниках качения. Уплотнение узлов установки коленчатого вала в картере осуществляется с помощью манжет. Противовесы коленчатого вала выполнены за одно со щеками. На переднем удлиненном конце коленчатого вала кроме коренного шарикового подшипника устанавливаются распределительная шестерня, механизм запуска и вентилятор-маховик, который выполняет также функцию корпуса центрифуги. Задний конец коленчатого вала предназначен для установки муфты привода.

Близкую к УД-15 конструкцию кривошипно-шатунного механизма имеет и двигатель ДМ-1. Шатун его также имеет разъемную кривошипную головку, а сопряжение с шатунной шейкой коленчатого вала осуществляется посредством специальных, состоящих из двух половин, вкладышей. Однако в сопряжении поршневого пальца с поршневой головкой шатуна специальная втулка отсутствует. На удлиненном конце коленчатого вала устанавливаются вентилятор-маховик и устройство шнурового запуска, а на другом — шкив клиноременной передачи на трансмиссию. Поршень двигателя мотокультиватора

МК-1 имеет днище, выпуклое в сторону головки цилиндра. Внутренняя полость поршня, изготовленного из алюминиевого сплава, снабжена ребрами, располагающимися от внутренней поверхности днища к бобышкам поршня, что придает всей конструкции дополнительную жесткость и способствует лучшему охлаждению поршня. На боковой поверхности юбки поршня сделаны специальные проточки, через которые смесь проходит в цилиндр двигателя при продувке. В верхней части поршня в двух кольцевых канавках располагаются компрессионные кольца. Поршень и поршневая головка шатуна соединены между собой полым поршневым пальцем, фиксируемым от осевых перемещений кольцевыми пружинами. Сопряжение поршневого пальца и поршневой головки шатуна выполняется на втулке, как и у двигателя УД-15, а кривошипной головки шатуна и шатунной шейки коленчатого вала — на роликах.

В отличие от рассмотренных двигателей соединение шатуна с шатунной шейкой коленчатого вала двигателя «Гутброд» осуществляется посредством игольчатого подшипника.

Кривошипно-шатунный механизм дизеля рассмотрим на примере двигателя 1Д90ТА, который устанавливается на микротрактор TZ-4K-14. Поршень с плоским днищем изготавливается из алюминиевого сплава. В головке поршня располагаются поршневые кольца, причем два верхних кольца имеют трапецеидальную форму сечения, что связано с увеличенной тепловой нагрузкой; у нижних колец сечение прямоугольной формы. Все поршневые кольца закреплены от поворота в канавках штифтами. В юбке поршня с противоположных сторон выполнены две выемки, через которые при продувке двигателя воздух поступает в цилиндр. Пустотелый поршневой палец установлен в бобышках поршня «плавающим» и закреплен от осевого перемещения кольцевыми пружинами. Соединение поршневого пальца и поршневой головки шатуна осуществляется на игольчатом подшипнике, с двух сторон уплотняемом специальными кольцами, а кривошипной головки шатуна и шатунной шейки коленчатого вала — на двустороннем роликовом подшипнике, в обойме которого размещаются в шахматном порядке два ряда роликов. Внешние кольца подшипников образуют головки шатуна. От осевых перемещений ролики фиксируются специальными кольцами. Указанные выше соединения уменьшают сопротивление трению и облегчают пуск двигателя в холодную погоду, что увеличивает срок его службы и повышает стойкость подшипника от перегрева при высокой частоте вращения коленчатого вала.

В двигателе 1Д90ТА коленчатый вал сделан разборным. Передний конец коленчатого вала изготавливается как одно целое со щекой, на продолжении которой выполнен противовес. Передний конец одновременно является шейкой, на которой устанавливается корённой роликовый подшипник 8 передней опоры вала, и местом соединения коленчатого вала с валом привода топливного насоса. Для фиксации и уплотнения подшипника в соответствующем отверстии картера устанавливаются прокладки. Щека коленчатого вала изготовлена разрезной, и в нее вставляется шатунная шейка, зажимаемая в отверстии с помощью болта. Аналогичный способ крепления осуществляется и в другой щеке, также выполненной за одно с противовесом и задним концом коленчатого вала. Цилиндрическая часть задней щеки является коренной шейкой роликового подшипника второй опоры коленчатого вала, а конусная часть — местом установки маховика двигателя, фиксируемого с помощью шпонки, шайбы и гайки.

Обеспечение равномерной работы двигателей, создание необходимых условий для их пуска, а также трогания мини-тракторов с места (с преодолением кратковременных нагрузок) достигается установкой на коленчатый вал маховика. В конструктивном исполнении маховики также отличаются друг от друга. На вентиляторе-маховике двигателя УД-15 устанавливаются лопатки из алюминиевого сплава, обеспечивающие ему функцию центробежного вентилятора. Роль маховика двигателя ЗИД-3 выполняли ротор магнето, а также шкив ременной передачи, создающие дополнительный момент инерции и позволяющие использовать мотоблок на стационарных работах. В двигателе МК-1 роль маховика выполняет ротор магнето, а в двигателе «1Z11 Гутброд» — ротор магдино и ротор вентилятора. Маховик же двигателя микротрактора TZ-4K-14 имеет только зубчатый венец для вращения его электростартером.

—-

Кривошипно-шатунный механизм состоит из блока цилиндров с головкой и уплотняющей прокладкой, картера, поршней, поршневых колец, поршневых пальцев, шатунов, коленчатого вала, маховика.

Блок цилиндров (рис. 3) — основная (базовая) деталь, к которой крепят детали механизмов двигателя, выполняют в одной отливке с картером. Цилиндры в блоке могут быть расположены в один ряд (ГАЗ-24) или V-образно в два ряда под углом 90° (двигатели 3M3-53 и ЗИЛ-130).

Рис. 3. Блоки и головки цилиндров двигателей:
а — восьмицилиндрового; б — четырехцилиндрового; 1 — головки; 2 — гильзы; 3 — камера сгорания; 4 — шпилька; 5 — металлоасбестовая прокладка; 6 — поддон картера; 7 — картер; 8 — выпускной канал; 9—впускной канал; 10— уплотнительные кольца.

Блок цилиндров с верхней частью картера двигателей 3M3-53 и ГАЗ-24 отлит из алюминиевого сплава, а двигателя ЗИЛ-130 — из чугуна.

Полость между цилиндрами и наружными стенками блока называется рубашкой охлаждения.

В блоках двигателей 3M3-53, ЗИЛ-130 и ГАЗ-24 цилиндры выполнены в виде вставных чугунных гильз, омываемых охлаждающей жидкостью; такие гильзы называют мокрыми.

Тщательно обработанная внутренняя поверхность гильзы цилиндра, направляющая движение поршня, называется зеркалом. Для увеличения срока службы в верхнюю часть гильзы запрессовывают короткие тонкостенные вставки из кислотоупорного чугуна.

Гильзы свободно вставляют в гнезда блока и уплотняют снизу медными или резиновыми прокладками (кольцами) и сверху прокладкой головки цилиндров.

При установке гильз в блоки цилиндров двигателей 3M3-53 и ГАЗ-24 подбирают комплект медных уплотнительных колец так, чтобы гильза выступала над плоскостью разъема блока на 0,02…0,10 мм; этим достигают надежное уплотнение гильз при установке головок цилиндров.

Головку цилиндров рядных двигателей (или две головки у V-об-разных двигателей) отливают из алюминиевого сплава. Этот сплав теплопроводнее чугуна, следовательно, от головок быстрее отводится теплота. В результате улучшаются условия протекания рабочего процесса в цилиндрах двигателя. В головке выполнены камеры сгорания, в которых имеются резьбовые отверстия для свечей зажигания. Стенки камер сгорания окружены рубашкой охлаждения.

Сверху на головке цилиндров закреплены детали газораспределительного механизма.

Во впускные и выпускные каналы отливки головки запрессованы вставные седла и направляющие втулки клапанов.

Головка цилиндров сверху закрыта штампованной или литой крышкой, для уплотнения между ними ставят прокладку из маслостой-кой резины.

Металлоасбестовая прокладка между блоком и головкой цилиндров создает герметичность. Крепят головку к блоку болтами или шпильками с гайками.

Рис. 4. Поршень, шатун, кольца и палец:
1 — компрессионные кольца; 2 — маслосъемное кольцо; 3 —поршень; 4 — поршневой палец; 5 — стопорное кольцо; 6 — шатун; 7 — болт; 8 — тонкостенные вкладыши; 9 — крышка нижней головки шатуна; гайка; 10 — шплинт; а — выступ вкладыша.

Картер, выполненный в одной отливке с блоком, имеет несколько усиленных ребрами перегородок, в которых расположены коренные подшипники коленчатого вала и выполнены сверления для опорных шеек распределительного вала. Снизу к картеру привертывают поддон. Место соединения картера и поддона уплотнено прокладкой.

Поршень (рис. 4) воспринимает при рабочем ходе силу давления газов и передает ее через шатун коленчатому валу, а также совершает вспомогательные такты.

Верхняя часть поршня, называемая головкой, снизу усилена ребрами. По окружности головки проточены канавки для установки поршневых колец. Нижняя, направляющая часть поршня (юбка) снабжена приливами (бобышками) с отверстиями, в которые устанавливают поршневой палец.

Поршни отливают из алюминиевого сплава, обладающего малой плотностью и хорошей теплопроводностью. В поршни двигателя ЗИЛ-130 заделывают чугунную вставку, в которой протачивают канавку для верхнего кольца, что повышает долговечность поршня.

В верхней части головки поршня некоторых двигателей протачивают узкую канавку, уменьшающую передачу теплоты к верхнему кольцу.

Чтобы нагревающийся поршень мог расширяться в цилиндре, не заедая, его устанавливают с зазором. Зазор между поршнем и зеркалом цилиндра уплотняют поршневые кольца. Юбку выполняют в виде эллипса, большая ось которого расположена перпендикулярно оси поршневого пальца. Такая форма юбки предотвращает стук при холодном двигателе и заедание за счет ее округления при нагреве. В отверстии для поршневого пальца имеются канавки для стопорных колец.

В выемки юбок поршней изучаемых двигателей проходят противовесы коленчатого вала.

Т-образный несквозной разрез на юбках поршней двигателей 3M3-53 и ГАЗ-24 повышает жесткость юбки, а сквозной косой разрез на поршнях ЗИЛ-130 дает возможность юбке расширяться без заедания.

Поверхность юбки поршней изучаемых двигателей покрывают слоем олова, что улучшает приработку и уменьшает износ.

Для правильной сборки поршня с шатуном на днищах головок поршней двигателя ЗИЛ-130 выполнена лыска, на боковой поверхности поршней двигателей 3M3-53 у отверстия бобышки — надпись «Вперед», на боковой стенке поршней двигателей ГАЗ-24 — надпись «Назад».

Поршневые кольца компрессионные и маслосъемные изготовляют из чугуна или стали; у колец выполнен разрез («замок»). В свободном состоянии диаметр колец больше диаметра цилиндра. При установке поршней в цилиндры кольца сжимают, благодаря чему они за счет своей упругости плотно прилегают к стенкам цилиндров.

Компрессионные кольца уменьшают прорыв газов из цилиндра в картер.

Верхнее компрессионное кольцо (у двигателей ЗИЛ-130 два коль-на) для повышения износостойкости покрывают слоем хрома, поверхность остальных колец для лучшей прирабатываемости — слоем олова.

Маслосъемное кольцо снимает излишки масла со стенок цилиндра.

На поршнях всех карбюраторных двигателей ставят по одному маслосъемному кольцу. В канавке для этого кольца выполнены сквозные отверстия.

Маслосъемное кольцо двигателя 3M3-53 — чугунное, имеет сквозные прорези для съема и отвода масла. У двигателей ЗИЛ-130 и ГАЗ-24 маслосъемное кольцо состоит из четырех стальных деталей: двух плоских колец, осевого и радиального расширителей. Рабочая поверхность колец покрыта хромом.

Кольца устанавливают на поршень разрезами в разные стороны. Благодаря фаскам кольца сильнее прижимаются к стенкам цилиндра и быстрее прирабатываются.

Поршневой палец стальной, трубчатый. Он соединяет поршень с шатуном. Поверхность пальца закалена с нагревом токами высокой частоты (ТВЧ). При работе палец проворачивается в бобышках поршня и втулке верхней головки шатуна. От осевого смещения палец удерживается стопорными кольцами, установленными в выточках бобышек поршней; такие пальцы называют плавающими.

Шатун передает при рабочем ходе силу от поршня кривошипу коленчатого вала, а при вспомогательных тактах от кривошипа поршню.

Шатун стальной. Он состоит из стержня двутаврового сечения, верхней неразъемной головки с бронзовой втулкой для поршневого пальца и нижней разъемной головки, закрепляемой на шатунной шейке коленчатого вала. Для направленного разбрызгивания масла на стенки цилиндра в нижней головке шатуна выполнено отверстие. Для уменьшения трения между шейкой вала и нижней головкой шатуна в нее вставляют тонкостенные вкладыши, образующие шатунный подшипник.

У двигателей 3M3-53 и ГАЗ-24 вкладыши биметаллические, состоящие из стальной ленты с нанесенным на нее антифрикционным сплавом алюминия с медью и оловом.

У двигателей ЗИЛ-130 вкладыш триметаллический, изготовленный из стальной ленты, на которую нанесен медноникелевый подслой, покрытый антифрикционным сплавом СОС-6-6. От проворачивания в головке шатуна вкладыши удерживаются выштампованными у них выступами.

Обе части нижней головки шатуна скреплены двумя болтами с гайками, которые стопорятся шплинтами или при помощи контргаек, штампованных из листовой стали (ГАЗ-24). Номера, выбитые на головке и крышке шатуна, обращены в одну сторону. Момент затяжки гаек должен быть в пределах 70…85 Н-м (7…8,5 кгс-м).

Коленчатый вал (рис. 5) воспринимает силы от шатунов и преобразует их в крутящий момент, передаваемый механизмам трансмиссии через маховик.

Коленчатый вал двигателей 3M3-53 и ГАЗ-24 литой из легированного чугуна, а двигателя ЗИЛ-130 кованый, стальной.

Рис. 5. Коленчатый вал и маховик:
а — восьмицилиндрового V-образного двигателя; б — четырехцилиндрового рядного двигателя: 1 — коренные шейки; 2 — шатунные шейки; 3 —грязеуловитель; 4 — пробка; 5 — противовесы ; 6 — маховик; 7—зубчатый венец маховика.

Вал состоит из коренных и шатунных шеек, соединенных щеками, продолжением которых являются противовесы, разгружающие коренные подшипники от инерционных нагрузок. С этой же целью шатунные шейки сделаны полыми.

У изучаемых двигателей коленчатый вал пятиопорный, т. е. имеет пять коренных подшипников, в которых установлены вкладыши, изготовленные из такого же материала, как и шатунные. Чугунные крышки подшипников крепят к блоку двумя или четырьмя болтами и шплинтуют. Момент затяжки болтов коренных подшипников должен быть 110…130 Н-м (11…13 кгс-м).

Шатунные шейки, число которых у рядных двигателей равно числу цилиндров, у четырехцилиндровых двигателей расположены попарно под углом 180°.

К каждой шатунной шейке коленчатого вала V-образных двигателей крепят по два шатуна, соединяющие ее соответственно с поршнями правого и левого рядов цилиндров. Поэтому шатунных шеек у таких двигателей вдвое меньше числа цилиндров. У восьмицилиндровых V-образных двигателей шатунные шейки располагают под углом 90° друг к другу.

Масло от коренных подшипников к шатунным поступает через каналы в щеках вала и грязеуловители, закрытые пробками.

На переднем конце коленчатого вала крепят распределительную шестерню и шкив привода вентилятора, а в торец вала ввертывают храповик, используемый для провертывания коленчатого вала пусковой рукояткой. Осевое перемещение вала ограничивают сталебабби-товые кольца, установленные в переднем коренном подшипнике. К фланцу заднего конца коленчатого вала крепят маховик.

У многих двигателей вытекание масла из картера в местах выхода коленчатого вала предотвращает маслоотбрасывающий буртик, масло-отгонная резьба на его заднем конце и маслоотражатель на переднем конце. Кроме того, места выхода вала уплотняют сальниками.

Маховик — чугунный диск с тяжелым ободом. Он увеличивает инерцию коленчатого вала и этим повышает плавность работы, облегчает пуск двигателя и трогание автомобиля с места. На ободе маховика напрессован зубчатый венец для пуска двигателя от стартера. Маховик крепят несимметрично расположенными болтами, которые должны быть затянуты с моментом 140…150 H-M (14…15 кгс-м) и зашплинтованы.

Крепление двигателя к раме или подрамнику должно быть надежным, но упругим, чтобы вибрация двигателя не передавалась кузову, а перекосы рамы при движении не вызывали повреждения деталей крепления. Для этого между опорными лапами двигателя и рамой помещают резиновые подушки. Двигатель ГАЗ-24 крепят в трех точках: две — в передней части двигателя по его сторонам, одна — сзади под задней крышкой коробки передач.

Двигатель 3M3-53 крепят в четырех точках: спереди штампованными кронштейнами, привернутыми к блоку цилиндров, сзади двумя приливами картера сцепления.

Двигатель ЗИЛ-130 имеет три точки крепления: передней опорой служит кронштейн, установленный под крышкой распределительных шестерен, задними опорами — лапы картера сцепления. От продольного смещения двигатель ЗИЛ-130 удерживается тягой, соединенной с поперечиной рамы.

При неисправностях кривошипно-шатунного механизма двигатель не развивает полную мощность, работает с перебоями, перерасходует топливо и масло, стучит.

—

Шатун передает усилие от поршня к коленчатому валу при рабочем ходе и в обратном направлении при вспомогательных тактах. Он состоит из верхней головки, стержня двутаврового сечения и разъемной нижней головки, закрепляемой на шатунной шейке коленчатого вала. Шатун и его крышку изготовляют из легированной или углеродистой стали. В верхнюю головку шатуна запрессовывают одну или две втулки из оловянистой бронзы, а в нижнюю вставляют тонкостенные стальные вкладыши, залитые слоем антифрикционного сплава.

Нижняя головка шатуна и крышка соединяются двумя болтами, гайки которых шплинтуются.

Вкладыши шатунных -подшипников двигателей ЗМЗ-24, 3M3-53 и ЗИЛ-130 выполнены из сталеалюминиевой ленты, антифрикционный слой которой представляет собой алюминиевый сплав АМО-1-20*. Вкладыши двигателя ЯМЗ-740 изготовляют из стальной ленты, покрытой слоем свинцовистой бронзы и тонким слоем свинцовистого сплава.

От провертывания в нижней головке шатуна вкладыши удерживаются выступами (усиками), которые входят в канавки, вы-фрезерованные в шатуне и его крышке.

Коленчатый вал воспринимает усилия, передаваемые от поршней шатунами, и преобразует их в крутящий момент. Он имеет коренные шейки; шатунные шейки; щеки, соединяющие коренные и шатунные шейки; противовесы; фланец для крепления маховика; носок, на котором установлены храповик пусковой рукоятки, распределительная шестерня и шкив привода водяного насоса и вентилятора. Шатунная шейка со щеками образует колено (или кривошип) вала.

Коленчатый вал штампуют из стали или отливают из магниевого чугуна (ЗМЗ-24, 3M3-53). Литье позволяет выполнить все шейки вала полыми. Шейки стальных коленчатых валов закаливают токами высокой частоты. Все шейки коленчатых валов тщательно шлифуют и полируют. Переходы (галтели) от шеек к щекам выполняют плавными.

Количество шатунных шеек в двигателе, имеющем рядное расположение цилиндров, равно числу цилиндров, а в V-образном двигателе — в два раза меньше числа цилиндров, так как на каждую шатунную шейку устанавливают по два шатуна. Из условия равномерного чередования рабочих ходов колена вала четырехцилиндрового двигателя (если смотреть на вал с торца) располагаются под углом 180°, шестицилиндрового— под 120°, восьмицилиндрового — под 90°.

Количество коренных шеек четырехцилиндровых двигателей с рядным расположением цилиндров три или пять, в шестицилиндровых — четыре или семь, в V-образных восьмицилиндровых — пять.

Если шатунная шейка с двух сторон имеет коренную, то такой коленчатый вал называют полноопорным. Полноопорный вал (ЗМЗ-24, 3M3-53, ЗИЛ-130, ЯМЗ-740) меньше прогибается, обеспечивая лучшие условия работы подшипников и больший срок их службы. В современных автомобильных двигателях частота вращения коленчатого вале достигает 3000—4000 об/мин в грузовых автомобилях и 5000—6000 об/мин—в легковых. Поэтому возникают большие центробежные силы, действующие на шатунные шейки, щеки и нижние головки шатунов. Эти силы нагружают коренные подшипники, вызывая их ускоренный износ.

Для разгрузки коренных подшипников от центробежных сил служат противовесы, расположенные против шатунных шеек коленчатого вала.

Коренные и шатунные шейки коленчатого вала соединены наклонными каналами, просверленными в щеках и служащими для подвода масла от коренных к шатунным подшипникам. В этих полостях под действием центробежных сил при работе двигателя отлагаются тяжелые частицы и продукты износа, содержащиеся в масле. Грязеуловители очищают при разборке двигателя, вывертывая пробки.

Осевые нагрузки коленчатого вала в большинстве двигателей воспринимаются упорной стальной шайбой и стальными, залитыми с одной стороны баббитом или сплавом СОС-6-6* шайбами, расположенными по обе стороны переднего коренного подшипника.

Вкладыши коренных подшипников обычно той же конструкции, что и вкладыши шатунных подшипников. Верхний вкладыш устанавливается в выемку (постель) верхней части картера, нижний— в крышки 5,9 л 11 коренных подшипников.

Крышки коренных подшипников растачивают совместно с блоком цилиндров и при сборке двигателя их устанавливают только на свои места.