Кривошипно-шатунный механизм
Поршни
Поршни отлиты из алюминиевого сплава и термически обработаны.
Головка поршня цилиндрическая, с плоским днищем. На головке поршня имеются три канавки: две верхние канавки служат для размещения компрессионных колец, а нижняя — для размещения маслосъемного кольца. На дне канавки маслосъемного кольца сделаны отверстия, через которые лишнее масло, снимаемое маслосъемным кольцом со стенок цилиндра, отводится в картер двигателя.
Юбка поршней имеет овальную форму: большая ось овала расположена в плоскости, перпендикулярной к плоскости оси поршневого пальца. Кроме того, юбка выполнена конической: в верхней части она имеет меньший диаметр, чем в нижней. Юбка поршня имеет Т-образные прорези с обеих сторон. Эти прорези увеличивают пружинящие свойства юбки, и, позволяя уменьшить зазор между зеркалом цилиндра и юбкой поршня, обеспечивают работу поршня на непрогретом двигателе без стука.
В средней части поршень имеет бобышки с отверстием для поршневого пальца. В отверстиях сделаны канавки для стопорных колец. Бобышки связаны с днищем поршня массивными ребрами, через которые на бобышки передается давление газов.
Под бобышками имеются приливы с технологическими отверстиями. Приливы служат для подгонки поршней по массе (весу).
Поршни стандартного размера имеют массу (вес) 560±2 г. Ось отверстия для поршневого пальца смешена на 1,5 мм в правую сторону (если смотреть по ходу автомобиля) от средней плоскости поршня. Это сделано для уменьшения стука поршня при переходе его через в.м.т. Для улучшения приработки поверхность поршня покрыта (электролитическим способом) слоем олова толщиной 0,004—0,006 мм. Чтобы поршни правильно работали, они должны быть установлены в цилиндры в строго определенном положении. Поэтому на боковой стенке поршня у одной из бобышек отлита надпись «Назад». В соответствии с надписью поршень этой стороной должен быть обращен к задней части двигателя.
Поршни подобраны к цилиндрам с зазором 0,012—0,024 мм.
Поршневые кольца
Поршень имеет два компрессионных и одно маслосъемное кольцо.
Все кольца изготовлены из серого чугуна отливкой по индивидуальным моделям некруглой формы; этим достигаются соответствующие структура материала и распределение давления колец на стенки цилиндра, обеспечивающие им герметичность и высокую износостойкость.
Верхнее компрессионное кольцо работает в наиболее тяжелых условиях — при высоких температурах и давлении и при недостатке смазки. Для увеличения износостойкости кольца его наружная поверхность, прилегающая к цилиндру, покрыта слоем пористого хрома. Слой пористого хрома увеличивает срок службы этого кольца в 3-4 раза, Вследствие чего также увеличивается срок службы остальных колец и зеркала цилиндра.
Наружная цилиндрическая поверхность нижнего компрессионного и маслосъёмного колец для улучшения приработки их к цилиндрам покрыта слоем олова толщиной 0,005-0,010 мм.
На внутренней цилиндрической поверхности компрессионных колец (с верхней стороны) имеется фаска. Благодаря указанной фаске кольцо, поставленное в цилиндр, несколько выворачивается, как показано на рис. 15, и соприкасается с цилиндром только частью поверхности. Это ускоряет и улучшает приработку колец к цилиндру. Кольцо устанавливают на поршень фаской к днищу поршня. Несоблюдение данного условия вызовет пропуск масла через кольца в цилиндр, нагарообразование на стенках камеры сгорания, дымление двигателя и увеличенный расход масла.
Маслосъемное кольцо имеет прорези для отвода снимаемого с зеркала цилиндра излишнего масла за кольцо, откуда масло через отверстия в поршне отводится в картер двигателя. В средней части наружной поверхности кольца сделана канавка, которая уменьшает наружную поверхность кольца, вследствие чего увеличивается давление кольца на зеркало цилиндра, что улучшает маслосъемную способность кольца.
Замок колец прямой. Монтажный зазор в замке у колец, установленных в цилиндр, равен 0,30—0,50 мм.
Высота компрессионных колец 2,5 мм, маслосъемных — 5 мм. Торцовый монтажный зазор для верхнего компрессионного кольца равен 0,050—0,082 мм, для нижнего компрессионного и маслосъемного колец 0,035—0,067 мм.
Поршневые пальцы
Поршневые пальцы плавающего типа, пустотелые, изготовлены из углеродистой стали. Наружная поверхность пальцев на глубину 1—1,5 мм закалена токами высокой частоты до твердости HRC 58—65. Наружный диаметр поршневого пальца 25 мм.
Из-за больших динамических нагрузок, передаваемых поршневым пальцем от поршня на шатун и могущих вызвать стук пальца, поршневой палец подбирают к поршню с минимальным зазором, допустимым по условиям смазки. Так как линейное расширение поршня в 2 раза больше, чем пальца, при нормальной комнатной температуре палец входит в поршень с натягом. Перед сборкой поршень нагревают в горячей воде до температуры 60°С. При этой температуре палец свободно входит в поршень. Поршневой палец имеет массу (вес) 140 г. Разница в массе (весе) пальцев, входящих в один комплект, не должна превышать 2 г.
В поршне палец удерживается двумя стопорными кольцами, изготовленными из круглой пружинной проволоки диаметром 2 мм. Кольца имеют отогнутый в сторону усик. Стопорные кольца устанавливают при помощи плоскогубцев в канавки таким образом, чтобы усик был обращен наружу.
Шатуны
Шатуны стальные, кованые, со стержнем двутаврового сечения. В поршневую головку шатунов впрессована тонкостенная втулка, изготовленная из оловянистой бронзы. Кривошипная головка шатунов разъемная. Крышка кривошипной головки прикреплена к шатуну двумя шлифованными болтами, плотно входящими в отверстия головки и крышки.
Для получения точного размера под вкладыши крышку с шатуном обрабатывают в сборе, поэтому при разборке двигателя крышку нельзя переставлять с одного шатуна на другой. Для предотвращения возможной ошибки на шатуне и на крышке (на бобышках под болт) выбиты порядковые номера цилиндра, которые должны быть расположены с одной стороны. Кроме того, при правильном положении крышки углубления в шатуне и крышке для фиксирующих выступов вкладышей также должны находиться с одной стороны.
Болты для крепления крышек изготовлены из легированной стали и термически обработаны. Гайки болтов, сделанные также из легированной стали, стопорят при помощи шплинтов, плотно входящих в отверстия болтов.
Затяжку гаек производят контролирующим момент затяжки динамометрическим ключом. Крутящий момент, необходимый для правильной затяжки, должен быть в пределах 6,8-7,5 кГ·м.
Для смазки поршневого пальца в поршневой головке имеется прорезь, а во втулке – отверстие, совпадающее с ней.
В месте перехода кривошипной головки в стержень имеется отверстие диаметром 1,5 мм; через это отверстие при совпадении его с масляным каналом в шейке коленчатого вала выбрасывается масло, смазывающее стенки цилиндра (рис. 16). Зтим же маслом смазываются и кулачки распределительного вала. Указанное отверстие должно быть обращено к правой стороне двигателя, т.е. в сторону, противоположную распределительному валу.
На средней полке стержня шатуна выштампован номер детали, а на крышке кривошипной головки сделан выступ. При правильной сборке указанные номер и выступ должны быть обращены к передней стороне двигателя.
Поршневые и кривошипные головки точно подогнаны по массе (весу). У поршневых головок шатунов это достигается обточкой с обеих сторон наружной поверхности головки. Кривошипные головки шатунов подгоняют по массе (весу) срезанием прилива на крышке. Разница в массе (весе) для обеих головок в одном комплекте шатунов не должна превышать 4 г, а разница в общей массе (общем весе) шатунов — 8г.
Коленчатый вал
Коленчатый вал отлит из магниевого чугуна, имеет пять опор. Крайние и две средние щеки снабжены противовесами для уменьшения нагрузок от сил инерции на коренные подшипники. Коленчатый вал статически и динамически сбалансирован.
Диаметр коренных шеек 64 мм, шатунных — 58 мм. Коренные и шатунные шейки отлиты полыми. Полости в шатунных шейках герметически закрыты резьбовыми пробками, закерненными для предотвращения самоотвертывания. Масло от коренных шеек к полостям в шатунных шейках подводится по трубкам, запрессованным в валу. В полостях шатунных шеек под действием центробежных сил при работе двигателя отлагаются тяжелые частицы и продукты износа, содержащиеся в масле. К коренным шейкам масло поступает через вертикальные каналы в перегородках блока цилиндров, сообщающиеся поперечными каналами с продольным масляным каналом.
Осевое перемещение коленчатого вала ограничивается двумя упорными шайбами 9 и 11 (рис. 17), расположенными по обе стороны от переднего коренного подшипника. Шайбы сделаны из стальной ленты, залитой баббитом. Передняя шайба 9 обращена стороной, покрытой слоем баббита, к упорной шайбе 14, изготовленной из закаленной стали. Упорная шайба посажена на коленчатый вал 1 на шпонке и плотно прижата распределительной шестерней 16 к торцу передней коренной шейки. Передняя стале-баббитовая шайба удерживается от вращения двумя штифтами 13, которые запрессованы в блок и крышку подшипника и входят в прорези упорной шайбы. Задняя стале-баббитовая упорная шайба стороной, покрытой слоем баббита, обращена к щеке коленчатого вала, имеющей тщательно обработанный упорный буртик. От вращения шайба удерживается выступом, входящим в паз крышки коренного подшипника.
Величина осевого зазора составляет 0,075—0,175 мм; достигается она подбором передней стале-баббитовой упорной шайбы соответствующей толщины.
На переднем конце коленчатого вала на шейку диаметром 40 мм посажена на сегментной шпонке стальная распределительная шестерня 16. На шейку диаметром 38 мм посажены маслоотражательная шайба 8 и ступица 4 шкива привода водяного насоса и генератора. Ступица шкива закреплена на шейке призматической шпонкой.
Храповик 3 для пуска двигателя при помощи пусковой рукоядки ввернут в резьбовое отверстие в переднем конце коленчатого вала. Храповик стопорят шайбой 2, поставленной между ступицей и головкой храповика. Одновременно храповик служит и для плотного прижатия ступицы, маслоотражательной шайбы, шестерни и упорной шайбы к торцу коренной шейки.
К фланцу ступицы тремя болтами привернут штампованный из листовой стали шкив 5 привода водяного насоса и генератора (на некоторых ранее выпущенных двигателях шкив был прикреплен к фланцу четырьмя болтами). Один из болтов крепления шкива к ступице несколько смещен, поэтому шкив может быть установлен ступицу только в одном определенном положении. На ободе шкива имеется отверстие диаметром 3 мм, при совмещении которого с установочным штифтом, впрессованным в крышку распределительных шестерен, поршень первого цилиндра будет находиться в в.м.т. (рис. 18).
Выход переднего конца коленчатого вала уплотнен резиновым самоподтягивающимся сальником 7 (см. рис. 17), запрессованным в крышку распределительных шестерен. Плотное прилегание резиновой манжеты сальника к наружной полированной поверхности ступицы шкива обеспечивается кольцом из спиральной пружины. Условия работы сальника облегчаются маслоотражательной шайбой 8, препятствующей проходу масла по коленчатому валу под сальник, и защитной отбортовкой на корпусе сальника, которая отводит от сальника масло, стекающее по стенке крышки распределительных шестерен. Для увеличения срока службы сальника применяют дополнительное наружное уплотнение, препятствующее проникновению пыли и первого цилиндра в в. м. т. песка под рабочую поверхность сальника. Дополнительное уплотнение состоит из штампованной шайбы (отражателя) 6, напрессованной на ступицу шкива. До конца 1960 г. на автомобилях «Волга» применялось дополнительное уплотнение несколько иной конструкции (рис. 19).
Надежную работу сальника переднего конца коленчатого вала обеспечивают при сборке двигателя центрированием крышки распределительных шестерен по хвостовику коленчатого вала (см. рис. 71).
Крышка распределительных шестерен изготовлена из алюминиевого сплава и прикреплена к блоку пятью шпильками (диаметром 8 мм) и двумя болтами. Между крышкой и блоком проложена паронитовая прокладка толщиной 0,5 мм.
Для уплотнения заднего конца коленчатого вала служат два полукольца из шнура, сплетенного из асбестовой пряжи, пропитанного антифрикционным составом и покрытого графитом. Полукольца заложены в штампованные из листовой стали обоймы. Верхняя обойма привернута тремя болтами (диаметром 6 мм) к блоку, а нижняя – к крышке коренного подшипника. Набивка сальника соприкасается непосредственно с полированной шейкой коленчатого вала, имеющей маслосгонную канавку.
Для уменьшения количества масла, поступающего на сальник, и облегчения условий его работы на вкладышах коренного подшипника имеется кольцевая маслосборная канавка, а на шейке коленчатого вала между подшипником и сальником – маслоотражательный гребень, входящий в кольцевую проточку в блоке и крышке подшипника. Из маслосборной канавки во вкладышах и проточки в блоке масло по каналам отводится в картер.
На заднем конце коленчатого вала имеется фланец, на котором закреплен маховик. В заднем торце коленчатого вала расточено гнездо для установки шарикоподшипника первичного вала коробки передач.
Маховик
Маховик отлит из серого чугуна, имеет напрессованный стальной зубчатый обод для пуска двигателя стартером.
Маховик прикреплен к фланцу коленчатого вала четырьмя термически обработанными и шлифованными болтами, плотно входящими в отверстия во фланце коленчатого вала и в маховике. Гайки болтов затягивают, затем стопорят каждую в отдельности шплинтом. Момент затяжки гаек равен 7,6—8,3 кГ·м.
Вкладыши
Коренные и шатунные подшипники коленчатого вала снабжены тонкостенными взаимозаменяемыми вкладышами, изготовленными из малоуглеродистой стальной ленты, залитой баббитом. Толщина стальной ленты вкладышей коренных подшипников 1,9 мм, шатунных — 1,45 мм. Общая толщина стенки вкладышей (вместе со слоем баббита) коренных подшипников 2,25(-0,013, -0,020) и шатунных 1,7(-0,013, -0,020) мм. Слой баббита, имеющий незначительную толщину, практически не дает усадки, поэтому нет необходимости в периодической подтяжке подшипников и применении регулировочных прокладок.
Высокая точность изготовления шеек коленчатого вала вкладышей, шатунов и постелей в блоке цилиндров позволяет заменять вкладыши при ремонте без какой-либо дополнительной подгонки.
В каждом подшипнике установлено по два вкладыша. Осевому перемещению и проворачиванию вкладышей в постелях в блоке и ли шатунах препятствуют фиксирующие выступы, имеющиеся на вкладышах и входящие в соответствующие пазы в постелях блока шатунов.
Все коренные вкладыши имеют кольцевую канавку для непрерывного питания маслом шатунных шеек коленчатого вала, совпадающую с отверстием в коренной шейке. По середине верхних вкладышей коренных подшипников сделано отверстие, через которое из канала в блоке подводится масло к подшипникам; в нижних вкладышах такого отверстия нет. Вкладыши заднего коренного подшипника, кроме того, имеют вторую кольцевую канавку, расположенную вблизи заднего торца. Назначение канавки — сбор и отвод масла, вытекающего из подшипника, и тем самым облегчение условий работы заднего сальника коленчатого вала. Из канавки масло отводится в картер через отверстие в нижнем вкладыше и совпадающее с ним отверстие в крышке подшипника.
Ширина вкладышей коренных подшипников разная: вкладыши первого (переднего), второго, третьего и четвертого подшипников имеют ширину 30,5 мм, а пятого (заднего) — 39,5 мм. В шатунных вкладышах сделаны отверстия, совпадающие с отверстием в шатуне, предназначенным для смазки цилиндров. Для сохранения взаимозаменяемости в нижнем вкладыше шатунного подшипника также сделано отверстие. Ширина шатунных вкладышей 32 мм.
Диаметральный зазор между шейкой и вкладышами коренных подшипников находится в пределах 0,026—0,083 мм, шатунных подшипников — 0,026—0,077 мм. Для обеспечения указанных зазоров и исключения деформации деталей подшипники затягивают при помощи динамометрического ключа, причем для коренных подшипников момент затяжки равен 12,5—13,6 кГ·м, для шатунных 6,8—7,5 кГ·м.
|