Автор: admin

Двигатель СМД-60 является быстроходным дизелем. Характерная особенность его кривошипно-шатунного механизма состоит в том, что отношение хода поршня к диаметру цилиндра составляет меньше единицы — 0,89. Такое конструктивное решение позволило при повышении частоты вращения коленчатого вала до 2000 об/мин получить скорость поршня не более 8 м/сек и обеспечить жесткую конструкцию коленчатого вала благодаря большому перекрытию шеек.

Установка колец на поршень — стальной, имеет четыре коренных и три шатунных шейки. Противовесы откованы вместе со щеками, кроме первого, который устанавливается на переднем конце коленчатого вала на шпонке и вместе с шестерней привода маслонасоса и маслоотражателем закрепляется круглой гайкой. На заднем конце коленчатого вала установлена шестерня, которая находится в зацеплении с шестерней распределительного вала. В торец заднего конца вала семью болтами крепится фланец, который имеет в центре отверстие со шлицами для привода ВОМ. Коленчатый вал динамически балансируется в сборе с шестернями, передним противовесом и технологическим грузом, заменяющим массу маховика. Допустимая несбалансированность — не более 50 гсм. Коленчатый вал устанавливается на двигатель с зазором в коренных подшипниках 0,100—0,156 мм.

Четвертый коренной подшипник — упорный. Осевое усилие воспринимают четыре полукольца. Нижние полукольца в крышке удерживаются на двух штифтах, а верхние — между торцами постели и коренной шейки коленчатого вала. Полукольца упорные входят в комплект коренных подшипников и взаимозаменяемые для двигателя СМД-14. Осевой зазор коленчатого вала находится в пределах 0,125-0,345 мм.

Коленчатые валы изготавливают двух производственных размеров с разницей диаметров шеек 0,25 мм. Маркировка коленчатого вала нанесена на площадке первой щеки. Размеры шеек и маркировка приведены в табл. 1.

Размеры и маркировка коленчатого вала, вкладышей коренных и шатунных подшипников. Таблица 1.

Задний конец коленчатого вала уплотняется резиновой манжетой (120 X 150 X 12 мм), установленной в картер маховика.

Фланец к коленчатому валу крепится при установленном картере маховика. Устанавливать фланец следует так, чтобы не повредить манжету. Момент затяжки болтов крепления фланца — 20—22 кгс. м. Маховик крепится к фланцу восемью болтами, затянутыми моментом 20—22 кгс. м. Устанавливая маховик, совмещают его отверстие со штифтом на фланце по меткам в виде риски.

Для обеспечения нормального зазора в подшипниках необходимо применять вкладыши коренных подшипников в соответствии с маркировкой коленчатого вала. Вкладыши коренных подшипников 6 и 7 (рис. 1) — взаимозаменяемые по коренным опорам. Верхний вкладыш имеет канавку и отверстие для подвода смазки и устанавливается в постель блок-картера; нижний—гладкий, устанавливается в крышку 3. Вкладыши фиксируются от проворота «усом» 9, входящим в паз постели или крышки. Оба вкладыша подобраны по высоте. Возможно спаривание верхнего и нижнего вкладышей по маркировке на внутренней стороне «уса».

Рис. 1. Коренной подшипник:
1 — шпилька крепления крышки коренного подшипника; 2 — райка; 3 — крышка коренного подшипника; 4 — болт втяжной; 5 — блок-картер; 6 — нижний вкладыш подшипника; 7 — верхний вкладыш подшипника; 8 — метка затяжки гайки; 9 — уc-фиксатор; 10 — шайба специальная; 11 — шайба замковая

Вкладыш с маркировкой «+» спаривается с вкладышем с маркировкой «—». Вместо этих знаков на вкладышах может быть маркировка краской, зеленой и красной соответственно. Комплект коренных подшипников с полукольцами имеет обозначение 60—04041.00 с указанием номинала (табл. 1).

Рис. 2. Шатун:
1 — втулка верхней головкв; 3 — шатун; 3— канал подвода смазки; 4 — штифт; 5 — крышка нижней головки; 6 — болт шатунный; 1 — шайба замковая; 8 — цифры спаренности шатуна и крышки.

В шатуне (рис. 2) нижняя головка — с косым разъемом под углом 35°. По ширине нижняя головка не симметрична: размер А больше размера Б. Крышка нижней головки шатуна расточена совместно с шатуном. Спаренность крышки и шатуна обозначена одинаковым номером, набитым на торцовой площадке от 1 до 999. Крышка 5 крепится к шатуну 2 двумя болтами 6, ввернутыми в тело шатуна. Фиксируется она относительно шатуна трехгранными шлицами по стыку и одним штифтом 4% запрессованным в тело шатуна и входящим в паз крышки. В верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая втулка 1, в которой имеются канавка по наружному диаметру и четыре отверстия для подвода смазки. Для подачи масла в верхнюю головку в стержне шатуна просверлен канал 3.

По массе шатуны комплектуются с разновесом не более 14 г для одного двигателя. Масса шатуна обозначена трехзначным числом, выбитым на торце нижней головки шатуна, обозначающим сотни, десятки и единицы граммов.

Шатуны противолежащих цилиндров устанавливаются на шатунную шейку попарно (1 и 4, 2 и 5, 3 и 6). Затяжку шатунных болтов для исключения перекосов производят постепенно и поочередно, с окончательным усилием 20—22 кгс. м. Резьбу болтов перед сборкой смазывают дизельным маслом. После затяжки шатунные болты контрят замковыми шайбами 7, отгибая усики на грань головки болта (с мая 1975 г. вместо замковой шайбы устанавливается плоская шайба). Если шатунные вкладыши подобраны правильно, соответственно маркировке коленчатого вала, и нормально затянуты шатунные болты, нижняя головка шатуна должна свободно перемещаться по шейке коленчатого вала. Продольный люфт должен быть в пределах 0,35—0,66 мм. Зазор измеряют по торцам шатуна, так как ширина крышки меньше на 1 мм.

Шатунный подшипник состоит из двух вкладышей, изготовленных из биметаллической ленты со сплавом АБ—11. Верхний и нижний вкладыши взаимозаменяемые. Комплект шатунных подшипников на двигатель имеет обозначение 60.0305.00 с указанием номинала или ремонтного размера (табл. 1.).

Поршень отлит из алюминиевого сплава АЛ-25. В головке поршня в центре расположена камера сгорания открытого типа и четыре канавки под три компрессионных и одно маслосъемное кольцо. В двух бобышках расточены отверстия под поршневой палец, ось которого смещена относительно оси поршня на 3 мм. По наружной поверхности поршень имеет овальную форму с меньшим диаметром по оси расположения поршневого пальца. Юбка поршня по бокам укорочена.

Для обеспечения необходимого зазора между юбкой поршня и гильзой цилиндра поршни сортируются на две группы, которые маркируются буквами М и Б. Группа М — диаметр юбки поршня от 129,76 до 129,78 мм. Группа Б — диаметр юбки поршня свыше 129.78 до 129.80. Маркировка наносится ударным клеймом на донышке поршня. Замер наружного диаметра производится на расстоянии 41 мм от нижнего торца в плоскости, перпендикулярной оси поршневого пальца.

Поршни подбираются также по массе. Разность массы в одном комплекте — не более 7 г. Величина массы набита ударным клеймом на донышке поршня тремя цифрами, обозначающими сотни, десятки и единицы граммов. На донышке поршня нанесена стрелка. Так как ось поршневого пальца смещена, поршни с шатунами для правого и левого ряда цилиндров собирают, как показано на рис. 3.

Рис. 3. Сборка поршня о шатуном.

Для левого ряда цилиндров при сборке шатун устанавливают относительно поршня широкой стороной нижней головки, а для правого ряда — узкой стороной в направлении стрелки на донышке поршня. Вторым признаком может служить величина фаски в расточке нижней головки шатуна под подшипник. На узкой стороне размер фаски 1—1,5 мм, а на широкой — 3—3,5 мм. При установке в цилиндры поршней в сборе с шатунами стрелки на всех поршнях должны быть направлены вперед (в сторону вентилятора).

Несоблюдение этих требований может привести к задиру поршней. Перед установкой шатуна шейку коленчатого вала и шатунные вкладыши протирают чистой салфеткой и смазывают дизельным маслом. Вкладыши должны плотно прилегать к постелям в шатуне и крышке и фиксироваться «усиком». Крышку шатуна ставят так, чтобы номера спаренности совпадали. Контровку шатунных болтов производят новыми замковыми шайбами.

Поршневой палец — из стали 12ХН3А, полый, плавающего типа. Для обеспечения необходимого сопряжения с поршнем пальцы и поршни по диаметру отверстий в бобышках сортируются на две группы и маркируются двумя цветами краски: белой и желтой (табл. 2).

Маркировка поршней и пальцев по диаметру отверстий в бобышках. Таблица 2.

От осевого смещения поршневые пальцы фиксируются в бобышках поршня пружинными кольцами. Перед запрессовкой поршневого пальца поршень нагревают до 50-60°С В верхней головке шатуна поршневой палец устанавливается плотно, без ощутимого зазора, смазанный дизельным маслом, он должен перемещаться от усилия руки.

Рис. 4. Установка колец на поршень:
1 — верхнее компрессионное кольцо (хромированное); 2 — второе и третье компрессионные кольца; 3 — маслосъемное кольцо (хромированное); 4 — радиальный расширитель.

Компрессионные поршневые кольца — чугунные, имеют трапециевидное сечение (рис. 4), верхний торец кольца скошен под углом 10°. Первое компрессионное кольцо по наружному диаметру хромированное. Компрессионные кольца взаимозаменяемые с кольцами двигателей ЯМЗ-236 и А-01М. Маслосъемное кольцо коробчатой формы устанавливается с радиальным расширителем, который изготовлен из стальной ленты. Зазор в замке для всех колец — в пределах 0,45—0,75 мм. Комплект поршневых колец на двигатель имеет обозначение 60—03006.00. При сборке компрессионные кольца должны быть установлены вверх торцом, обработанным на конус, и свободно перемещаться в канавках поршня. Кольца устанавливаются и снимаются с помощью разжимных щипцов, чтобы исключить деформацию их и поломку. Перед установкой в цилиндр замки колец должны быть разведены в противоположные стороны, но не должны располагаться против отверстий под палец. Выполняя монтаж поршня в цилиндр, следует пользоваться специальной обжимкой, устанавливаемой на бурт гильзы.
[Справочник по тракторам Т-150 И Т-150К. Под редакцией профессора Б. П. Кашубы]

Статьи о КШМ двигателей тракторов: Кривошипно-шатунный механизм (КШМ); Кривошипно-шатунный механизм; Особенности эксплуатации КШМ; ТО КШМ и ГРМ двигателя трактора; Уход за кривошипно-шатунным механизмом

Рис. 1. Кривошипно-шатунный механизм:
1 — коренной подшипник; 2 — шатунный подшипник; 3 — шатун; 4 — поршневой палец; 5 — поршневые кольца; 6 — поршень; 7 — цилиндр; 8 — маховик; 9 — противовес; 10 — коленчатый вал.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из следующих основных частей: цилиндра 7 (рис.1), поршня 6 с кольцами 5, шатуна 3 с подшипником 2, поршневого пальца 4, коленчатого вала 10 с противовесами 9, вращающегося в подшипниках 1, и маховика 8.

Детали кривошипно-шатунного механизма воспринимают большое давление (до 6…8 МПа) газов, возникающих при сгорании топлива в цилиндрах, а некоторые из них, кроме того, работают в условиях высоких температур (350° и выше) и при большой частоте вращения коленчатого вала (свыше 2000 мин^-1). Чтобы детали могли удовлетворительно работать длительное время (не менее 8…9 тыс. часов) в таких тяжелых условиях, обеспечивая работоспособность двигателя, их изготавливают с большой точностью из высококачественных прочных металлов и их сплавов, а детали из черных металлов (сталь, чугун), кроме того, подвергают термической обработке (цементации, закалке).

Отдельные детали кривошипно-шатунного механизма имеют следующее устройство.

Рис. 2. Детали двигателя:
1, 11 — блок-картеры; 2, 4 — головки цилиндров; 3, 8 — прокладки; 5 — цилиндр; 6 — картер; 7 — гильза; 9 — поршень; 10 — поддон; 12 — вкладыши; 13 — крышка шатуна; 14 — стопорное кольцо; 15 — поршневой палец; 16 — шатун; 17 — втулка; 18 — шплинт; 19 — болт; 20 — коренной подшипник.

Цилиндр 5 (рис. 2) — основная часть двигателя, внутри которой сгорает топливо. Цилиндр изготавливают в виде отдельной отливки, укрепляемой на чугунной коробке — картере 6, или в виде сменной гильзы 7, вставляемой в блок цилиндров 1. Материалом для изготовления цилиндров и гильз служит чугун. Внутреннюю поверхность цилиндров и гильз, называемую зеркалом цилиндра, делают строго цилиндрической формы и подвергают шлифовке и полировке. Число цилиндров или гильз у одного двигателя может быть различно: один, два, три, четыре, шесть и больше. Блок цилиндров может быть изготовлен так, что цилиндры будут расположены в один или в два ряда под углом в 90°. Блок цилиндров и картер снизу закрыты поддоном 10 и уплотнены прокладками 8. Цилиндры сверху закрыты головкой 2 или 4 (в зависимости от конструкции двигателя), уплотняемой металло-асбестовой прокладкой.

Поршень 9, устанавливаемый внутри цилиндра, сжимает свежий заряд воздуха и воспринимает давление расширяющихся газов во время горения топлива и передает это давление через палец и шатун на коленчатый вал, заставляя его вращаться. Поршень отливается из алюминиевого сплава. На боковых стенках поршня делают два прилива — бобышки с отверстиями, в которые вставляется поршневой палец 15, соединяющий поршень с шатуном 16. В днище поршня сделана специальная камера, способствующая лучшему перемешиванию топлива с воздухом. Поршень во время работы сильно нагревается (до 350 °С) и при этом расширяется. Во избежание заклинивания поршня в цилиндре его делают несколько меньшего диаметра, чем цилиндр, создавая тем самым между ними зазор 0,25…0,40 мм.

Поршневые кольца. Поскольку между поршнем и цилиндром имеется зазор, то через него могут проходить из камеры сжатия в картер газы. Из картера в камеру сжатия попадает и там сгорает смазочное масло, при этом увеличивается его расход. Для устранения подобных явлений на поршень в специальные канавки надевают пружинные чугунные кольца. Диаметр колец делают немного больше диаметра цилиндра, в котором они будут работать. Чтобы такое кольцо можно было вставить в цилиндр, в нем сделан вырез (или, как его еще называют, замок), позволяющий сжать кольцо перед постановкой в цилиндр. Такое кольцо, будучи вставлено в цилиндр, стремится занять первоначальное положение и поэтому плотно прилегает к стенкам цилиндра, закрывая при этом своим телом зазор между поршнем и цилиндром.

Во время работы двигателя кольца, кроме уплотнения, обеспечивают распределение смазки по цилиндру, предотвращают попадание масла в камеру сгорания, уменьшая тем самым расход его, а также отводят теплоту от сильно нагретого поршня к стенкам цилиндра.

По назначению кольца бывают двух типов: компрессионные — уплотняющие (их обычно ставят по три-четыре) и маслосъемные (одно-два).

Компрессионные кольца воспринимают силы давления газов, причем наибольшую нагрузку до 75% давления несет первое кольцо. Чтобы предохранить поршень от повышенного износа, у некоторых двигателей в первую канавку поршня устанавливают стальную вставку, а для уменьшения износа кольца его цилиндрическую поверхность покрывают пористым хромом. Остальные кольца, воспринимающие меньшую нагрузку — 20 и 5% сил давления, хромом не покрывают.

Маслосъемные кольца чаще всего делают коробчатого сечения с прорезями. Благодаря этому усилие прижатия кольца к стенке цилиндра передается через два узких пояска, что увеличивает удельное давление кольца. Кроме того, узкие пояски кольца лучше снимают излишнее масло со стенок цилиндра или гильзы при движении поршня вниз.

На дне канавки маслосъемного кольца сделаны отверстия в поршне, через которые отводится масло, собранное со стенок цилиндра.

У некоторых двигателей, для того чтобы увеличить упругость маслосъемных колец, в зазор между кольцом и канавкой устанавливают стальной расширитель.

Шатун 16 соединяет поршень с коленчатым валом. Его штампуют из стали. Он состоит из верхней и нижней головок и стержня. Верхняя, неразъемная, головка служит для соединения с поршнем, в нее вставляется поршневой палец. Для уменьшения трения между пальцем и шатуном в верхнюю головку запрессовывают бронзовую втулку 17. Нижняя, разъемная, головка имеет крышку 13 и охватывает шейку коленчатого вала. Чтобы уменьшить трение шатуна о шейку вала, в нижнюю головку и крышку устанавливают вкладыши 12 — стальные пластины, у которых поверхность, прилегающая к шейке вала, покрыта тонким слоем свинцовистой бронзы или специальным алюминиевым сплавом.

Нижнюю головку шатуна и ее крышку соединяют шатунными болтами 19, гайки которых после затяжки шплинтуют. Поршневой палец 15, соединяющий шатун с поршнем, изготовляют из стали, а наружную поверхность подвергают термической (цементации и закалке) и механической (шлифовке) обработке.

Палец во время работы двигателя может перемещаться в верхней головке шатуна и бобышках поршня в небольших пределах, поэтому его называют плавающим.

Для того чтобы палец во время работы не вышел из поршня и не поцарапал зеркало цилиндра, ограничивают перемещение пальца в осевом направлении, устанавливая в бобышках (приливах) поршня стопорные пружинные кольца 14, которые, не препятствуя пальцу поворачиваться в бобышках и головке шатуна, не позволяют ему перемещаться за пределы поршня.

Коленчатый вал воспринимает через шатуны силы расширяющихся газов, действующих на поршни, и превращает эти силы во вращательное движение, которое затем передается трансмиссии трактора. От коленчатого вала также приводятся в движение и другие устройства и механизмы двигателя (газораспределительный, топливный и масляный насосы и др.). Коленчатый вал штампуют из стали или отливают из специального чугуна. Коленчатый вал состоит из следующих частей: коренных или опорных шеек, на которых он вращается в коренных подшипниках 20, шатунных шеек, которые охватывают нижние головки шатунов, щек, соединяющих шейки между собой, и фланца, предназначенного для крепления маховика.

Чтобы продлить срок службы коленчатого вала, поверхности шеек подвергают термической обработке — закалке.
Маховик представляет собой массивный диск, отлитый из чугуна, он укрепляется на фланце заднего конца коленчатого вала.

Маховик во время работы двигателя накапливает кинетическую энергию, уменьшает неравномерность частоты вращения коленчатого вала, выводит поршни из мертвых точек и облегчает работу двигатели при разгоне машинно-тракторного агрегата и преодолении кратковременных перегрузок.

На маховике укрепляется зубчатый венец, через который специальными устройствами вращают коленчатый вал при пуске двигателя. [Семенов В.М., Власенко В.Н. Трактор. 1989 г.]

Статьи о КШМ двигателей тракторов: Кривошипно-шатунный механизм (КШМ); Кривошипно-шатунный механизм двигателя СМД-60; Особенности эксплуатации КШМ; ТО КШМ и ГРМ двигателя трактора; Уход за кривошипно-шатунным механизмом