Автомобили

Автомобиль МАЗ 5335 и его модификации

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Коленчатый вал. Силы, действующие на детали кривошипно-шатунного механизма двигателя, складываются из сил давления газов на поршень и инерционных сил движущихся масс.

Инерционные силы за время рабочего цикла изменяются по величине и направлению, что в случае их неуравновешенности приводит к нежелательным вибрациям и колебаниям на опорах.

В V-образных двигателях с углом развала 90 ° и общей шатунной шейкой на каждую пару цилиндров равнодействующая сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс обоих цилиндров направлена по радиусу кривошипа и суммируется с центробежной силой вращающихся масс. Уравновешивание этой силы осуществляется за счет противовесов, расположенных на продолжении шеек коленчатого вала. В двигателях ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238 в целях снижения веса кривошипно-шатунного механизма и двигателя в целом в систему уравновешивания входят выносные противовесы, расположенные на переднем конце коленчатого вала и в маховике.

Расположение выносных противовесов по отношению к плоскости 1-й шатунной шейки составляет для двигателя ЯМЗ-236 30 °, для двигателя ЯМЗ-238- 18°26'.

Коленчатые валы двигателей ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238 изготовлены из стали 50 Г. В процессе изготовления вал подвергается термической обработке-закалке и отпуску до твердости НВ 229 — 269, а поверхности шатунных и коренных шеек и шейки под сальники для повышения износостойкости подвергаются закалке с нагревом токами высокой частоты. Глубина закаленного слоя для коренных и шатунных шеек составляет 3,0 — 4,0 мм, а на шейках под сальники 1,0 — 2,0 мм; твердость после закалки — HRC 52 — 62.

Характерной конструктивной особенностью коленчатых валов являются развитые по диаметру, но относительно короткие коренные и удлиненные шатунные шейки, что достигается закреплением пары шатунов на общую шейку. Диаметр коренной шейки равен 110,000 0015 мм, а шатунных 88,OOO_o,ois мм. Шатунные и коренные шейки вала связаны между собой относительно толстыми щеками и сопрягаются с ними переходными галтелями радиусами 6.Q5 мм. Для прочности вала на изгио исключительное значение имеет правильность выполнения переходных галтелей. Поэтому при перешлифовках вала подрезы и уменьшение радиусов галтелей- недопустимы.

На щеках вала расположены фрезерованные под соответствующими углами площадки, к которым двумя болтами крепятся противовесы. Болты крепления противовесов затягивают моментом, равным 18—20 кгс.м, а их головки приваривают к противовесу. Балансировка вала производится в сборе с привернутыми противовесами, поэтому при ремонте вала противовесы снимать не рекомендуется.

В щеках вала просверлены каналы для подвода смазки от коренных подшипников к масляным полостям в шатунных шейках. Полости в шатунных шейках образованы двумя наклонными каналами диаметром 30 мм с запрессованными в них штампованными заглушками / ( 16).

Масляные полости являются дополнительными грязеуловителями. Грязевые частицы отбрасываются центробежной силой к верхней части полостей, а масло через четыре сквозных отверстия подается к шатунным вкладышам. Для удаления грязевых отложений при разборке двигателя необходимо выбить заглушки с последующей заменой их новыми. Повторное использование старых заглушек не допускается.

Для повышения усталостной прочности вала все переходные радиусы галтелей, а также выходные кромки масляных каналов тщательно полируются.

Передний конец вала ступенчатый. Посадочные поверхности шлифуются, а поверхность скольжения под передний сальник коленчатого вала после закалки полируется. При сборке коленчатого вала сначала напрессовываются шестерня и передний противовес системы уравновешивания. Положение шестерни и противовеса строго фиксируется шпонками относительно оси первой шатунной шейки. Напрессованная шестерня и штампованный маслоотражатель крепятся гайкой, навернутой на резьбовой участок вала. Гайка предохраняется от самоотворачивания специальной шайбой. В носке переднего конца коленчатого вала имеется резьбовое отверстие, в которое ввертывается болт крепления  шкива  ременной   передачи.

Шкив напрессовывается до упора в бурт вала и фиксируется шпонкой.

Задний конец вала (хвостовик) имеет закаленную токами высокой частоты шлифованную поверхность под сальник и маховик диаметром 140 мм. В торце заднего конца имеются: одно осевое отверстие для опорного подшипника первичного вала коробки передач, два отверстия для штифтов фиксации маховика, а также резьбовые отверстия для его крепления.

Коленчатый вал фиксируют в осевом направлении четырьмя упорными взаимозаменяемыми полукольцами, установленными в выточках блока и крышек задней коренной опоры. Полукольца изготовлены из бронзы ОЦС 5 = 5 = 5, имеют по торцам профрезеро-ванные смазочные канавки; от проворачивания предохраняются двумя штифтами, запрессованными в крышку заднего коренного подшипника, входящими в пазы на полукольцах. Осевой зазор вала составляет 0,121-0,265 мм.

Уплотнение коленчатого вала

Осуществляется резиноармированными самоподвижными сальниками, изготовляющимися из специальной резиновой смеси. Передний сальник запрессован в крышку шестерен распределения, задний — в картер маховика.

Для обеспечения минимального биения маховика торец коленчатого вала должен быть строго перпендикулярен к оси коренных шеек, а кромки всех выходящих отверстий притуплены фасками. При сборке необходимо обращать особое внимание на отсутствие на торце забоин и грязи.

Маховик изготовлен из специального чугуна и крепится к заднему торцу коленчатого вала восемью болтами из легированной стали. Момент затяжки болтов 20 — 22 кгс.м. Для предотвращения самоотворачивания болты стопорятся замковыми пластинами. Каждая пластина устанавливается под головки двух соседних болтов так, чтобы фигурный выступ ее находился против установочных штифтов маховика, запрессованных в торец коленчатого вала.

На переднем торце маховика выполнена специальная полость, обеспечивающая создание направленного дисбаланса. Балансировка маховика производится отдельно от коленчатого вала, поэтому маховики одной модели двигателя взаимозаменяемы. На наружном торце маховика крепится зубчатый венец, входящий в зацепление с приводной шестерней стартера. Венец имеет 115 зубьев (модуль 4,25 мм), центрируется внутренней поверхностью на выступе маховика и крепится 12 болтами. Болты стопорятся специальными шайбами. Для проворачивания коленчатого вала при регулировках   двигателя   на   наружной поверхности маховика имеются 12 радиальных отверстий диаметром 14 мм и метки для установки угла опережения впрыска топлива.

На заднем торце маховика сделаны выточка для фрикционных дисков и направляющие пазы для среднего и нажимного дисков сцепления. Кольцевая поверхность ограничена диаметрами 415 и 215 мм.

Нижняя головка имеет косой

разъем углом 55 °30 ' к продольной

оси. Это обеспечивает демонтаж

и монтаж поршня в сборе с шату

ном через гильзу цилиндров при на

ружном диаметре нижней головки

шатуна, превышающем диаметр

гильзы цилиндра.

Расточка под вкладыш в нижней головке шатуна выполнена в сборе с крышкой, поэтому крышки шатунов невзаимозаменяемы. Для обеспечения комплектности на стыке со стороны длинного болта выбиты числовые метки, одинаковые для шатуна и крышки. Число обозначает условный порядковый номер шатуна.

Крышка 6 нижней головки крепится к шатуну двумя болтами, изготовленными из стали 40ХН2МА. Болты вворачиваются непосредственно в тело шатуна и затягиваются моментом 17—19 кгс.м. До июня 1973 г. болты предохранялись от самоотворачивания специальными замковыми шайбами, повторное использование которых после разборки соединения не допускалось. В июне 1973 г. замковые шайбы аннулированы. Для разгрузки болтов от срезающих усилий крышки и тела шатуна имеют треугольный шлиц (гребенку). Перед сборкой шатуна с крышкой резьба болтов смазывается графитовой смазкой, а затяжка начинается с длинного болта.

Вкладыши шатунного подшипника устанавливаются в расточку ниж-

ней головки, имеющей диаметр 9з+°.о21 мм для фиксации от проворачивания и осевого смещения вкладышей в крышке и теле шатуна выполнены пазы под специальные выступы на вкладышах. Ранее в нижней головке шатуна делалась канавка глубиной 5 мм и шириной 6 мм для подачи масла в канал шатуна. С августа 1969 г. канавка ликвидирована. Это вызвано применением тонкостенных вкладышей и изменением расположения отверстия во вкладыше для подачи масла в канал шатуна.

Верхняя головка шатуна растачивается под диаметр 56+0'03 мм.

В нее запрессовывается бронзовая втулка с наружным диаметром 56ioJ9o MM- После обработки втулки в сборе с шатуном ее внутренний диаметр равен 501о;оз? мм. На внутренней поверхности втулки выполнена кольцевая канавка, которая обеспечивает подвод масла к трущимся поверхностям пальца и втулки при работе двигателя. Кольцевая канавка   втулки   соединена   с   масляным каналом, просверленным в теле шатуна, отверстием диаметром 10 мм, ось которого совмещена с осью масляного канала. Для подгонки шатуна по массе на верхних и нижних его головках выполнены бобышки для снятия металла.

Вкладыши подшипников коленчатого вала и нижней головки шатуна — сменные, тонкостенные, имеют стальное основание и рабочий слой из свинцовистой бронзы. Верхний и нижний вкладыши подшипника коленчатого вала невзаимозаменяемы. В верхнем вкладыше имеются отверстие для подвода масла и канавки для его распределения. Оба вкладыша нижней головки шатуна взаимозаменяемы.

Для возможности ремонта коленчатого вала предусмотрено шесть ремонтных размеров вкладышей. Клеймо ремонтного размера наносится на тыльной стороне вкладыша недалеко от стыка. Размеры шеек коленчатого вала и вкладышей в их средней части приведены в табл. 2.

Диаметры коренных и шатунных шеек коленчатых валов увеличены в 1969-1970 гг.

До августа 1969 г. коленчатые валы выпускались с шатунными шейками диаметром 85 мм; диаметры коренных шеек до мая 1970 г. на двигателях ЯМЗ-236 и до февраля 1971 г. на двигателях ЯМЗ-238 были 105 мм.

Диаметры отверстий под вкладыши коленчатого вала в блоке и крышке коренного подшипника, а также нижней головке шатуна остались без изменений. Изменение проведено за счет уменьшения толщины вкладышей.

Не рекомендуется перешлифовывать коренные шейки коленчатых валов основных и ремонтных размеров с диаметра ПО на 105 мм и шатунные шейки с диаметра 88 на 85 мм, так как при этом с поверхности шеек снимается слой закаленного металла. Уменьшение диаметра может вызвать также образование микротрещин, значительно снизить усталостную прочность вала и нарушить его балансировку.

Поршень 1 (см.  17) — сложной геометрической формы, изготовлен из высококремнистого алюминиевого сплава. Юбка и головка поршня имеют некруглое поперечное сечение и непрямолинейную продольную образующую. В поперечном сечении юбка поршня выполнена по форме овала с переменной по высоте разностью осей. Поверхность юбки покрыта слоем олова толщиной 0,003 — 0,006 мм для улучшения приработки поршня к гильзе.

Цилиндрический пояс головки поршня . имеет   овальное    сечение,

большая ось которого лежит в плоскости, перпендикулярной к оси поршневого пальца. В диаметральном сечении профиль поршня представляет собой плавную бочкообразную кривую. Такая сложная форма поршня позволила обеспечить надежность его работы при сравнительно малых зазорах между юбкой поршня и гильзой, равных 0,19 — 0,21 мм. Для обеспечения указанного зазора поршни и гильзы цилиндров по внутреннему диаметру разбиты на шесть размерных групп (см. табл. 1). Каждый цилиндр двигателя при сборке комплектуется поршнем и гильзой одной размерной группы. Клеймо наносится на днищах поршней.

В толстостенном днище поршня расположена часть камеры сгорания тороидальной формы, что способствует завихрению воздушного заряда, улучшает распыливание, смешивание и сгорание топлива.

В августе 1969 г. в связи-с увеличением диаметра шатунных шеек коленчатого вала были увеличены масса и радиус противовесов на щеках вала. Это изменение вызвало уменьшение длины поршня со 175 до 172,5 мм. На боковой поверхности поршня имеется пять канавок для поршневых колец. В трех верхних канавках, имеющих в сечении форму прямоугольной трапеции, устанавливаются компрессионные кольца.

Для отвода масла, снимаемого маслосъемными кольцами 3 и 4 с поверхности цилиндра, в канавках выполнено 26 отверстий диаметром 4 мм.

Поршень соединяется с верхней головкой шатуна с помощью пальца 7. Для этого в бобышках, расположенных внутри поршня, выполнены отверстия диаметром 501^1. В отверстиях под палец проточены кольцевые канавки для установки стопорных колец 8, ограничивающих осевое перемещение пальца.

Масса обработанного поршня составляет 2780 + 10 г. Для подгонки

поршней по массе снимается металл с внутренней утолщенной нижней части. При сборке поршня с шатуном объем расположенной в нем части камеры сгорания смещается в сторону высокой бобышки нижней крышки шатуна (см.  17).

Поршневой палец 7 изготовлен из стали 12ХНЗА с последующей цементацией наружной поверхности на глубину от 1,0 до 1,4 мм, закалкой и отпуском до твердости HRC 50 — 65. Наружный диаметр пальца после шлифовки равен 5О_о,оо8 мм. Для установки пальца поршень предварительно нагревают в масляной ванне до температуры 80—100°С. Благодаря этому палец легко входит в отверстия бобышек поршня под действием усилия руки. Запрессовка пальца в поршень не допускается.

Поршневые кольца. Комплект поршневых колец состоит из трех компрессионных и двух мас-лосъемных колец. Верхнее компрессионное кольцо как наиболее нагруженное отливается из модифицированного чугуна специального химического состава и в заготовке тер-мообрабатывается до твердости НВ 94—102. Остальные поршневые кольца изготавливаются из специального чугуна и подвергаются искусственному старению после предварительной обработки торцов.

Компрессионные кольца 2 (см.  17) в сечении имеют форму прямоугольной трапеции с углом наклона рабочей поверхности 10 °± 10 ', что снижает их закоксова-ние. Высота кольца равна 3,5 мм, радиальная толщина — 5,4 мм. Наружная цилиндрическая поверхность верхнего кольца покрыта слоем пористого хрома толщиной 0,1—0,2 мм. На наружной цилиндрической поверхности 2-го и 3-го компрессионных колец сделано по три кольцевых канавки глубиной 0,3 мм. Поверхность канавок покрыта слоем олова толщиной от 0,010 до 0,015 мм для улучшения приработки колец в гильзе.

Маслосъемные кольца 3 и 4 имеют прямоугольное сечение, одинаковы по конструкции и размерам. На наружной цилиндрической поверхности маслосъемного кольца сделана канавка, образующая две рабочие кромки.

Для снижения расхода масла на угар рабочая кромка со стороны канавки притуплена фаской и имеет ширину 0,5 мм. Посередине канавки выполнены отверстия для отвода масла.

С декабря 1973 г. для снижения расхода масла под маслосъемные кольца устанавливают расширитель кольца, изготовленный из стальной ленты толщиной 0,6 и шириной 6 мм. Расширитель имеет по периметру местные перегибы, выполненные в шахматном порядке, которые обеспечивают кольцу достаточную жесткость и возможность отвода масла, проходящего через отверстия в маслосъемном кольце.

Поршневые кольца имеют прямой замок. Зазор в замке сжатого кольца, помещенного в гильзу цилиндра, должен быть от 0,45 до 0,65 мм. Замки рядом расположенных колец на поршне должны быть повернуты один относительно другого на 180°.