УСТРОЙСТВО АВТОМОБИЛЯПроф. Е. ЧУДАКОВ Статья третья КРИВОШИПНЫЙ МЕХАНИЗМ АВТОМОБИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯВСТАТЬЕ 2-й „Устройство автомобиля" (см. № 3 „За Рулем") было уже указано, что кривошипный механизм двигателя служит для превращения прямолинейного движения поршня в круговое движение коленчатого вала с одновременной передачей работы от первого к последнему. В состав этого механизм? входят следующие части двигателя: коленчатый вал, шатун, поршень, цилиндр и картер. Рассмотрим ниже наиболее употребительные конструкции этих деталей.2. Расположение цилиндров автомобильного двигателяВ современных автомобильных двигателях употребляются два типа расположения цилиндров — в один ряд ив два ряда. На фиг. 1 дан поперечный разрез через двигатель с однорядным расположением цилиндров, поэтому в разрез и попадает только один цилиндр; число же цилиндров в одном ряду обычно берется равным 4, б и 8. Расположение отдельных деталей кривошипного механизма — коленча1. Число цилиндров того вала, шатуна, поршавтомобильного двиня, цилиндра и картера — гателя видно непосредственно из рисунка и пояснения Современные автомоне требует. Клапаны в бильные двигатели имецилиндрах расположены ют 2, 4, 6, 8 и 12 цилинс одного боку и приводятдров; наиболее употребися в движение от одного тельными являются 4-х кулачкового валика, раси 6-цилиндровые двигаположенного справа в тели. верхней части картера. При рассмотрении раНа фиг. 2 дан разрез бочего процесса цилинчерез двигатель с двумя дра во 2-й статье было рядами цилиндров. Здесь выяснено, что в каждом за каждую шатунную цилиндре одна вспышка шейку коленчатого вала или один рабочий ход цепляется два шатуна, поршня получаются за ведущие к двум протидва оборота коленчатого волежащим цилиндрам. вала. При нескольких Таким образом, когда, нацилиндрах общее число пример, в левом цилиндре вспышек за два оборота поршень занимает самое коленчатого вала, очеверхнее положение — в видно, будет равно числу Фиг. 1 правом цилиндре он нацилиндров; давая опреходится около своего среднего положения. деленную форму коленчатому валу, почти всегда добиваются того, чтобы вспышки в разных циПри такой конструкции двигателя число цилинлиндрах следовали одна за другой равномерно, дров в каждом ряде обычно равно 4 или 6; в перчерез одинаковые промежутки времени или,—что вом случае мы имеем восьмицилиндровый двигато же,— через одинаковую долю оборота колентель, а во втором—12-цилиндровый. чатого вала. При двухцилиндровом двигателе На фиг. 3 представлен коленчатый вал с шатувспышки будут получаться через один оборот нами для 8-цилиндрового двигателя с двухрядколенчатого вала, при четырехцилиндровом — ченым расположением цилиндров, по 4 цилиндра рез половину оборота, при шестицилиндровом — с каждой стороны. через одну треть оборота и т. д. Чем чаще один Угол, под которым располагаются друг относиза другим следуют рабочие хода поршней двигательно друга два ряда цилиндров, берется таким, теля за один оборот коленчатого вала, тем равнопри котором вспышки в разных цилиндрах слемернее получается работа двигателя и тем лучше дуют равномерно одна за другой по мере вращедвигатель работает на малых оборотах. ния коленчатого вала. Этот угол равен 90° для Поэтому, с точки зрения улучшения автомобиля, восьмицилиндрового двигателя и 60° для двенадцатицилиндрового. желательно брать число цилиндров возможно На фиг. 2 клапаны расположены в цилиндрах большим, но это вызывает удорожание двигателя, а также и некоторое усложнение в уходе эа ним. снизу, с одного бока для каждого ряда цилиндров. На практике наибольшее распространение полуПриводятся в движение они от одного кулачкочили четырехцилиндровые и шестицилиндровые вого валика, расположенного в верхней части двигатели. Четырехцилиндровые двигатели упокартера, посредине между двумя рядами цилиндров. Конструкция двухрядного двигателя имеет то требляются преимущественно для грузовых автомобилей и малых легковых, а шестицилиндровыепреимущество перед однорядным, что дает воздля средних и больших легковых автомобилей. можность при удвоенном числе цилиндров оста-25 ного восьмицилиндрового двигателя служит коленчатый вал той же формы, что и для четырехцилиндрового двигателя. Как видно из приведенных выше фигур для коленчатого вала с четырьмя шатунными шейками, все эти шейки лежат в одной плоскости с коренными шейками; такой коленчатый вал может быть выполнен из плоской доски. Две средние шатунные шейки расположены в одну сторону и две крайние — в другую сторону от оси коленчатого вала- При такой форме коленчатого вала достигается правильное чередование вспышек в отдельных цилиндрах и достаточная уравновешенность всей системы; двигатель не будет „бить" и „дрожать" во время работы. Число коренных шеек, а следовательно и число коренных подшипников, в которых вращается коленчатый вал в картере, при четырехцилиндровом двигателе чаще всего равно 3; этот случай Фиг. 2 и представлен на приведенных выше изображевить коленчатый вал, картер и кулачковый вал ниях коленчатого вала четырехцилиндрового двипочти того же размера, что и для однорядного гателя. Кроме того, реже употребляются валы на двух и на пяти кодвигателя. Это дает знаренных подшипниках. На чительное удешевление .^ ——^i г фиг, 5 схематически преддвигателя. При располоставлены все три типа жении того же числа циконструкции: I — два колиндров в один ряд, все % ренных подшипника , указанные детали удлиII — три коренных подняются, примерно, вдвое, шипника и III — пять кочто вызывает их утяжеренных подшипников. ление и удорожание. В Здесь буквой Л обознасовременных автомобильчены коренные подшипных двигателях число цик ^Ъ W^A^'J^^sJiL ники, а буквой Б—шалиндров в один ряд не туны. берут более 8. Коренные подшипниНа фиг. 4 представлен ки чаще всего употреобщий вид двенадцатибляются баббитовые; для цилиндрового двухрядноэтой цели в картере го двигателя; здесь с кадвигателя устанавливав ждой стороны на картеются разрезные бронзоре установлен блок из вые вкладыши, залитые б цилиндров, и угол мебаббитом, в которых и жду блоками выполнен ••ЛЁЯЯГ - ^•дИВЙниИЯЯИЯМид вращается коленчатый в 60°. Двигатель здесь вал. исполнен в одно целое с коробкой скороФиг. 3 Несколько реже для стей, и вся моторная той же цели употреблягруппаАполучается достаточно короткой. ются шариковые под-4)3. Коленчатый вал автомобильного двигателя Назначение и основная конструктивная форма коленчатого вала были уже выяснены в нашей второй статье. Основными элементами коленчатого вала являются: коренные шейки, располагающиеся в подшипниках картера, шатунные шейки, за которые хватаются шатуны, и, наконец, щеки, соединяющие шейки. Число шатунных шеек коленчатого вала зависит от числа цилиндров и при однорядном двигателе оно равно числу цилиндров. При двухрядном расположении цилиндров, когда за каждую шатунную шейку хватается по два шатуна, число шатунных шеек получается вдвое меньше, нежели число цилиндров, и определяется числом цилиндров в одном ряде. Например, согласно фиг. 3 для двухряд-гФяг. 426 шипники; на фиг. 6 показан коленчатый вал четырехцилиндрового двигателя на таких подшипниках. При шариковых подшипниках для удоб-обычно берется меньше ив большинстве современных конструкций- равно трем или четырем. Как уже было выяснено в статье второй, для увеличения равномерности хода двигателя на его коленчатый вал укрепляется маховик. Он крепится на коленчатом валу автомобильного двигателя со стороны сцепления, и от маховика усилие с коленчатого вала передается к этому механизму. В современных автомобильных двигателях употребляются два основных способа крепления маховика на коленчатом валу: на конусе и на фланце (оба эти способа крепления показаны на фиг. 9). В случае А маховик сажается на конус, снабженный шпонкой, и затягивается гайкой. В случае Б он крепится болтами к круглому фланцу, имеющемуся на конце вала и исполняемому в одно целое с последним. Второй способ крепления маховика несколько лучше, так как он обеспечивает лучшую центровку маховика по отношению к валу; при снятии маховика с вала и новой его постановке на вал при таком креплении маховик не должен „бить". При первом же способе посадки маховика, при его перестановке часто нарушается центровка, и для получения хорошего уравновешивания коленчатый вал с маховиком вновь приходится ставить на станок. Вообще же, при разборке двигателя мы не рекомендуем снимать маховик с коленчатого вала. Коленчатый вал автомобильного двигателя делается из специальной стали; сначала он куется под молотом, или штампуется под прессом, а за-Фиг. 5ства их посадки на вал часто последний делают разрезным, как это представлено на фиг. 7. Здесь две половинки коленчатого вала заканчиваются фланцами А, которые и свертываются друг с другом болтами; шариковый подшипник устанавливается на фланцах А перед тем, как производится свертывание этих фланцев. При целом вале и шариковых подшипниках последние должны быть такой величины, чтобы их можно было продеть через все шейки вала; для установки же их на соответствующей коренной шейке употребляется разрезная втулка, которая и помещается между шейкой вала и отверстием подшипника. При шестицилиндровом двигателе для получения правильного чередования вспышек в разных цилиндрах шатунные шейки коленчатого вала располагаются под углом 120°, т.-е. они уже не лежат в одной плоскости, как это имело место при коленчатом вале четырехцилиндрового двигателя. Общий вид коленчатого вала шестицилиндрового двигателя представлен на фиг. 8; число коренных шеек здесь равно 7, т.-е. по обе стороны от каждой шатунной шейки имеются коренные: такое число коренных шеек обеспечивает валу очень хорошую опору, но увеличивает его стоимость. Поэтому здесь, так же как и при коленчатом вале четырехцилиндрового двигателя , число коренных шеекФиг. бтем обрабатывается на механических станках. Шейки вала (как коренные, так и шатунные) шлифуются на специальных шлифовальных станках. Щеки штампованного вала в случае очень аккуратной штамповки часто совсем не подвергаются механической обработке. По мере работы двигателя износу подвергаются главным образом шатунные, а затем и коренные шейки коленчатого вала;приэтом шейки вместо круглой формы начинают получать овальную, что можно измерить специальным инструментом — микрометром. Наличие овала на шейках очень вредно отзывается на подшипниках; поэтому если он превосходит 0,05 — 0,07 м/м., то такой вал следует перешлифоФиг. 7 вать на станке.27 Довольно часто поршневый палец закрепляется жестко в головке шатуна, как это видно из фиг. 11. В этом случае вкладыш в шатуне отсутствует, Шатун подвижно соединяе'т между собой порверхняя его головка делается узкой и имеет прошень и коленчатый вал двигателя и служит для резь М, дающую передачи усилия возможность при между этими депомощи стяжной талями. Общий шпильки Н крепвид шатуна предко зажать порставлен на фиг.10. шневый палец . Здесь А — верхПри таком крепняя головка шалении пальца он туна, в которую качается уже не входит поршнев головке шатувый палец, Б — на, а в отвернижняя головка стиях поршня , шатуна, охватыгде для этой цевающая шейку ли устанавливаколенчатого ваются обычно ла, и В — тело бронзовые втулшатуна. Фиг. 8 ки. Верхняя головПри двухрядном расположении цилиндров, кока шатуна в автомобильных двигателях всегда выполняется цельной; нижняя же головка делаетгда нижние головки двух шатунов должны браться за одну шейку коленчатого вала, конструкция ся свертной для надевания ее на шейку коленнижней головки получает соответствующее измечатого вала; эта головка в разобранном виде нение против того, представлена на фиг. 10. Очень редко при как она была предсвертном коленчатом вале и нижняя головка шаставлена выше. В сотуна делается целой. временных автомоКоленчатый вал при движении вращается в нижбильных двигателях ней головке шатуна, поэтому здесь для уменьшеупотребляются следуния трения устанавливается подшипник, — см. ющие основные спофиг. 10. Этот подшипник, обычно, имеет бронзособы крепления двух вые вкладыши, по внутренней поверхности запишатунов за одну шейтые баббитом, благодаря чему уменьшается треку коленчатого вала ние между шатуном и коленчатым валом. (см. фиг. 12): За последнее время стала получать распроА) Нормальные странение конструкция нижней головки шатуна шатуны Iи II расбез вкладыша, при этом баббит заливается неполагаются ряпосредственно по шатуну. При такой конструкции, дом. При этом довольно трудной в производственном отношении шейки коленча(заливка баббита по стали), получается то нетого вала полуудобство, что при порче подшипника надо мечают значительнять весь шатун, а не только вкладыши. Преное удлинение и имущества же этой конструкции заключаются цилиндры одного в том, что нижняя головка шатуна получается ряда должны быть легче и сам подшипник жестче. сдвинуты по отноВерхняя головка шатуна при работе двигателя шению к цилиндимеет качательное движение по отношению к рам другого ряда поршневому пальцу. Поэтому здесь для уменьна ширину гошения трения также вставляется вкладыш. В виду Фиг. 10 ловки шатуна. небольшого движения здесь заливка баббитом Б) Здесь шатун I имеет в своей нижней не употребляется и вставляется простая бронголовке главный подшипник, которым и зовая или стальная каленая втулка. охватывает шейку коленчатого вала. Головка же шатуна II охватывает с боков головку шатуна Iи работает по ней, как по шейке вала. Так как шатун II по отношению к шатуну I имеет только небольшое качательное движение, то здесь не получается большой работы трения, и рабочие поверхности шатунов здесь поэтому не заливаются баббитом. Для возможностей охвата шатуна I шатуном II головка последнего получает вильчатую форму, как это изображено на фиг. 12,где шатун II для ясности повернут вниз (также дано на фиг. 2 и на фиг. 13). 4. Шатун В) В этом случае шатун II хватается за специальное ухо, исполненное на головке шатуна I; при этом шатун II обычно имеет обе головки — верхнюю и нижнюю — одинаковой формы; иногда же нижняя головкаФиг. 928 выполняется в форме вилки, как это представлено отдельно на фиг. 14.случае шатун исполняется двутаврового или крестообразного сечения; при круглой же форме шатун обрабатывается со всех сторон. Вкладыши нижней головки шатуна исполняются обычно из бронзы и заливаются баббитом. После соответствующей расточки этот подшипник должен быть пришабрен. При разборке и сборке двигателя необходимо следить за тем, чтобы пришабровка была по возможности ровной, а затяжка подшипников такой, при которой шатун медленно повертывался бы под влиянием собственного веса.Фиг. 11Тело шатуна В, соединяющее его верхнюю и нижнюю головки, чаще всего имеет двутавровое сечение, которое на фиг. 15 представлено под знаком А; второй по употребительности формой является круглая (В) и, наконец, исполняются шатуны крестообразного сечения (Б).Фиг. 14Фиг. 12Шатуны изготовляются преимущественно из специальной стали. В последнее время для уменьшения их веса начали применять дюралюминий и другие легкие сплавы. Надлежащая форма шатуну придается при помощи ковки или штамповкиПри этом болты, крепящие нижнюю головку шатуна, должны быть завернуты до отказа и зашплинтованы. При разработке верхнего или нижнего подшипника шатуна, когда в этом сочленении появляется значительный зазор, двигатель начинает „стучать". При стуке в пальце звук получается металлический, как бы удары легким молотком по металлу; с таким стуком при хорошей смазке двигатель еще может работать некоторое время без опасности серьезных повреждений. При стуке в нижнем шатунном подшипнике звук получается значительно глуше. При появлении этого стукаБФиг. 15 Фнг. 13.с последующей механической обработкой. При хорошей штамповке тело шатуна на механических станках совсем не обрабатывается, а обработке подвергаются лишь головки шатуна. В этомдвигатель должен быть разобран, так как в этом случае могут быстро последовать одно за другим: выплавление баббита, появление большого зазора между шатуном и коленчатым валом, обрыв болтов шатуна и поломка всего двигателя.Проф. Е. Чудаков29