Устройство и принцип работы кривошипно-шатунного механизма, а также его основные составляющие

Кривошипно-шатунный механизм является одной из важнейших частей двигателя внутреннего сгорания. Он представляет собой устройство, которое преобразовывает прямолинейное движение шатуна (также называемого шатуном) во вращательное движение вала. Такое преобразование движения играет решающую роль в работе двигателя, ведь именно благодаря этому механизму происходит передача энергии от поршня к валу.

Основными составляющими кривошипно-шатунного механизма являются кривошип, шатун и вал. Кривошип представляет собой часть вала, которая имеет углубления (гильзы), в которых находятся вкладыши. Палец шатуна проходит через гильзы кривошипа и вкладыши шейки кривошипа. Внизу шатун прикреплен к нижней части поршня соединяющими деталями, такими как юбки и топливные вкладыши.

Важно отметить, что в процессе работы кривошипно-шатунного механизма следует обеспечивать достаточное количество смазки для уменьшения трения между деталями. В некоторых двигателях, таких как дизельные, смазка производится с помощью топлива, поэтому механизм должен быть правильно спроектирован для обеспечения оптимального использования энергии и снижения износа деталей.

Кривошипно-шатунный механизм играет значительную роль в работе двигателя, поэтому его устройство и принцип работы требуют тщательного изучения. С помощью кривошипно-шатунного механизма преобразование движения от поршня передается к валу, что позволяет двигателю функционировать. Всего два шатуна соединяют верхнюю и нижнюю части механизма, при этом верхняя часть используется только для преобразования движения путем кривошипа.

Устройство кривошипно-шатунного механизма

Основные составляющие кривошипно-шатунного механизма включают вал, кривошип, шатун и поршень. Вал представляет собой цилиндрическое тело, которое вращается в подшипниках. На валу расположены кривошип и маховик, которые присоединяются к нему. Кривошип представляет собой выступ на валу, который имеет форму графиков синусоиды или косинусоиды. Шатун состоит из двух полуколец и головки, которая соединяется с поршнем путем пальца.

В процессе работы кривошипно-шатунного механизма поршень движется вверх и вниз в цилиндре двигателя под действием давления топливо-воздушной смеси или дизельного топлива. Поршень приводится в движение посредством кривошипа, который вращается вместе с валом. Шатун передает вращательное движение от кривошипа на поршень, преобразовывая его в линейное движение в цилиндре. Головка шатуна имеет пазы для вкладышей, которые обеспечивают хорошую смазку и уменьшают трение.

Для обеспечения надежной работы кривошипно-шатунного механизма применяются различные конструктивные решения. Например, в двигателях с внутренним сгоранием используются коренные вкладыши для уменьшения износа, а также маслосъемные кольца для предотвращения проникновения масла в камеры сгорания. В бензиновых двигателях кривошипно-шатунный механизм имеет жесткое посадочное соединение с валом, тогда как в дизельных двигателях он может иметь разъемное соединение для возможности замены.

Устройство и принцип работы

Кривошипно-шатунный механизм преобразует линейное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Поршень совершает движение вверх и вниз в цилиндре, при этом кривошип передает движение на шатун, а шатун преобразовывает его во вращение вала.

Процесс работы кривошипно-шатунного механизма начинается с подачи топлива или топливо-воздушной смеси в цилиндр. Давление горящего топлива под действием поршня создает силу, которая обеспечивает движение поршня вниз. Шатун передает это движение на кривошип, который в свою очередь преобразовывает его во вращение коленчатого вала. Верхняя часть коленчатого вала соединена с маховиком, который накапливает энергию двигателя.

Перемещение поршня вниз вызывает сжатие топливо-воздушной смеси в цилиндре, а затем поджигание смеси вызывает взрыв и дальнейшее расширение газов, что приводит к движению поршня вверх. Это движение передается через кривошип и шатун на коленчатый вал, где энергия двигателя преобразуется в вращение. Таким образом, движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.

Важной частью кривошипно-шатунного механизма является коренная шейка вала, на которую непосредственно передается движение шатуном. Коренные вкладыши обеспечивают хорошую смазку и уменьшают трение. Шейки коленчатого вала имеют специальную форму, которая позволяет установить оптимальный угол для передачи движения от шатуна к валу.

Применение в различных двигателях

Кривошипно-шатунный механизм используется не только в двигателях внутреннего сгорания, но и в других машинах и механизмах, где требуется преобразование линейного движения во вращательное. Например, в паровых и газовых турбинах, кривошипно-шатунный механизм преобразует движение турбинного колеса во вращение генератора или другого рабочего органа.

Кривошипно-шатунный механизм также применяется в двигателях внутреннего сгорания различных типов. Например, в бензиновых двигателях кривошипно-шатунный механизм имеет жесткое посадочное соединение с валом, а в дизельных двигателях может быть разъемное соединение для возможности замены. Также в дизельных двигателях применяется система смазки для обеспечения надежной работы механизма.

Принцип работы КШМ

Принцип работы КШМ состоит в следующем: при сгорании рабочей смеси в камере сгорания двигателя, топливная энергия преобразуется в механическую энергию. Двигатель, в данном случае двухтактного типа, обеспечивает работу КШМ только при одном положении коленчатого вала.

Шатун, в свою очередь, соединяет поршень и коленчатый вал. Он имеет два посадочных места – верхнюю и нижнюю. Верхняя часть шатуна (головка) соединяется с поршнем через палец, а нижняя часть (яблоко) – с коленчатым валом, образуя жесткое взаимодействие.

Преобразование колебательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала происходит с помощью кривошипа. Кривошип представляет собой углубление на коленчатом валу, в которое вставляется головка шатуна. При движении поршня вперед и назад, шатун следует по кривошипу, превращая колебательное движение поршня во вращательное движение вала.

Гильза является частью блока цилиндров и служит для установки поршня. Она имеет маслосъемные кольца, которые обеспечивают смазку и герметичность. Внутри гильзы движется поршень, который, в свою очередь, приводит в движение шатун через палец.

Работа КШМ очень важна для правильного функционирования двигателя. Взаимодействие всех его компонентов позволяет эффективно использовать энергию топлива и обеспечивает нормальную работу двигателя.

Обычно применяются двухтактные двигатели. Они зачастую позволяют быть более компактными и легкими, что в свою очередь важно для некоторых применений, например, в мототехнике.

Основные составляющие КШМ
Коленчатый вал
Шатун
Кривошип
Поршень
Гильза

Основные составляющие механизма

Коленчатый вал

Коленчатый вал является основной деталью кривошипно-шатунного механизма. Он имеет форму вала, на котором размещены кривошипы в виде шейек. Кривошипы взаимодействуют с шатунами, которые передают движение от вала к поршню.

Шатуны

Шатуны являются соединительными частями между коленчатым валом и поршнем. Они имеют две части — верхнюю и нижнюю, которые соединены посредством шатунных пальцев. Шатуны вместе с поршнями производят перекос, который нужен для преобразования прямолинейного движения поршня во вращательное движение вала.

Верхняя часть шатунов имеет гильзы, которые размещены в специальных камерах блока двигателя и выполняют роль маслосъемных колец. Гильзы позволяют шатунам совершать движение в вертикальной плоскости, при этом хорошо смазываясь маслом.

Нижняя часть шатунов имеет посадочное соединение с коленчатым валом с помощью крепежных вкладышей. Именно через это соединение происходит передача движения от вала к шатуну.

Поршни

Поршни являются частью шатунов и имеют форму цилиндра. Они находятся в верхней части цилиндра двигателя и в себе содержат поршневые кольца, которые обеспечивают герметичность камеры сгорания. Поршни также имеют маслосъемные колечки, которые предотвращают попадание масла в камеру сгорания.

Движение поршня производится за счет взаимодействия с газами в камере сгорания. При сжатии топливной смеси поршень перемещается внизе, а при воспламенении смеси происходит расширение газов, что приводит к поднятию поршня.

Коленчатый вал

Коленчатый вал состоит из нескольких шейк, на которых размещены шатуны. Шатун – это элемент, который соединяет коленчатый вал с поршнем. Вкладыши, обычно изготовленные из специальной стали, размещены между шатунами и шейками коленчатого вала. Они служат для снижения трения и обеспечивают правильное вращение коленчатого вала во время работы двигателя.

Принцип работы коленчатого вала очень простой. При работе двигателя, энергия, производимая мотором, передается на коленчатый вал с помощью кривошипно-шатунного механизма. Вал преобразовывает эту энергию во вращательное движение, которое далее передается через шейки валу и шатунам.

Вкладыши на шатунах также имеют маслосъемные юбки, которые предотвращают попадание масла в коморы сгорания двигателя и обеспечивают смазку элементов внутри механизма. Между шейками и вкладышами имеется малое пространство, которое позволяет компенсировать разницу в размерах между этими элементами.

Коленчатый вал часто обладает неимоверной прочностью, ведь на него передается огромное количество сил и действий. Он должен быть сделан из специальной стали, чтобы справляться с огромной энергией, которую производит двигатель.

Коленчатый вал является частью, которая находится внутри двигателя и имеет очень важную роль в его работе. Он обеспечивает преобразование энергии и передачу движения от поршня к другим частям механизма. Без коленчатого вала двигатель не мог бы работать правильно.

Поршень

Поршень включает в себя такие части, как головка поршня, нижняя часть поршня (юбки) и крепление поршня к коленчатому валу. Головка поршня имеет углубления, которые служат для размещения вкладышей коренных шей коленчатого вала. В нижней части поршня имеются маслосъемные и компрессионные кольца, которые обеспечивают герметичность работы двигателя.

Поршень соединен с шатуном при помощи поршневого пальца, который обеспечивает жесткое соединение между поршнем и кривошипно-шатунным механизмом. Коленчатый вал, поршень и шатун образуют такую группу взаимодействия, которая преобразовывает линейное движение поршня во вращательное движение вала двигателя.

В двигателях бензиновых и дизельных двухтактных двигателях поршень имеет только одну гильзу, которая является также и стенкой камеры сгорания топлива. При этом поршень имеет маслозаборник, который обеспечивает смазку всех подвижных частей кривошипно-шатунного механизма.

Таким образом, поршень является важной частью кривошипно-шатунного механизма, которая выполняет функции преобразования линейного движения поршня во вращательное движение вала двигателя. Он также обеспечивает герметичность работы двигателя и необходимую смазку всех подвижных частей механизма.

Гильза

Для работы гильзы используются специальные компрессионные полукольца, которые устанавливаются на верхней части гильзы. Они обеспечивают герметичность и снижают трение между гильзой и поршнем.

Одной из главных функций гильзы является смазка. Масло подаются на поверхность гильзы через специальные каналы и отверстия. Оно смазывает трение между гильзой и поршнем, что помогает снизить износ и повысить эффективность работы устройства.

Гильза изготавливается из высокопрочной стали, чтобы выдерживать высокие нагрузки и длительную эксплуатацию. Она имеет посадочное место для вкладышей коренных и шатунных вкладышей, которые также играют важную роль в работе кривошипно-шатунного механизма.

Именно гильза в паре с шатуном образует соединение, которое передает энергию от коленчатого вала к поршню и обратно. Такая группа составляющих вместе образует двух коленчатый вал и шатуна, обеспечивая работу кривошипно-шатунного механизма.

Шатун

На одной стороне шатуна располагается верхняя шейка, которая имеет соединение с поршнем через пальцы и пальцевые вкладыши. Внутри шейки находятся маслосъемные полукольца, которые обеспечивают смазку поршня.

На другой стороне шатуна находится нижняя шейка, которая соединяется с коленчатым валом двигателя. Это соединение производится посредством вкладышей, которые подаются на место в шейки блоком. Шатун вместе с коленчатым валом образует группу коленчатого механизма.

Основной принцип работы шатуна заключается в преобразовании поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала и передаче энергии от поршня к валу. Это позволяет использовать полезную энергию, вырабатываемую двигателем.

Угол между осью поршня и шейками шатуна может меняться во время работы двигателя. Внутренняя часть шатуна, называемая ползунок или головка, имеет форму осевого симметричного проушины. Она обеспечивает надежное соединение шатуна с верхней шейкой и поршнем.

У шатунов также есть важная функция смазки. Масло подается на шатун посредством масловозвратной группы из блока и коленчатого вала. Масло, попадая на шейки шатуна, обеспечивает смазку и защиту соединения шатун-коленчатый вал.

Маховик

Маховик обычно состоит из двух полуколец, которые соединены между собой группой болтов и имеют углубления для вкладышей. Этот элемент кривошипно-шатунного механизма позволяет обеспечивать более плавное и равномерное движение двигателя.

Главной функцией маховика является преобразование хаотичного движения поршня в равномерное движение коленчатого вала. При сжатии топливной смеси в цилиндре двигателя, энергия от сгорания передается на поршень, который непосредственно передает эту энергию через шатун и кривошип маховику.

Маховик также выполняет функцию снижения трения, поскольку его большая масса позволяет сохранять энергию крутящего момента двигателя и равномерно отдавать ее при срабатывании следующего цилиндра. Зачастую маховик также используется для передачи действий двигателя на другие механизмы автомобиля, такие как коробка передач или генератор.

Очень важно правильно подобрать маховик и гильзу для двигателя. Нижняя часть гильзы обычно имеет углубления и выступы, которые взаимодействуют со шейками коленчатого вала. Благодаря этому взаимодействию, маховик позволяет менять угол передачи движения и добиться гармоничной работы двигателя.

Принцип действия КШМ

Основными элементами КШМ являются коленчатый вал, шатуны, поршни, коренные вкладыши, коленчатые шайбы и гильзы. Работа КШМ начинается с момента, когда горючая смесь внутри цилиндра под воздействием искры зажигания воспламеняется. В результате сгорания топлива и воздуха выделяется энергия, которая передается шатуну.

Энергия, полученная от сгорания, передается шатуну через шейку коленчатого вала. Вал иногда имеет несколько шей, что позволяет подключать несколько шатунов и распределить энергию равномерно между ними. При движении шатун своей нижней частью (шатуном) передает полученную энергию поршню, который двигается вверх и вниз внутри гильзы.

Гильза, находящаяся внутри блока цилиндра двигателя, имеет форму полых цилиндров, в которых работают поршни. В процессе работы поршень перемещается вверх и вниз, обеспечивая движение топливно-воздушной смеси и отвод огарков из цилиндра. Маслосъемные юбки поршня, которые находятся в верхней части поршня, не только уменьшают сопротивление воздуха, но и предотвращают попадание масла из смазки между гильзой и поршнем в полость сгорания.

Кольца поршня герметично прилегают к стенкам гильзы, не пропуская газы из цилиндра в картер двигателя. При этом они также выполняют функцию смазки, поскольку между стенками гильзы и поршня имеется тонкий слой масла, который обеспечивает снижение трения и износа.

Механизм КШМ позволяет преобразовывать энергию двигателя в поршневое движение, которое зависит от вращения коленчатого вала. Это движение поршня передается далее на маховик, который накапливает часть полезной энергии и передает ее на приводы автомобиля.

Таким образом, принцип работы кривошипно-шатунного механизма заключается в преобразовании вращательного движения коленчатого вала в поступательное движение поршня. Данный механизм играет важную роль в работе двигателя внутреннего сгорания, поэтому его компоненты должны быть надежными и износостойкими.

Преимущества	Недостатки
— Простота и надежность конструкции — Высокая эффективность преобразования энергии — Возможность использования в различных типах двигателей — Низкая стоимость производства	— Необходимость постоянной смазки — Повышенный уровень трения и износа — Ограничение на максимальное число оборотов двигателя — Определенные проблемы с балансировкой

Кривошипно-шатунный механизм и двигатель наразлучны

Устройство кривошипно-шатунного механизма (КШМ) состоит из нескольких основных частей: вала, кривошипа, шатуна, коленчатого вала и коренных вкладышей. В процессе работы кривошип, который находится на валу двигателя, преобразовывает поступательное движение шатуна во вращательное движение коленчатого вала.

Кривошип пристыкован с одной стороны к валу и имеет форму полукруглого углубления, которая называется шейкой. В шейке кривошипа находится палец шатуна, который соединяется с шатуном. Шатун в свою очередь взаимодействует с поршнем, передающим передний ход двигателя. При этом шатун и гильзы, находящиеся в верхней и нижней части шатуна, образуют кривошипно-шатунный механизм.

Кривошипно-шатунный механизм обеспечивает передачу движения поршня на коленчатый вал. В дизельных двигателях такая передача осуществляется посредством шатуна и кривошипа, что позволяет использовать полезное действие топливной смеси в цилиндре двигателя. Для правильной работы КШМ необходима жесткая связь между частями шатуна и кривошипа. В этом помогают блоки с коренными вкладышами, которые устанавливаются на головных и шатунных шейках коленчатого вала.

Устройство двигателя наразлучны значит, что кривошипно-шатунный механизм выполняет две функции: передачу движения поршня на коленчатый вал и подачу масла к различным деталям механизма. Также, наразлучный двигатель может быть оснащен маслосъемными юбками, которые устраняют перетекание масла между компрессионных камер и обеспечивают лучшую смазку двигателя. Это особенно хорошо при использовании двигателей в морской технике или авиации.

Таким образом, кривошипно-шатунный механизм является одной из основных составляющих двигателя наразлучны, обеспечивая передачу движения поршня на коленчатый вал и обеспечивая жесткую связь между частями механизма. В свою очередь, двигатель наразлучны предоставляет возможность использования полезного действия топливной смеси и обеспечивает лучшую смазку и подачу масла к различным деталям механизма.

Видео:

Автомобильные системы Принцип работы ГРМ

Автомобильные системы Принцип работы ГРМ by Электрооборудование и Автоматика 24,823 views 4 years ago 7 minutes, 41 seconds