1. Nasadka korbowodu. 2. Śruba mocowania osłony pręta. 3. Korbowód. 4. Tłok. 5. Płytka termostatyczna tłoka. 6. Pierścień zgarniający olej. 7. Dolny pierścień kompresyjny. 8. Górny pierścień kompresyjny. 9. Sworzeń tłoka. 10. Rozprężająca się sprężyna (ekspander). 11. Panewki łożysk korbowodu. 12. Wał korbowy. 13. Lewe koło zębate wałka wyrównoważającego. 14. Półpierścienie oporowe. 15. Koło zębate wałka wyrównoważającego. 16. Tuleja centrująca. 17. Uszczelka olejowa tylnego wału korbowego. 18. Uchwyt tylnego uszczelniacza olejowego. 19. Prawe koło zębate wałka wyrównoważającego. 20. Koło zamachowe. 21. Skala na uchwycie 18 tylnego uszczelniacza olejowego. 22. Trzpień ustalający sprzęgła. 23. Podkładka śrub mocowania koła zamachowego. 24. Koło zamachowe wieńca zębatego. 25. Półpierścień oporowy łożyska. 28. Tylne łożysko. 27. Pierścień ustalający. 28. Wkładki łożyska radykalnego. 29. Lewy wałek wyrównoważający. 30. Łożysko przednie. 31. Uszczelka olejowa przedniego wału korbowego. 32. Koło pasowe napędu wałka rozrządu.
A. Oznaczenie kategorii tłoka przez otwór sworznia tłokowego
B. Oznaczenie klasy tłoka według średnicy zewnętrznej
B. Oznaczenie nadwymiarowego tłoka
D. Ustawienie wskaźnika
D.Mark c. tłoki m.t
E. Etykieta na bloku cylindrów
Mechanizm korbowo-suwakowy służy do przekształcania ruchu postępowego tłoka w ruch obrotowy wału korbowego. Mechanizm składa się z tłoka 4 z pierścieniami tłokowymi 6, 7 i 8 oraz sworznia 9, korbowodu 3, wału korbowego 12 i koła zamachowego 20. Szczegóły mechanizmu korbowo-suwakowego znajdują się i działają w bloku cylindrów. Wał korbowy jest główną częścią napędową silnika, która odbiera obciążenia gazowe oraz siły bezwładności poruszających się ruchem posuwisto-zwrotnym części i przekazuje je poprzez koło zamachowe do przekładni pojazdu przekształconej w moment obrotowy.
Detale grupy tłoków oraz inne części mechanizmu korbowego podlegają znacznym obciążeniom mechanicznym i termicznym. Dobór materiałów na tłok, sworzeń, pierścienie tłokowe oraz ich konstrukcja zapewniają niezawodne uszczelnienie komór spalania i cylindra, efektywne odprowadzanie ciepła, minimalny współczynnik tarcia, wysoką wytrzymałość i niezawodność przy niskiej masie części.
Tłok
Tłok 4 jest odlany ze stopu aluminium o wysokiej wytrzymałości. Aluminiowy tłok jest lekki i dobrze przewodzi ciepło do chłodzonych ścianek cylindra. Ale aluminium ma wysoki współczynnik temperaturowy rozszerzalności liniowej. Dlatego w celu nadania odkształcenia termicznego tłoka podczas nagrzewania w pożądanym kierunku i wyeliminowania ryzyka zakleszczenia się tłoka w cylindrze, w głowicy tłoka nad otworem na sworzeń tłokowy wlewa się stalową płytkę 5 o kontrolowanej temperaturze.
Aby zapewnić ustalony luz między lustrem cylindra a tłokiem, tłoki i cylindry są sortowane według średnicy współpracującej na pięć klas: A, B, C, D i E. Klasa tłoka (list) wybity na jego dnie. Litery reprezentują następujące wymiary (w mm) średnica tłoka: A-75.965...75.975; B-75.975...75.985; C-75.985...75.995; D-75.995...76.005; E-76.005...76.015.
Do określenia jego klasy niezbędny jest pomiar średnicy tłoka w płaszczyźnie prostopadłej do sworznia tłokowego w odległości 51,5 mm od dna. W innych miejscach średnica tłoka różni się od jego średnicy nominalnej, ponieważ zewnętrzna powierzchnia tłoka ma złożony kształt. Jest owalny w przekroju (owalność denka tłoka od 0,1 mm, a obrzeża do 0,55 mm), a mniejsza oś owalu pokrywa się z osią sworznia tłokowego. Pod względem wysokości zarówno osłona, jak i głowica tłoka mają kształt stożka, a ponadto średnica głowicy jest o 0,5 mm mniejsza niż średnica osłony. Taki kształt tłoka w temperaturze pokojowej zapewnia najkorzystniejszy kształt tłoka podczas pracy w cylindrze silnika.
Zewnętrzna powierzchnia płaszcza tłoka nie jest gładka, ale posiada szereg pierścieniowych mikrorowków o głębokości do 14 mikronów. Taka powierzchnia przyczynia się do lepszego docierania tłoka i zmniejszenia tarcia między tłokiem a cylindrem, ponieważ olej zatrzymuje się w mikrorowkach. Dno tłoka jest płaskie, z owalnym wgłębieniem na komorę spalania i małymi wgłębieniami na zawory. W dolnej części występów pod sworzniem tłokowym znajdują się otwory umożliwiające przepływ oleju do sworznia tłokowego. W celu poprawy warunków smarowania w górnej części otworów palcowych wykonano dwa podłużne rowki o szerokości 3 mm i głębokości 0,7 mm, w których zatrzymywany jest olej. W obszarze piast zmniejszono wysokość fartucha, aby zapobiec ocieraniu się o tłok przeciwwag wału korbowego.
Oś otworu na sworzeń tłokowy jest przesunięta o 1,2 mm od płaszczyzny średnicy tłoka w kierunku położenia zaworów silnika. Z tego powodu przemieszczenie tłoka w szczelinie między płaszczem a lustrem cylindra podczas zmiany kierunku ruchu w obszarze górnego martwego punktu na początku skoku następuje praktycznie bez uderzenia. Wymaga to jednak zamontowania tłoka w cylindrze podczas montażu tak, aby strzałka D na jego dole była skierowana w stronę przodu silnika.
Tłoki w silniku muszą mieć tę samą masę, aby zredukować wibracje spowodowane różnicą mas części poruszających się ruchem posuwisto-zwrotnym. Dlatego podczas produkcji masa tłoków jest utrzymywana z maksymalnym odchyleniem±5 g.
Wagowo tłoki są podzielone na trzy grupy: normalne, zwiększone o 5 g i zmniejszone o 5 g. Grupy te odpowiadają oznaczeniom na denku tłoka: «G», «+» i «—» W silniku wszystkie tłoki muszą należeć do tej samej grupy wagowej.
Części zamienne są dostarczane z tłokami o nominalnej wielkości tylko trzech klas: A, C i E. To wystarczy, aby dopasować tłok do dowolnego cylindra podczas pracy silnika, ponieważ tłoki i cylindry są podzielone na klasy, które w pewnym stopniu pokrywają się rozmiarami. Na przykład tłok klasy C może pasować do cylindrów klasy B i D. Najważniejsze przy wyborze tłoka jest zapewnienie niezbędnego luzu montażowego między tłokiem a cylindrem wynoszącego 0,025... 0,045 mm.
Oprócz tłoków o wymiarach nominalnych, jako części zamienne dostarczane są również tłoki naprawcze o średnicy zewnętrznej zwiększonej o 0,4 i 0,8. Tłoki te przeznaczone są do montażu w remontowanych blokach cylindrów, w których cylindry są wiercone i honowane do następnego rozmiaru naprawy. Na spodach tłoków naprawczych umieszczono oznaczenie B w kształcie kwadratu lub trójkąta. Trójkąt odpowiada zwiększeniu średnicy zewnętrznej o 0,4 mm, a kwadrat odpowiada 0,8 mm.
Na głowicy tłoka znajdują się trzy pierścieniowe rowki: w dwóch górnych są zamontowane pierścienie dociskowe 7 i 8, w dolnym pierścień zgarniający olej 6 wyposażony w sprężynę rozprężną 10. cylinder wchodzi do wnętrza tłoka i «spływa do skrzyni korbowej silnika.
Sworzeń tłoka
Sworzeń tłokowy 9, który łączy obrotowo tłok z górną głowicą korbowodu, stal z wewnętrznym otworem, jest wciskany w górną głowicę korbowodu z wciskiem 0,010... 0,042 mm i obraca się swobodnie w tłoku szefowie (luz 0,008 - 0,016 mm).
Sworznie według średnicy zewnętrznej, a także tłoki według średnicy otworu na trzpień, sortowane są do 0,004 mm na trzy kategorie. Kategorie są oznaczone liczbą (1, 2, 3) na dole tłoka i pomaluj koniec palca: niebieski - pierwsza kategoria, zielony - druga, czerwony - trzecia. Zmontowany sworzeń i tłok muszą należeć do tej samej kategorii, taki selektywny montaż zapewnia uzyskanie wymaganego luzu. Prawidłowe dopasowanie można sprawdzić wkładając naoliwiony palec do tłoka. Sworzeń powinien być łatwo wsunięty do tłoka poprzez naciśnięcie ręką i nie powinien wypaść z tłoka pod własnym ciężarem.
Pierścienie tłokowe
Pierścienie tłokowe 6, 7 i 8 zapewniają niezbędne uszczelnienie cylindra, odprowadzają część ciepła odbieranego przez głowicę tłoka do ścianki cylindra i rozprowadzają film olejowy na powierzchni płaszcza i cylindra, zapobiegając przedostawaniu się oleju do komory spalania Pierścienie wykonane są z żeliwa, dociskane są do ścianki cylindra siłami własnymi, sprężystością i ciśnieniem gazu, a pierścień 6 dodatkowo ze sprężyną 10.
Górny pierścień dociskowy 8 pracuje w warunkach wysokiej temperatury, agresywnego działania produktów spalania i niedostatecznego smarowania, dlatego w celu zwiększenia odporności na zużycie powierzchnia zewnętrzna jest chromowana i ma beczkowatą tworzącą poprawiającą docieranie.
Dolny pierścień dociskowy 7 ma na dnie rowek do zbierania oleju podczas ruchu tłoka w dół, pełniąc jednocześnie dodatkową funkcję pierścienia kroplowego. Powierzchnia pierścienia jest fosforanowana w celu zwiększenia odporności na zużycie i zmniejszenia tarcia o ścianki cylindra.
Pierścień zgarniający olej 6 posiada na powierzchni roboczej pomiędzy dwoma chromowanymi pasami nośnymi pierścieniowy rowek zbierający masę oraz cztery otwory do odprowadzania oleju usuniętego ze ścianek cylindra, dzięki czemu posiada dwie krawędzie zgarniające. Sprężyna ta, działając na pierścień, zwiększa równomierność promieniowego nacisku na cylinder, nie ingerując w swobodę ruchu zarówno pierścienia, jak i tłoka.
Wykonane są pierścienie naprawcze (podobnie jak tłoki) o średnicy zewnętrznej zwiększonej o 0,4 i 0,8.
Korbowód
Korbowód 3 to część łącząca tłok z wałem korbowym. Gdy silnik pracuje, na korbowód działają zmienne obciążenia od sił bezwładności i ciśnienia gazu. Obciążenia dynamiczne działające na korbowód w momencie zapłonu mieszanki roboczej w komorze spalania wymagają, aby przy minimalnej masie korbowód charakteryzował się dużą sztywnością, odpornością na obciążenia udarowe oraz wystarczającą wytrzymałością zmęczeniową.
W tym celu korbowód jest wykonany z kutej stali i składa się z dwuteownika, górnego elementu jednoczęściowego i dolnej głowicy dzielonej. W dolnej głowicy korbowodu wraz z osłoną 1 osadzone są tuleje 11 łożyska korbowodu, które współpracują z czopem korbowodu wału korbowego. Luz średnicowy między szyjką a panewkami łożysk korbowodu wynosi 0,02... 0,07 mm.
Osłona dolnej głowicy korbowodu mocowana jest za pomocą dwóch śrub 2 z nakrętkami samozabezpieczającymi. Aby zapewnić centrowanie śrub, ich zewnętrzna powierzchnia oraz otwór w korbowodzie są obrobione z dużą precyzją, a łeb śruby posiada pasek, za pomocą którego śruba jest wciskana w otwór. Aby zapewnić dokładność, otwór na tuleje w dolnej głowicy korbowodu jest obrabiany wraz z osłoną. Aby nie pomylić osłon korbowodu podczas montażu, korbowód i odpowiednia osłona są wybite numerem cylindra, w którym są zainstalowane. Podczas montażu numery na korbowodzie i kołpaku muszą znajdować się po tej samej stronie. Do 1997 roku w miejscu przejścia dolnej głowicy korbowodu z korbowodem znajdował się otwór, przez który olej był rozpylany na ścianki cylindra.
Podczas montażu korbowodu i zespołu tłoków korbowody ze wspomnianym otworem należy ustawić tak, aby otwór na korbowodzie i strzałka na dnie tłoka były skierowane w tym samym kierunku. Korbowody bez otworu można łączyć z tłokiem w dowolnej pozycji.
Aby zapewnić pracę silnika bez drgań, masę obu korbowodów zmontowanych z osłonami reguluje się poprzez wyjęcie metalu z występów bocznych na górnej głowicy korbowodu oraz z występu na pokrywie tak, aby masa górnych główek korbowodu korbowody różnią się nie więcej niż±2 g, a dolne - nie więcej niż±3 g.
Wał korbowy
Wał korbowy 12 jest odlany z wysokiej jakości żeliwa specjalnego i składa się z korbowodu i polerowanych czopów głównych, szczęk i przeciwwag. Aby zmniejszyć odkształcenie wału podczas pracy silnika, jest on trójkołowy i ma duże zachodzenie na siebie czopów głównego i korbowodu. Wysoka wytrzymałość zmęczeniowa materiału wału korbowego jest zapewniona przez konstrukcyjnie gładkie przejścia między czopami i policzkami oraz staranną obróbkę obszarów naprężonych. Wysoką odporność na zużycie czopów wałów uzyskuje się dzięki ich dużej średnicy, która zmniejsza obciążenia właściwe w łożyskach, oraz utwardzaniu powierzchni czopów prądami o wysokiej częstotliwości do głębokości 2...3 mm.
Średnica głównych czopów wału korbowego wynosi 50,799... 50,819 mm, średnica czopów korbowodu wynosi 47,83... 47,85 mm.
Aby zmniejszyć obciążenie od sił odśrodkowych działających na łożyska główne i zmniejszyć wibracje silnika, wał jest wyposażony w przeciwwagi odlane z nim w jednym kawałku. Przeciwwagi częściowo równoważą siły odśrodkowe działające na czopy korbowodów od ruchów korbowodu z tłokiem zachodzących podczas pracy silnika. Za pomocą dynamicznego wyważania wału korbowego wartość niewyważenia w płaszczyźnie przechodzącej przez środek pierwszego czopu głównego wynosi 19782±50 g mm, a trzeciego - 21376±50 g mm.
W korpusie wału wiercone są kanały łączące 1 i 3 czopy główne z korbowodami. Olej jest dostarczany przez te kanały w celu smarowania łożysk korbowodu. Wyjścia technologiczne kanałów zamykane są stalowymi korkami kołpakowymi, które wciskane są w kanały i wybijane w trzech punktach. Wylot oleju do smarowania każdego łożyska korbowodu odbywa się w dwóch miejscach przez poziomy kanał przelotowy w odpowiedniej szyjce, co przyczynia się do równomiernego zużycia szyjek na obwodzie.
Luz średnicowy między głównym czopem a panewkami łożyska głównego wynosi 0,026... 0,073 mm.
Możliwe jest przeszlifowanie czopów wału korbowego podczas napraw ze zmniejszeniem średnicy.
Na przednim końcu wału, wyposażonym w uszczelnienie olejowe 31, koło zębate napędu wałka rozrządu 32 i koło pasowe napędu generatora 33 są przykręcone do wpustu, zamocowane jest koło zamachowe 20 z wieńcem zębatym 24. Koło zamachowe jest wyposażone z kołkami ustalającymi sprzęgła 22, a na zewnętrznej powierzchni ma oznaczenie c. tłoki m.t (znak D). Tylne uszczelnienie wału jest zamocowane w tylnym uchwycie uszczelnienia 18, które jest wycentrowane na bloku za pomocą tulei centrujących 16.
Mechanizm równoważący
Mechanizm wyważający składa się z dwóch wałków wyważających 29 umieszczonych w bloku cylindrów po obu stronach wału korbowego. Wały są żeliwne i mają niewyważenie równe 5679,9±50 g mm w płaszczyźnie podpory przedniej i 4906±50 g mm w płaszczyźnie podpory tylnej. Ta wielkość niewyważenia jest zapewniona przez wiercenie otworów z zewnętrznej powierzchni wałka wyrównoważającego podczas jego dynamicznego wyważania.
Wały obracają się w dwóch łożyskach kulkowych 26 i 30 zainstalowanych w gniazdach bloku cylindrów. Napęd lewego i prawego wału odbywa się z koła napędowego 15, zamontowanego na wpust na tylnym końcu wału korbowego. Napędzane koła zębate 13 i 19 wałów są również osadzone na wpustach.
Aby wałki wyrównoważające działały efektywnie, konieczne jest, aby siły bezwładności od mas tłoków z korbowodami oraz od mas niewyważonych wałków wyrównoważających były skierowane w przeciwnych kierunkach i wzajemnie się kompensowały. Zapewnia to dokładny montaż wałków wyważających względem wału korbowego zgodnie z oznaczeniami na kołach zębatych.