Колянов механизъм и цилиндров блок (ВАЗ-2109)

Коляновият механизъм служи за преобразуване на възвратно-постъпателното движение на буталото във въртеливото движение на коляновия вал. Механизмът се състои от бутала с бутални пръстени и щифтове, биели, колянов вал и маховик. Частите на коляновия механизъм са разположени и работят в цилиндровия блок.

Цилиндров блок

Всички цилиндри на двигателя, заедно с горната част на картера, са обединени в общ възел - цилиндровия блок, излят от специален чугун с висока якост. Този дизайн позволява висока твърдост и здравина при относително ниско тегло, тъй като силата от налягането на газа в отделен цилиндър се поема от цялото напречно сечение на цилиндровия блок. Той се противопоставя добре на действието на инерционните сили и моменти, които възникват от движещите се части на коляновия механизъм. За да се увеличи твърдостта, цилиндровият блок има пет ребрени прегради и увеличена дебелина на горната плоча, към която е прикрепена главата на цилиндъра.

Цилиндрите са подредени вертикално в редица в блока. Те нямат никакви вложки и се пробиват директно в цилиндровия блок. За да се постигне висока степен на чистота на повърхността, стените на цилиндъра са шлифовани.

За нормална работа на двигателя разстоянието между буталото и цилиндъра трябва да бъде в определени граници: 0,025...0,045 mm при нов двигател и да не надвишава 0,15 mm при износени бутала и цилиндри. За по-лесно получаване на такава междина при сглобяване на двигателя диаметрите на цилиндрите и буталата са разделени на пет класа, всеки с 0,01 mm, обозначени с латинските букви A, B, C, D, E (фиг. 12). При сглобяване на двигател бутала от един и същи клас се вкарват в цилиндри от определен клас, което гарантира постигането на определена стойност на хлабината. Класът (буквата) на диаметъра на цилиндъра е щампован в долната равнина на цилиндровия блок срещу всеки цилиндър (фиг. 13).







Основните размери на цилиндровия блок на двигателя 2108 са показани на фиг. 12. Цилиндровият блок на двигателя 21081 се различава от 2108 по по-малката си височина - 242...242,2 mm, а цилиндровият блок на 21083, в сравнение с 2108, има по-голям диаметър на цилиндъра:

• A — 82.00...82.01 мм
• B — 82.01...82.02 мм
• C — 82.02...82.03 mm
• D — 82,03...82,04 mm
• E — 82.04...82.05 мм

Номерът на модела на двигателя е излят в горната част на цилиндровия блок от лявата страна.

Цилиндровият блок е скъпа част. Следователно, за да се удължи експлоатационният му живот, е предвидена възможност за ремонт на цилиндрите. Дебелината на стената позволява пробиване и хонинговане на цилиндрите, за да отговарят на ремонтните размери на буталата, увеличени с 0,4 и 0,8 mm. Разпробиването се извършва, ако износването на цилиндрите надвишава 0,15 mm или ако по стените им има неравности.


В долната част на цилиндровия блок има пет опори за основните лагери на коляновия вал, върху които са поставени тънкостенни стоманено-алуминиеви втулки. Опорните отвори са направени наполовина в цилиндровия блок и наполовина в лагерните капачки. Всеки капак е закрепен към цилиндровия блок с два самозаключващи се болта. За да се осигури висока точност, отворите на лагерите са завършени заедно с лагерните капачки. Следователно капаците не са взаимозаменяеми: те не могат да се сменят или преместват от един цилиндров блок в друг. За разграничаване на капачките на основните лагери от външната им страна има маркировки под формата на линии (фиг. 14).



При сглобяване на двигателя капачките на лагерите трябва да бъдат монтирани в строго определено положение: в същото положение, в което са били в цилиндровия блок, когато са били обработени отворите в опорите. Ето защо, за да избегнете случайно обръщане на клепачите, те са направени асиметрични. Спрямо страните на капака оста на полуотвора в него е изместена с 1 mm наляво. Правилно монтираните капаци трябва да имат маркировки от лявата страна на двигателя (страната, където са разположени генераторът и стартерът).

Основният канал на системата за смазване е пробит от дясната страна на цилиндровия блок. От него пет наклонени канала водят до основните лагери на коляновия вал и вертикален канал за подаване на масло нагоре към разпределителния вал. От дясната предна страна на цилиндровия блок има фланец за монтиране на маслен филтър. От фланеца каналите преминават към главния канал на системата за смазване и към маслената помпа, която е прикрепена към предния край на цилиндровия блок. От лявата страна на блока има ухо с отвор за фитинг, към който е свързан маркучът за всмукване на картерни газове. Индикаторът за нивото на маслото също е поставен в този фитинг.

Охлаждащата риза на цилиндровия блок е обща за всички цилиндри. По цялата височина на цилиндрите са направени проходи за охлаждащата течност, което подобрява охлаждането на буталата и буталните пръстени и намалява деформациите на блока от неравномерно нагряване. За закрепване на прътите на охлаждащата риза при отливане на цилиндровия блок има шест отвора във външните му стени, които след това се затварят със стоманени тапи с форма на чаша. Охлаждаща риза директно (без междинни тръбопроводи) свързан към помпата на охлаждащата течност, разположена в прилива от дясната страна на цилиндровия блок. Охлаждащите кожуси на блока и главата на цилиндъра се свързват през отвори в горната равнина на блока на цилиндъра.

От лявата страна на цилиндровия блок има уши с отвори за монтиране на генератора и предната скоба за окачване на силовия агрегат. От дясната страна, в допълнение към фланеца за масления филтър, има още един фланец с четири отвора за монтиране на цилиндровия блок на монтажната стойка. В задната част на цилиндровия блок има две скоби, подсилени с ребра, за закрепване на корпуса на съединителя. За да центрирате цилиндровия блок с корпуса на съединителя, в отворите на скобите се вкарват две монтажни втулки.

Бутало

Буталото е една от най-натоварените части на двигателя. Той възприема налягането на газовете и го предава на коляновия вал през буталния щифт и свързващия прът. Буталото е излято от високоякостна алуминиева сплав. Той е лек и отвежда топлината добре към стените на цилиндъра. Но алуминият има висок коефициент на топлинно разширение. Следователно, за да се намали топлинното разширение на буталото от нагряване от горещи газове и да се елиминира рискът от засядане в цилиндъра, в главата на буталото над отвора на щифта се излива топлокомпенсираща стоманена плоча.

Основните размери на буталото, свързващия прът, буталния щифт и буталните пръстени на двигателя 2108 са дадени на фиг. 15. Подобно на цилиндрите на двигателя, буталата са сортирани в пет класа по външен диаметър: A, B, C, D и E. Разликата в диаметрите на буталата на съседните класове е 0,01 mm. Класът (буквата) на буталото е щампован на дъното му (фиг. 16).





Двигатели 2108 и 21081 имат еднакви бутала, докато двигател 21083 е оборудван с бутала и пръстени с външен диаметър, увеличен с 6 mm. Номерът на буталото е излят от вътрешната страна на полата му.

Диаметърът на буталото може да бъде измерен за определяне на неговия клас само на едно място: в равнината, перпендикулярна на буталния болт, на разстояние 51,5 mm от дъното. На други места диаметърът на буталото не е номинален, тъй като външната повърхност на буталото има сложна форма. В напречно сечение е овална (овалът на главата на буталото е до 0,1 mm, а на полата - до 0,55 mm), като по-малката ос на овала съвпада с оста на буталния болт. По височина както полата, така и главата на буталото имат конична форма и освен това диаметърът на главата е с 0,5 mm по-малък от диаметъра на полата. Тази форма позволява да се компенсира неравномерното разширение на буталото по време на нагряване чрез намаляване на неговата конусност и овалност.

Външната повърхност на полата на буталото не е гладка, но има много пръстеновидни микробразди с дълбочина до 14 µm. Тази повърхност спомага за по-добро сработване на буталото към стените на цилиндъра и намалява загубите от триене, тъй като маслото се задържа в микроканалите. Челото на буталото е плоско, с овална вдлъбнатина, която е част от горивната камера, и с малки вдлъбнатини за клапаните. В долната част на издатините на буталния болт има отвори за преминаване на масло към буталния болт. За да се подобрят условията на смазване, в горната част на отворите на щифта са направени два надлъжни канала с ширина 3 mm и дълбочина 0,7 mm, в които се натрупва масло. В областта на издатините височината на полата е намалена, за да се предотврати докосването на противотежестите на коляновия вал до буталото.

Отворът за буталния щифт е изместен от оста на симетрия с 1,2 mm към дясната страна на двигателя. Поради това върху буталото действа момент на сила, който го притиска към стените на цилиндъра винаги в едно и също положение. Следователно няма удари на буталото по стените на цилиндъра, когато преминава през горната мъртва точка. Това обаче изисква буталото да бъде монтирано в цилиндъра в строго определено положение. При сглобяване на двигателя буталата се монтират така, че стрелката 1 (фиг. 16) на дъното на буталото да сочи към предната част на двигателя.

Бутало: щифтът се вкарва в буталото с разстояние от 0,008...0,016 mm. За да се гарантира, че такъв високопрецизен хлабина се постига в масовото производство, буталата са сортирани в три категории по диаметър на отвора на буталния щифт и външен диаметър на щифта с 0,04 mm. На дъното му е щампован номерът (1,2,3), указващ категорията на буталото, както и класа (виж фиг. 16). При сглобяването на двигателя буталото и щифта се вземат от една и съща категория, което гарантира необходимата хлабина. Правилността на тяхното чифтосване се проверява чрез поставяне на омаслен пръст в буталото. Пръстът трябва лесно да влезе в буталото с натиск на ръката и да не изпада от него под действието на собственото си тегло.

Буталата в двигателя трябва да бъде еднакво по отношение на масата, за да се намали вибрация възвратно-постоянно движещи се части. При производството на завода, е строго отлежало гранично отклонение на маса бутала +5 г. Така че при монтаж на двигатели 2108 вземете бутала една група по тегло или потребителски им маса) чрез премахване на излишните метални, не се изисква.

Резервните части се доставят в номинални размери само от три класа - A, C и E. Това е достатъчно, за да изберете бутало за всеки цилиндър по време на ремонт на двигателя, тъй като буталата и цилиндрите са разделени на класове с известно припокриване на размерите. Например, бутало от клас C може да е подходящо за цилиндри от клас B и D, основното при избора на бутало е да се осигури необходимата хлабина за монтаж (0,025...0,045 мм) между буталото и цилиндъра.

В допълнение към номиналните бутала, резервните части включват и ремонтни бутала с външен диаметър, увеличен с 0,4 и 0,8 mm. Тези бутала са предназначени за монтаж в ремонтирани цилиндрови блокове, в които цилиндрите са пробити и шлифовани до следващия ремонтен размер. Дъната на ремонтните бутала са маркирани с квадрат 2 (виж фиг. 16) или триъгълник. Триъгълникът съответства на увеличение на външния диаметър с 0,4 mm, а квадратът с 0,8 mm.

Бутални пръстени

Буталните пръстени осигуряват необходимото уплътнение между буталото и стените на цилиндъра и пренасят топлината от буталото към стените му. Те се притискат към стените на цилиндъра от собствената си еластичност и газово налягане. На буталото са монтирани три чугунени пръстена - два компресионни пръстена (запечатване) и една (долна) стъргалка за масло, която предотвратява навлизането на масло в горивната камера.

Оригиналът може да бъде намерен на уебсайта vazbook.ru

Горният компресионен пръстен работи при условия на висока температура, агресивни продукти на горене и недостатъчно смазване. Ето защо, за да се увеличи устойчивостта на износване, външната му повърхност е хромирана и за подобряване на сработването е направена изпъкнала (бъчвовидна) форми.

Долният компресионен пръстен има вдлъбнатина на дъното за събиране на масло по време на хода на буталото надолу, като същевременно изпълнява и допълнителната функция на пръстен за изстъргване на масло. Повърхността на пръстена е фосфатирана, за да се увеличи устойчивостта на износване и да се намали триенето по стените на цилиндъра.

Маслочистачен пръстен - с хромирани работни ръбове и канал на външната повърхност, който събира маслото, отстранено от стените на цилиндъра. След това тече през прорезите на пръстена в канала на буталото и оттам се влива в масления картер. Вътре в пръстена е монтирана стоманена спирална пружина, която разширява пръстена отвътре и го притиска към стените на цилиндъра.

Произвеждат се пръстени с ремонтни размери (същото като буталата) с увеличен външен диаметър с 0,4 и 0,8 mm.

Бутален болт

Бутален болт от тръбна стомана с дебелина на стената 3,5 мм. За повишаване на твърдостта и устойчивостта на износване външната му повърхност е циментирана и закалена с високочестотни токове. В горната глава на свързващия прът щифтът е монтиран с намеса от 0,010...0,042 mm. Това притискане го предпазва от аксиално движение в буталото.

Според външния диаметър щифтовете са сортирани в три категории, всяка с 0,004 mm, съответстващи на категориите на буталата. Краищата на пръстите са боядисани в съответния цвят: син - първа категория, зелен - втора, червен - трета.

Свързващ прът

Свързващият прът на двигателя е кован стоманен I-образен прът. Долната му глава е разглобяема, като равнината на отделяне е перпендикулярна на оста на мотовилката. В тази глава са монтирани черупките на лагерите на коляновия вал.

Биелата се обработва заедно с капака. За да избегнете смесване на капаците по време на монтажа, биелата и съответният капак имат щампи с номера на 6-ия цилиндър (виж фиг. 16), в които са инсталирани. При сглобяване номерата на мотовилката и капака трябва да са от една и съща страна. Долният капак на главата на свързващия прът е закрепен към свързващия прът с два болта и самозаключващи се гайки. За прецизно центриране на болтовете външната им повърхност и отворът в биелата са обработени с висока точност, а в близост до главата на болта има колан, с който болтът се притиска в отвора.

Там, където долната глава на свързващия прът преминава в пръта, има отвор, през който се пръска масло върху стените на буталото и цилиндъра. При сглобяване на мотовилката и буталната група биелата трябва да бъде разположена така, че отворът върху нея и стрелката на буталото да са насочени в една и съща посока.

Свързващи пръти (същото като буталата) трябва да има същата маса. Теглото на горната глава се регулира с допустимо отклонение от ±2 g, а на долната глава с допустимо отклонение от ±3 g. Това се постига чрез отстраняване на излишния метал от издатините на горната глава на свързващия прът и на долния капак на главата. Така общата маса на свързващия прът се регулира с толеранс от ±5 g.

За всички двигатели (2108, 21081 и 21083) са монтирани еднакви биели. Но те не са взаимозаменяеми с мотовилките на старите двигатели (тип 2101-2103), тъй като са с 15 мм по-къси.

Колянов вал

Двигателите 2108 и 21083 са оборудвани с идентични колянови валове. При двигателя 21081, поради по-късия ход на буталото, се използва различен колянов вал, като разстоянието между осите на мотовилката и основните шийки е намалено с 5,2 mm. Коляновият вал 21081 може да се различи по общите му размери и местоположението на отворите за смазване на шийките на мотовилката. За колянови валове 21081 тези отвори са изместени с 3,7 мм от оста в посока от основните шийки, а за колянови валове 2108 - с 1,5 мм в другата посока от оста (фиг. 17).



Коляновият вал е основната силова част на двигателя, която поема действието на налягането на газа и инерционните сили. Излят е от високоякостен специален чугун. За да се намалят деформациите по време на работа на двигателя, валът е направен с пет лагера и с голямо припокриване на главните и биелните шийки. Високата якост на умора се осигурява от плавни преходи между шийки и бузи и внимателна обработка на натоварените зони. Високата устойчивост на износване на шийките на вала се постига чрез големия диаметър на шийките (поради това се намаляват специфичните натоварвания в лагерите) и повърхностно закаляване на шийките с високочестотни токове на дълбочина 2...3 mm.

Шините на коляновия вал имат противотежести, отлети в едно цяло с вала. Те балансират центробежните сили, възникващи по време на работа на двигателя от масата на шийката на мотовилката, както и от части на мотовилката и буталото. Това освобождава основните лагери от въздействието на центробежните сили и намалява вибрациите на двигателя. Освен това коляновите валове са балансирани за намаляване на вибрациите. Тъй като това балансиране се извършва без маховик, както коляновите валове, така и маховите колела са взаимозаменяеми.
Тялото на коляновия вал е пробито с отвори валове, свързващи 1-ви, 2-ри, 4-ти и 5-ти основни шийки с биелните шийки. През тези канали се подава масло за смазване на биелните лагери. Технологичните изходи на каналите се затварят със стоманени капачки, които се пресоват и калчат в три точки.

Основните размери на коляновия вал и лагерните черупки са показани на фиг. 18. Основните и мотовилковите шийки се обработват с висока степен на честота и прецизност, тъй като разстоянието между шийки и втулки трябва да бъде в рамките на 0,02...0,07 mm за биелни шийки и 0,026...0,073 mm за основни шийки, а максимално допустимият хлабина при износване не трябва да надвишава съответно 0,1 и 0,15 mm.

Възможно е повторно шлайфане на шийките на коляновия вал по време на ремонт с намаляване на диаметъра от 0,25; 0,5; 0,75 и 1 мм. Шлайфовете се шлифоват, ако са износени до диаметър с 0,005 мм по-малък от минималния за даден размер на коляновия вал, а също и ако овалността на шийките е по-голяма от 0,03 мм или има неравности по тях. Диаметрите на ремонтните размери на шийките също са показани на фиг. 18.



Предният и задният край на коляновия вал са уплътнени със самозатягащи се гумени уплътнения. Предното маслено уплътнение е притиснато в капака на маслената помпа, а задното е монтирано в държач, който е прикрепен към цилиндровия блок. Две задвижващи шайби на ремъчните задвижвания са прикрепени към предния край на коляновия вал. Една шайба (зъбна) служи за задвижване на разпределителния вал и е монтирана на сегментен ключ. Друга макара предава въртене на генератора. Той е монтиран на щифт, натиснат в зъбна макара и е центриран от цилиндричен ремък. И двете ролки са закрепени с болт. В допълнение, предният край на коляновия вал задвижва задвижващото зъбно колело на маслената помпа, което е фиксирано върху вала с две плоскости.

Вложки

Основните и биелните лагери на коляновия вал са тънкостенни, биметални, с радиални отвори за преминаване на масло. Изработени са от стоманена лента, покрита със слой от антифрикционна сплав АМО1-20 (79% алуминий, 20% калай и 1% мед) с дебелина 0,4...0,5 mm. Между стоманената основа и сплавта има тънък слой от чист алуминий. Втулките на всеки лагер се състоят от еднакви половини. Те са предотвратени от завъртане чрез издатини, които влизат в жлебовете на свързващия прът или основния лагер.

Горните черупки на основните лагери имат жлебове по вътрешната повърхност за преминаване на масло към биелните лагери. Долните лагери са монтирани без жлеб от 1988 г; Но до 1988 г. те също имаха канал и бяха взаимозаменяеми с горните лагери. Биелните лагери се различават от основните лагери по диаметър, дебелина и липса на жлебове по вътрешната повърхност. Горните и долните биелни лагери са взаимозаменяеми.

Лагерните втулки се произвеждат както с нормална, така и с увеличена дебелина (виж фиг. 18) под шийките на коляновия вал, шлайфани до 0,25; 0,5; 0,75 и 1 мм.

Натискайте половин пръстени

Опорните полупръстени са монтирани в гнездата на цилиндровия блок от двете страни на средния (трети) основен лагер. Те поемат аксиалните натоварвания, действащи върху коляновия вал, и ограничават аксиалното му движение. Полухалките се произвеждат както с нормална дебелина, така и с увеличена с 0,127 мм (виж фиг. 18). Чрез избора на дебелината на полупръстените се регулира аксиалната свободна игра на коляновия вал, която трябва да бъде в рамките на 0,06...0,26 mm при нов двигател и да не надвишава максимално: допустимото - 0,35 mm при износване.

Предните и задните полухалки са изработени от различни материали. Половината пръстен, монтиран от задната страна на 3-тия лагер, изпитва повишени натоварвания от съединителя и следователно е направен от прахообразен материал. Този материал има жълтеникав цвят и се състои от 87...90% мед, 9,5...10,5% калай и 0,5...1% въглерод. Половин пръстен, направен чрез пресоване от такъв материал, има порьозност. Той е импрегниран с масло и има добра устойчивост на износване при триене.

Предните полупръстени носят по-малко натоварване и следователно, подобно на облицовките, са изработени от стомана-алуминий, с дебелина на антифрикционния слой на крайната повърхност от 0,3...0,5 mm. Отстрани на антифрикционния слой има два вертикални канала за преминаване на масло. Тази страна на половин пръстен (и отпред и отзад) трябва да са обърнати към упорните повърхности на коляновия вал.

Маховик

Маховик 12 (виж фиг. 9) служи за осигуряване на равномерна работа на двигателя. Съхранява кинетична енергия по време на работните ходове в цилиндрите и я предава на коляновия механизъм по време на останалите три такта. Той също така извежда коляновия вал от мъртвите точки. Маховикът е излят от чугун и има стоманен зъбен венец, който се притиска върху маховика докато е горещ. Зъбите на короната са закалени с високочестотни токове за повишаване на износоустойчивостта и здравината.

Маховикът е закрепен към фланеца на коляновия вал с шест самозаключващи се болта, под които е поставена една обща шайба. Той трябва да бъде инсталиран така, че марката (конусовиден отвор) близо до джантата беше разположен срещу шийката на мотовилката на четвъртия цилиндър. Марката се използва за определяне на горната мъртва точка в първия и четвъртия цилиндър. Маховикът е центриран от цилиндрична издатина на коляновия вал.

За да създадете импулси в сензора на горната мъртва точка, стоманен щифт се притиска в джантата на маховика и за регулиране на времето за запалване има маркировка 2 (виж фиг. 30).