Коляно-плъзгащи и балансиращи механизми (ВАЗ-1111)

Плъзгащият колянов механизъм служи за преобразуване на възвратно-постъпателното движение на буталото във въртеливото движение на коляновия вал. Механизмът се състои от бутало 4 с бутални пръстени 6, 7 и 8 и щифт 9, биела 3, колянов вал 12 и маховик 20. Частите на коляно-плъзгащия механизъм са разположени и работят в цилиндровия блок. Коляновият вал е основният силов компонент на двигателя, който поема газовите натоварвания и инерционните сили на възвратно-постъпателно движещите се части и ги предава през маховика към трансмисията на автомобила, преобразувани във въртящ момент.

Частите на буталната група и другите части на коляновия механизъм са подложени на значителни механични и термични натоварвания. Изборът на материали за буталото, щифта, буталните пръстени и техният дизайн осигуряват надеждно уплътняване на горивната камера и кухините на цилиндрите, ефективно разсейване на топлината, минимален коефициент на триене, висока якост и надеждност при ниско тегло на частите.

Бутало

Буталото 4 е излято от високоякостна алуминиева сплав. Алуминиевото бутало е леко и отвежда топлината добре към охладените стени на цилиндъра. Но алуминият има висок коефициент на топлинно разширение. Следователно, за да се придаде желаната посока на температурна деформация на буталото по време на нагряване и да се елиминира рискът от блокиране на буталото в цилиндъра, в главата на буталото над отвора за буталния щифт се излива терморегулираща стоманена плоча 5.

За да се осигури установената хлабина между огледалото на цилиндъра и буталото, буталата и цилиндрите се сортират в пет класа според диаметъра на свързване: A, B, C, D и E. Класът на буталото (буквата) е щампован на дъното му. Буквите показват следните размери (в mm) на диаметъра на буталото: 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.


За определяне на класа трябва да се измери диаметърът на буталото в равнина, перпендикулярна на буталния болт на разстояние 51,5 mm от дъното. На други места диаметърът на буталото се различава от неговия номинален диаметър, тъй като външната повърхност на буталото има сложна форма. В напречно сечение е овална (овалност на главата на буталото от 0,1 мм, а полата до 0,55 мм), където 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 на буталото при стайна температура осигурява най-благоприятната форма на буталото при работа в цилиндъра на двигателя.

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

Оста на отвора за буталния щифт е изместена с 1,2 mm от диаметралната равнина на буталото към мястото на клапаните на двигателя. Благодарение на това изместването на буталото в междината между полата и огледалото на цилиндъра при промяна на посоката на движение в областта на горната мъртва точка в началото на работния ход става практически без удар. Това обаче изисква буталото да бъде монтирано в цилиндъра по време на монтажа, така че стрелката G на дъното му да сочи към предната част на двигателя.

Буталата в двигателя трябва да са с еднаква маса, за да се намалят вибрациите, дължащи се на разликите в масите на възвратно-постъпателните части. Следователно по време на производството масата на буталата се поддържа с максимално отклонение от ±5 g.

По тегло буталата се разделят на три групи: нормални, увеличени с 5 g и намалени с 5 g. Тези групи съответстват на обозначенията на дъното на буталото: "G", "+" и "-" всички бутала на двигателя трябва да бъдат от една и съща група по тегло.

Резервните части се доставят с бутала с номинален размер само от три класа: A, C и E. Това е достатъчно за избор на бутало за всеки цилиндър по време на работа 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 необходимото разстояние за монтаж между буталото и цилиндъра от 0,025...0,045 mm.

В допълнение към буталата с номинален размер, резервните части включват и ремонтни бутала с външен диаметър, увеличен с 0,4 и 0,8. 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 буквата B под формата на квадрат или триъгълник. Триъгълникът съответства на увеличение на външния диаметър с 0,4 mm, а квадратът с 0,8 mm.

На главата на буталото има три пръстеновидни канала: в двата горни са монтирани компресионни пръстени 6, снабден с освобождаваща пружина 10. Жлебът на пръстена на скрепера на маслото се свързва с вътрешната кухина на буталото чрез четири радиални отвора, през които маслото, компресирано от пръстена от огледалото на цилиндъра, преминава в буталото и тече. s в картера на двигателя.

Бутален болт

Буталния щифт 9, който шарнирно свързва буталото с горната глава на мотовилката, е изработен от стомана с вътрешен отвор, притиснат е в горната глава на съединителния прът с намеса от 0,010...0,042 mm и се върти свободно в издатините на буталото (междина 0,008 - 0,016 mm).

Щифтовете по външния им диаметър, както и буталата по диаметъра на отвора на щифта, са сортирани в три категории по 0,004 мм. Категориите са обозначени с цифра (1, 2, 3) на дъното на буталото и боя на края на щифта: синя е първа категория, зелена е втора, червена е трета. Сглобените щифт и бутало трябва да принадлежат към една и съща категория, такъв селективен монтаж гарантира получаването на необходимата хлабина. Правилното свързване може да се провери чрез поставяне на намазан с масло щифт в буталото. Пръстът трябва лесно да се вкарва в буталото чрез натиск с ръка и да не изпада от буталото под действието на собственото си тегло.

Бутални пръстени

Буталните пръстени 6, 7 и 8 осигуряват необходимото уплътнение на цилиндъра, отвеждат част от топлината, абсорбирана от дъното на цилиндъра, към стената на цилиндъра и разпределят масления филм върху повърхностите на полата и цилиндъра, предотвратявайки навлизането на масло в горивната камера. Пръстените са изработени от чугун, те се притискат към стената на цилиндъра от собствената си еластичност и налягане на газа, а пръстенът 6 се притиска допълнително от пролет 10.

Горният компресионен пръстен 8 работи при условия на висока температура, агресивно въздействие на продуктите от горенето и недостатъчно смазване, следователно, за да се увеличи устойчивостта на износване, външната повърхност е хромирана и има бъчвообразна генераторна за подобряване на сработването.

Долният компресионен пръстен 7 има жлеб на дъното за събиране на масло по време на хода на буталото надолу, докато изпълнява 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.

Пръстенът за изстъргване на маслото 6 има пръстеновиден жлеб за събиране на масло на работната повърхност между два хромирани опорни колана и четири отвора в него за източване на маслото, отстранено от стените на цилиндъра. По този начин пръстенът има два изстъргващи ръба с помощта на разширителна пружина 10, която увеличава радиалното налягане на пръстена върху цилиндъра. Тази пружина, действаща върху пръстена, увеличава равномерността на радиалното налягане върху цилиндъра, без да пречи на свободата на движение нито на пръстена, нито на буталото.

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

Биела

Мотовилката 3 е частта, която свързва буталото с коляновия вал. Когато двигателят работи, върху мотовилката действат променливи натоварвания от инерционни сили и налягане на газа. Динамичните натоварвания на свързващия прът в момента на запалване на работната смес в горивната камера изискват при минимално тегло свързващият прът да има висока твърдост, устойчивост на ударни натоварвания и достатъчна якост на умора.

За тази цел свързващият прът е изработен от кована стомана и се състои от прът с I-образно сечение, горна монолитна глава и долна разделена глава. В долната глава на свързващия прът с капак 1 са монтирани втулки 11 на лагера на свързващия прът, свързващи се с шийката на свързващия прът на коляновия вал. Диаметралната хлабина между шийката и черупките на биелните лагери е 0,02...0,07 mm.

Долният капак на главата на свързващия прът е закрепен с два болта 2 със самозаключващи се гайки. За да се осигури центрирането на болтовете, тяхната външна повърхност и отворът в биелата са обработени с висока точност, а главата на болта има колан, с който болтът се притиска в отвора. За да се осигури точност, отворът за лагерните черупки в долната глава на мотовилката е обработен заедно с капака. За да избегнете смесване на капачките на мотовилката по време на монтажа, мотовилката и съответната капачка имат щампи с номера на цилиндъра, в който са монтирани. При сглобяване номерата на мотовилката и капака трябва да са от една и съща страна. До 1997 г. на мястото, където долната глава на биелата преминаваше в пръта, имаше дупка, през която се пръскаше масло върху стените на цилиндъра.

При сглобяване на биелата и буталната група, биелите с посочения отвор трябва да бъдат разположени така, че отворът на мотовилката и стрелката на дъното на буталото да са насочени в една посока. Биелните пръти без отвор могат да бъдат свързани към буталото във всяка позиция.

За да се осигури безвибрационна работа на двигателя, масата на двата биели, сглобени с капачките, се регулира чрез отстраняване на метала от страничните издатини на горната глава на мотовилката и от издатината на капачката, така че масата на горните глави на мотовилките да се различава с не повече от ±2 g, а долните с не повече от ±3 g.

Колянов вал

Колянов вал 12 е излят от висококачествен специален чугун и се състои от мотовилка и основни заземяващи шийки, бузи и противотежести. За да се намали деформацията на вала по време на работа на двигателя, той е направен с три лагера и с голямо припокриване на главните и свързващите пръти. Високата якост на умора на материала на коляновия вал се осигурява от плавно изпълнените преходи между шийките и бузите и внимателната обработка на напрегнатите зони. Високата устойчивост на износване на шийките на вала се постига чрез големия им диаметър, което намалява специфичните натоварвания в лагерите и чрез повърхностно закаляване на шийките с високочестотни токове до дълбочина 2...3 mm.

Диаметърът на главните шейки на коляновия вал е 50,799...50,819 mm, диаметърът на шийките е 47,83...47,85 mm.

За да се намали натоварването от центробежните сили върху основните лагери и да се намалят вибрациите на двигателя, валът е оборудван с противотежести, отлети в едно цяло с него. Противотежестите частично балансират центробежните сили, действащи върху шийките на свързващия прът от движенията на свързващия прът с буталото, възникващи по време на работа на двигателя. При динамично балансиране на коляновия вал стойността на дисбаланса в равнината, минаваща през средата на първата главна шийка, е 19782±50 g mm, а за третата е 21376±50 g mm.

В тялото на вала са пробити канали, свързващи 1-ва и 3-та 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 в каналите и се калчат в три точки. Изходът на маслото за смазване на всеки биелен лагер се осъществява на две места през хоризонтален проходен канал в съответната шийка, което допринася за равномерното износване на шийките около обиколката.

Диаметралната хлабина между основната шийка и основните лагерни черупки е 0,026...0,073 mm.

Възможно е повторно шлайфане на шийките на коляновия вал по време на ремонт с намаляване на диаметъра.

В предния край на вала, снабженном сальником 31, на шпонке закрепляются болт нарези ролка с разпределителен вал 32 и ролка с генератор 33. В задния край на вала, снабженном сальником 17, на шпонке инсталиран е обратно с counterbalancing шахти 15, а на края се затварят чрез миене 23 поставя ръкохватката на 20 и джанта 24. Ръкохватката е снабден с инсталационните барабани съединител 22, а на външната повърхност е с етикет на ТРС бутала (означение Д). Задни щуцер вала се определя в держателе задната elips 18, който е центриран в блок центрирующими втулками 16.

Балансиращ механизъм

Балансиращият механизъм се състои от два балансиращи вала 29, разположени в цилиндровия блок от двете страни на коляновия вал. Валовете са отлети от чугун и имат дисбаланс, равен на 5679,9±50 g mm в равнината на предната опора и 4906±50 g mm в равнината на задната опора. Тази стойност на дисбаланс се постига чрез пробиване на отвори във външната повърхност на балансиращия вал по време на неговото динамично балансиране.

Валовете се въртят в два сачмени лагера 26 и 30, монтирани в гнездата на цилиндровия блок. Задвижването на левия и десния вал се осъществява от задвижващо зъбно колело 15, монтирано на шпонка в задния край на коляновия вал. Задвижваните зъбни колела 13 и 19 на валовете също са монтирани на шпонки.

За ефективната работа на балансиращите валове е необходимо инерционните сили от масите на буталата с мотовилките и от небалансираните маси на балансиращите валове да бъдат насочени в противоположни посоки и взаимно да се компенсират. Това се осигурява чрез прецизно монтиране на балансиращите валове спрямо коляновия вал с помощта на маркировки върху зъбните колела.