Mecanism manivelă și bloc cilindric (VAZ-2109)

Mecanismul manivelei servește la transformarea mișcării alternative a pistonului în mișcarea de rotație a arborelui cotit. Mecanismul este format din pistoane cu segmente și știfturi de piston, biele, un arbore cotit și un volant. Părțile mecanismului manivelei sunt amplasate și funcționează în blocul cilindrilor.

Bloc cilindric

Toți cilindrii motorului, împreună cu partea superioară a carterului, sunt combinați într-o unitate comună - blocul de cilindri, turnat din fontă specială de înaltă rezistență. Acest design permite o rigiditate și o rezistență ridicate cu o greutate relativ mică, deoarece forța de la presiunea gazului într-un cilindru separat este absorbită de întreaga secțiune transversală a blocului cilindric. Rezistă bine acțiunii forțelor de inerție și momentelor care apar din părțile mobile ale mecanismului manivelei. Pentru a crește rigiditatea, blocul cilindrului are cinci pereți despărțitori nervuri și o grosime crescută a plăcii superioare de care este atașată chiulasa.

Cilindrii sunt aranjați vertical pe rând în bloc. Nu au manșoane de inserție și sunt găurite direct în blocul cilindrilor. Pentru a obține un grad ridicat de puritate a suprafeței, pereții cilindrilor sunt șlefuiți.

Pentru funcționarea normală a motorului, distanța dintre piston și cilindru trebuie să fie în anumite limite: 0,025...0,045 mm la un motor nou și să nu depășească 0,15 mm la pistoanele și cilindrii uzați. Pentru a facilita obținerea unui astfel de decalaj la asamblarea motorului, diametrele cilindrilor și pistoanelor sunt împărțite în cinci clase, fiecare cu 0,01 mm, desemnate prin literele latine A, B, C, D, E (Fig. 12). La asamblarea unui motor, pistoanele din aceeași clasă sunt introduse în cilindrii de o anumită clasă, ceea ce garantează atingerea unei valori de joc specificate. Clasa (litera) diametrului cilindrului este ștanțată pe planul inferior al blocului cilindric opus fiecărui cilindru (Fig. 13).







Dimensiunile principale ale blocului de cilindri al motorului 2108 sunt prezentate în Fig. 12. Blocul cilindrilor motorului 21081 diferă de 2108 prin înălțimea sa mai mică - 242...242,2 mm, iar blocul cilindrilor 21083, comparativ cu 2108, are un diametru cilindric mai mare:

• A — 82,00...82,01 mm
• B — 82,01...82,02 mm
• C — 82,02...82,03 mm
• D — 82,03...82,04 mm
• E — 82,04...82,05 mm

Numărul modelului motorului este turnat în partea de sus a blocului cilindrilor din partea stângă.

Blocul cilindri este o piesă scumpă. Prin urmare, pentru a prelungi durata de viață a acestuia, este prevăzută posibilitatea reparării cilindrilor. Grosimea peretelui permite alezarea și șlefuirea cilindrilor pentru a se potrivi cu dimensiunile de reparare a pistonului crescute cu 0,4 și 0,8 mm. Alezarea se execută dacă uzura cilindrilor depășește 0,15 mm sau dacă pe pereții acestora sunt bavuri.


În partea inferioară a blocului cilindri se află cinci suporturi pentru rulmenții principali ai arborelui cotit, pe care sunt așezate căptușeli de oțel-aluminiu cu pereți subțiri. Orificiile de sprijin sunt realizate jumatate in blocul cilindrilor si jumatate in capacele rulmentului. Fiecare capac este fixat pe blocul cilindrilor cu două șuruburi cu autoblocare. Pentru a asigura o precizie ridicată, alezajele rulmentului sunt finisate împreună cu capacele rulmentului. Prin urmare, capacele nu sunt interschimbabile: nu pot fi schimbate sau mutate de la un bloc cilindr la altul. Pentru a diferenția capacele lagărelor principale, există marcaje sub formă de linii pe partea exterioară a acestora (Fig. 14).



La montarea motorului, capacele rulmentului trebuie montate intr-o pozitie strict definita: in aceeasi pozitie in care se aflau in blocul cilindrilor la prelucrarea orificiilor din suporturi. Prin urmare, pentru a evita răsturnarea accidentală a capacelor, acestea sunt făcute asimetrice. În raport cu părțile laterale ale capacului, axa semigăurii din acesta este deplasată cu 1 mm spre stânga. Capacele instalate corect ar trebui să aibă semne pe partea stângă a motorului (partea în care se află generatorul și demarorul).

Canalul principal al sistemului de lubrifiere este forat de-a lungul părții drepte a blocului cilindric. Din acesta, cinci canale înclinate duc la rulmenții principali ai arborelui cotit și un canal vertical pentru alimentarea cu ulei în sus către arborele cu came. Pe partea dreaptă din față a blocului cilindri există o flanșă pentru instalarea unui filtru de ulei. De la flanșă, canalele merg către canalul principal al sistemului de ungere și către pompa de ulei, care este atașată la capătul frontal al blocului cilindrilor. Pe partea stângă a blocului se află un ureche cu orificiu pentru un fiting la care este conectat furtunul de aspirație a gazului carterului. Indicatorul de nivel de ulei este de asemenea introdus în acest fiting.

Mantaua de răcire a blocului de cilindri este comună tuturor cilindrilor. Pasajele de lichid de răcire sunt realizate pe toată înălțimea cilindrilor, ceea ce îmbunătățește răcirea pistoanelor și a segmentelor pistonului și reduce deformațiile blocului de la încălzirea neuniformă. Pentru a fixa tijele mantalei de răcire la turnarea blocului cilindric, există șase găuri în pereții exteriori ai acestuia, care sunt apoi închise cu dopuri de oțel în formă de cupă. Jachetă de răcire direct (fără conducte intermediare) conectat la pompa de lichid de răcire situată în maree pe partea dreaptă a blocului cilindrilor. Învelișurile de răcire ale blocului și chiulasei comunică prin deschideri din planul superior al blocului de cilindri.

Pe partea stângă a blocului cilindri există urechi cu orificii pentru montarea generatorului și suportul de suspensie din față al unității de alimentare. Pe partea dreaptă, pe lângă flanșa pentru filtrul de ulei, se află o altă flanșă cu patru orificii pentru montarea blocului cilindric pe suportul de asamblare. În spatele blocului cilindrilor se află două console, întărite cu nervuri, pentru fixarea carcasei ambreiajului. Pentru a centra blocul cilindrilor cu carcasa ambreiajului, două bucșe de montare sunt introduse în orificiile din suporturi.

Piston

Pistonul este una dintre cele mai solicitate părți ale motorului. Acesta percepe presiunea gazelor și o transmite arborelui cotit prin bolțul pistonului și biela. Pistonul este turnat din aliaj de aluminiu de înaltă rezistență. Este ușor și conduce bine căldura către pereții cilindrului. Dar aluminiul are un coeficient ridicat de dilatare termică. Prin urmare, pentru a reduce dilatarea termică a pistonului de la încălzirea cu gaze fierbinți și pentru a elimina riscul blocării acestuia în cilindru, o placă de oțel compensatoare de căldură este turnată în capul pistonului deasupra orificiului bolțului.

Dimensiunile principale ale pistonului, bielei, bolțului pistonului și segmentelor de piston ale motorului 2108 sunt date în Fig. 15. La fel ca cilindrii motorului, pistoanele sunt sortate în cinci clase după diametrul exterior: A, B, C, D și E. Diferența de diametre a pistonului din clasele adiacente este de 0,01 mm. Clasa de piston (litera) este ștanțată pe partea inferioară a acesteia (Fig. 16).





Motoarele 2108 și 21081 au aceleași pistoane, în timp ce motorul 21083 este echipat cu pistoane și inele cu un diametru exterior mărit cu 6 mm. Numărul pistonului este turnat pe interiorul mantalei.

Diametrul pistonului poate fi măsurat pentru a-și determina clasa doar într-un singur loc: în planul perpendicular pe bolțul pistonului, la o distanță de 51,5 mm de jos. În alte locuri, diametrul pistonului nu este nominal, deoarece suprafața exterioară a pistonului are o formă complexă. În secțiune transversală este ovală (ovalitatea capului pistonului este de până la 0,1 mm, iar mantaua este de până la 0,55 mm), iar axa mai mică a ovalului coincide cu axa bolțului pistonului. In inaltime, atat fusta cat si capul pistonului au forma conica si, in plus, diametrul capului este cu 0,5 mm mai mic decat diametrul fustei. Această formă permite compensarea expansiunii neuniforme a pistonului în timpul încălzirii prin reducerea conicității și ovalității acestuia.

Suprafața exterioară a mantalei pistonului nu este netedă, dar are multe microcaneluri inelare de până la 14 µm adâncime. Această suprafață favorizează o mai bună afiliere a pistonului pe pereții cilindrului și reduce pierderile prin frecare, deoarece uleiul este reținut în microcaneluri. Coroana pistonului este plată, cu o depresiune ovală care face parte din camera de ardere și cu mici adâncituri pentru supape. În partea inferioară a știfturilor pistonului există găuri pentru trecerea uleiului la știftul pistonului. Pentru a îmbunătăți condițiile de lubrifiere, în partea superioară a orificiilor pentru știfturi sunt realizate două caneluri longitudinale de 3 mm lățime și 0,7 mm adâncime, în care se acumulează ulei. În zona șefilor, înălțimea fustei este redusă pentru a împiedica contragreutățile arborelui cotit să atingă pistonul.

Orificiul pentru bolțul pistonului este decalat față de axa de simetrie cu 1,2 mm spre partea dreaptă a motorului. Din acest motiv, asupra pistonului acționează un moment de forță, apăsându-l pe pereții cilindrului mereu în aceeași poziție. Prin urmare, nu există nicio lovire a pistonului de pereții cilindrului atunci când trece prin punctul mort superior. Cu toate acestea, acest lucru necesită ca pistonul să fie instalat în cilindru într-o poziție strict definită. La asamblarea motorului, pistoanele sunt instalate astfel încât săgeata 1 (Fig. 16) de pe partea inferioară a pistonului să fie orientată spre partea din față a motorului.

Piston: bolțul este introdus în piston cu un spațiu de 0,008...0,016 mm. Pentru a se asigura că un astfel de joc de înaltă precizie este atins în producția de masă, pistoanele sunt sortate în trei categorii în funcție de diametrul găurii bolțului de piston și diametrul exterior al bolțului de 0,04 mm. Pe partea inferioară este ștampilat numărul (1,2,3) care indică categoria pistonului, precum și clasa (vezi fig. 16). În timpul asamblarii motorului, pistonul și bolțul sunt luate din aceeași categorie, ceea ce garantează jocul necesar. Corectitudinea împerecherii lor este verificată prin introducerea unui deget uleiat în piston. Degetul ar trebui să intre cu ușurință în piston cu presiunea mâinii și să nu cadă din el sub acțiunea propriei greutăți.

Pistoanele din motor trebuie să fie aceleași în greutate, pentru a reduce vibrațiile cu piston alternativ treptat piese în mișcare. La fabricarea la uzina de strict este menținută limita de variație a masei pistoane +5 a, prin Urmare, la asamblare de motoare 2108 ridica pistoane de un grup de masă sau personalizate masa acestora) prin eliminarea excesul de metal, nu este necesar.

Piesele de schimb sunt furnizate în dimensiuni nominale de numai trei clase - A, C și E. Acest lucru este suficient pentru a selecta un piston pentru fiecare cilindru în timpul reparației motorului, deoarece pistoanele și cilindrii sunt împărțite în clase cu unele suprapuneri în dimensiuni. De exemplu, un piston de clasă C poate fi potrivit pentru cilindri de clasă B și D Principalul lucru atunci când alegeți un piston este să asigurați spațiul de instalare necesar (0,025...0,045 mm) între piston și cilindru.

Pe lângă pistoanele de dimensiune nominală, piesele de schimb includ și pistoanele de reparație cu un diametru exterior mărit cu 0,4 și 0,8 mm. Aceste pistoane sunt proiectate pentru instalarea în blocuri de cilindri recondiționate, în care cilindrii au fost găuriți și șlefuiți la următoarea dimensiune de reparație. Partea inferioară a pistoanelor de reparație este marcată cu un pătrat 2 (vezi fig. 16) sau un triunghi. Triunghiul corespunde unei creșteri a diametrului exterior de 0,4 mm, iar pătratul la 0,8 mm.

Inele de piston

Segurile de piston asigură etanșarea necesară între piston și pereții cilindrului și transferă căldura de la piston pe pereții acestuia. Ele sunt presate pe pereții cilindrului prin propria elasticitate și presiunea gazului. Pe piston sunt instalate trei inele din fontă - două inele de compresie (etanșare) și un racletor de ulei (inferior), care împiedică pătrunderea uleiului în camera de ardere.

(Originalul este postat pe resursa de internet: «www.VAZbook.ru»)

Inelul de compresie superior funcționează în condiții de temperatură ridicată, produse de ardere agresive și lubrifiere insuficientă. Prin urmare, pentru a crește rezistența la uzură, suprafața sa exterioară este cromată, iar pentru a îmbunătăți rodajul, este convexă (în formă de butoi) forme.

Inelul inferior de compresie are o adâncitură în partea inferioară pentru a colecta uleiul în timpul cursei în jos a pistonului, îndeplinește în același timp și funcția suplimentară de inel de răzuit ulei. Suprafața inelului este fosfatată pentru a crește rezistența la uzură și a reduce frecarea față de pereții cilindrului.

Inel răzuitor de ulei - cu margini de lucru cromate și o canelură pe suprafața exterioară, care colectează uleiul îndepărtat de pe pereții cilindrului. Apoi curge prin fantele din inel în canelura pistonului și de acolo curge în baia de ulei. În interiorul inelului este instalat un arc elicoidal din oțel, care extinde inelul din interior și îl apasă pe pereții cilindrului.

Sunt fabricate inele de dimensiuni reparate (la fel ca pistoanele) cu un diametru exterior mărit cu 0,4 și 0,8 mm.

Bolt de piston

Bolt de piston din oțel tubular cu grosimea peretelui de 3,5 mm. Pentru a crește duritatea și rezistența la uzură, suprafața sa exterioară este cimentată și întărită cu curenți de înaltă frecvență. În capul superior al bielei, știftul este instalat cu o potrivire de interferență de 0,010...0,042 mm. Această fixare prin presare împiedică mișcarea axială în piston.

În funcție de diametrul exterior, știfturile sunt sortate în trei categorii, fiecare cu 0,004 mm, corespunzătoare categoriilor de piston. Capetele degetelor sunt vopsite în culoarea corespunzătoare: albastru - prima categorie, verde - a doua, roșu - a treia.

Biela

Biela motorului este o tijă în I din oțel forjat. Capul său inferior este detașabil, iar planul detașării este perpendicular pe axa bielei. În acest cap sunt instalate carcasele lagărelor bielei arborelui cotit.

Biela este prelucrată împreună cu capacul. Pentru a evita amestecarea capacelor în timpul asamblarii, biela și capacul corespunzător au ștampile cu numărul cilindrului al 6-lea (vezi fig. 16), în care sunt instalate. La asamblare, numerele de pe biela și capac trebuie să fie pe aceeași parte. Capacul inferior al capului bielei este fixat de biela cu două șuruburi și piulițe autoblocante. Pentru a centra cu precizie șuruburile, suprafața lor exterioară și orificiul din tija de legătură sunt prelucrate cu mare precizie, iar lângă capul șurubului există o centură cu care șurubul este presat în gaură.

Acolo unde capul inferior al tijei de legătură trece în tijă, există o gaură prin care uleiul este pulverizat pe pereții pistonului și cilindrului. La asamblarea bielei și grupului de piston, biela trebuie poziționată astfel încât orificiul de pe ea și săgeata de pe piston să fie îndreptate în aceeași direcție.

Biele (la fel ca pistoanele) trebuie să aibă aceeași masă. Greutatea capului superior este reglată cu o toleranță de ±2 g, iar capul inferior cu o toleranță de ±3 g. Acest lucru se realizează prin îndepărtarea excesului de metal de pe capul bielei superior și pe capacul inferior. Astfel, masa totală a bielei este reglată cu o toleranță de ±5 g.

Pentru toate motoarele (2108, 21081 și 21083) sunt instalate biele identice. Dar nu sunt interschimbabile cu bielele motoarelor vechi (tip 2101-2103), deoarece sunt cu 15 mm mai scurte.

Arborele cotit

Motoarele 2108 și 21083 sunt echipate cu arbori cotiți identici. La motorul 21081, din cauza cursei mai scurte a pistonului, se folosește un arbore cotit diferit, cu o distanță între axele bielei și fusele principale redusă cu 5,2 mm. Arborele cotit 21081 se distinge prin dimensiunile sale totale și prin amplasarea orificiilor de lubrifiere de pe pivoturile bielei. Pentru arborii cotiți 21081 aceste găuri sunt decalate cu 3,7 mm față de axă în direcția de la pivoturile principale, iar pentru arborii cotit 2108, cu 1,5 mm în cealaltă direcție față de axă (Fig. 17).



Arborele cotit este partea de putere principală a motorului, care preia acțiunea presiunii gazului și a forțelor de inerție. Este turnat din fontă specială de înaltă rezistență. Pentru a reduce deformațiile în timpul funcționării motorului, arborele este realizat cu cinci rulmenți și cu o suprapunere mare a fuselor principale și a bielei. Rezistența ridicată la oboseală este asigurată de tranziții netede între gât și obraji și prelucrarea atentă a zonelor stresate. Rezistența ridicată la uzură a pivoturilor arborelui este obținută prin diametrul mare al șuruburilor (datorită acestui fapt, sarcinile specifice în rulmenți sunt reduse) şi întărirea de suprafaţă a gâturilor cu curenţi de înaltă frecvenţă până la adâncimea de 2...3 mm.

Taxele arborelui cotit au contragreutati turnate intr-o singura bucata cu arborele. Ele echilibrează forțele centrifuge care apar în timpul funcționării motorului din masa tijei de biela, precum și din părți ale bielei și pistonului. Acest lucru scutește rulmenții principali de efectele forțelor centrifuge și reduce vibrațiile motorului. În plus, arborii cotiți sunt echilibrați pentru a reduce vibrațiile. Deoarece această echilibrare se realizează fără volantă, atât arborii cotit, cât și volantele sunt interschimbabile.
Corpul arborelui cotit este găurit cu găuri arbori care leagă fuselele 1, 2, 4 și 5 principale cu fusele de biele. Prin aceste canale este furnizat ulei pentru a lubrifia rulmenții bielei. Prizele tehnologice ale canalelor sunt închise cu dopuri din oțel, care sunt presate și calcate în trei puncte.

Dimensiunile principale ale arborelui cotit și ale carcaselor de rulmenți sunt prezentate în Fig. 18. Bolțurile principale și bielele sunt prelucrate cu un grad ridicat de frecvență și precizie, deoarece distanța dintre fuseli și căptușeli trebuie să fie între 0,02...0,07 mm pentru șuruburi de biele și 0,026...0,073 mm pentru șuruburi principale, iar jocul maxim admis în timpul uzurii nu trebuie să depășească 0,1 mm și respectiv 0,1 mm.

Este posibilă șlefuirea fuselor arborelui cotit în timpul reparațiilor cu o reducere a diametrului de 0,25; 0,5; 0,75 și 1 mm. Taxele sunt șlefuite dacă sunt uzate la un diametru cu 0,005 mm mai mic decât minimul pentru o anumită dimensiune a arborelui cotit și, de asemenea, dacă ovalitatea fustelor este mai mare de 0,03 mm sau există bavuri pe ele. Diametrele dimensiunilor de reparație ale jurnalelor sunt prezentate și în Fig. 18.



Capetele din față și din spate ale arborelui cotit sunt etanșate cu garnituri de cauciuc cu auto-strângere. Simeringul din față este presat în capacul pompei de ulei, iar cel din spate este instalat într-un suport care este atașat la blocul cilindrilor. Două scripeți de transmisie ale transmisiilor cu curele sunt atașate la capătul din față al arborelui cotit. Un scripete (dintat) servește la antrenarea arborelui cu came și este montat pe o cheie segmentată. Un alt scripete transmite rotația generatorului. Este montat pe un știft presat într-un scripete dințat și este centrat de o curea cilindrică. Ambele scripete sunt asigurate cu un șurub. În plus, capătul din față al arborelui cotit antrenează angrenajul de antrenare al pompei de ulei, care este fixat pe arbore cu două plăci.

Inserturi

Carcasa de rulment principal și biela arborelui cotit sunt cu pereți subțiri, bimetalici, cu găuri radiale pentru trecerea uleiului. Sunt realizate din bandă de oțel acoperită cu un strat de aliaj antifricțiune AMO1-20 (79% aluminiu, 20% staniu și 1% cupru) cu o grosime de 0,4...0,5 mm. Între baza de oțel și aliaj există un strat subțire de aluminiu pur. Garniturile fiecărui rulment sunt formate din jumătăți identice. Acestea sunt împiedicate să se rotească prin proeminențe care intră în canelurile bielei sau ale rulmentului principal.

Carcasele superioare ale rulmentului principal au caneluri pe suprafața interioară pentru trecerea uleiului la rulmenții bielei. Rulmenții inferiori au fost instalați fără canelură din 1988; Dar până în 1988 aveau și o canelură și erau interschimbabile cu rulmenții superiori. Rulmenții bielei diferă de rulmenții principali prin diametru, grosime și absența canelurilor pe suprafața interioară. Lagărele bielei superioare și inferioare sunt interschimbabile.

Garniturile de rulment sunt fabricate atât în grosime normală, cât și în grosime crescută (vezi fig. 18) sub fusele arborelui cotit, măcinați până la 0,25; 0,5; 0,75 și 1 mm.

Împingeți jumătate de inele

Semi-inelele de tracțiune sunt instalate în mufurile blocului cilindric de pe ambele părți ale lagărului principal din mijloc (al treilea). Acestea absorb sarcinile axiale care acționează asupra arborelui cotit și limitează mișcarea axială a acestuia. Jumătățile inele sunt fabricate atât în grosime normală, cât și mărite cu 0,127 mm (vezi fig. 18). Prin selectarea grosimii semi-inelelor, se reglează jocul liber axial al arborelui cotit, care ar trebui să fie între 0,06...0,26 mm la un motor nou și să nu depășească maximul: admisibil - 0,35 mm la uzură.

Inelele din față și din spate sunt realizate din materiale diferite. Semi-inelul instalat pe partea din spate a celui de-al treilea rulment suferă sarcini crescute de la ambreiaj și, prin urmare, este fabricat din material pulbere. Acest material are o culoare gălbuie și este format din 87...90% cupru, 9,5...10,5% staniu și 0,5...1% carbon. O jumătate de inel făcută prin presare dintr-un astfel de material are porozitate. Este impregnat cu ulei și are o bună rezistență la uzura prin frecare.

Semi-inelele din față suportă o sarcină mai mică și, prin urmare, ca și garniturile, sunt realizate din oțel-aluminiu, cu o grosime a stratului antifricțiune pe suprafața de capăt de 0,3...0,5 mm. Pe partea laterală a stratului antifricțiune există două caneluri verticale pentru trecerea uleiului. Această parte a jumătății de inel (atât în față cât și în spate) trebuie să fie în fața suprafețelor de împingere ale arborelui cotit.

Volant

Volan 12 (vezi fig. 9) servește la asigurarea unei funcționări uniforme a motorului. Stochează energia cinetică în timpul curselor de lucru în cilindri și o dă mecanismului manivelei în timpul celorlalte trei curse. De asemenea, scoate arborele cotit din punctele moarte. Volanul este turnat din fontă și are un inel dințat din oțel, care este presat pe volant când este fierbinte. Dinții coroanei sunt căliți cu curenți de înaltă frecvență pentru a crește rezistența la uzură și rezistența.

Volanul este atașat la flanșa arborelui cotit cu șase șuruburi cu autoblocare, sub care este plasată o șaibă comună. Acesta trebuie instalat astfel încât marca (gaură în formă de con) în apropierea jantei era situată vizavi de mașina de biela al celui de-al patrulea cilindru. Marcajul este folosit pentru a determina punctul mort superior în primul și al patrulea cilindru. Volanul este centrat de o proeminență cilindrică pe arborele cotit.

Pentru a crea impulsuri în senzorul de centru mort superior, un știft de oțel este apăsat în janta volantului și pentru a regla momentul aprinderii, există un semn 2 (vezi fig. 30).