Kľukový posúvač a vyvažovacie mechanizmy (VAZ-1111)

Kľukový mechanizmus posúvača slúži na premenu vratného pohybu piestu na rotačný pohyb kľukového hriadeľa. Mechanizmus pozostáva z piestu 4 s piestnymi krúžkami 6, 7 a 8 a čapom 9, ojnice 3, kľukového hriadeľa 12 a zotrvačníka 20. Časti kľukovo-posúvacieho mechanizmu sú umiestnené a pracujú v bloku valcov. Kľukový hriadeľ je hlavná výkonová zložka motora, ktorá absorbuje plynové zaťaženie a zotrvačné sily vratne sa pohybujúcich častí a prenáša ich cez zotrvačník na prevodovku vozidla premenené na krútiaci moment.

Časti skupiny piestov a ďalšie časti kľukového mechanizmu sú vystavené značnému mechanickému a tepelnému zaťaženiu. Výber materiálov pre piest, čap, piestne krúžky a ich konštrukcia zaisťujú spoľahlivé utesnenie spaľovacieho priestoru a dutín valcov, efektívny odvod tepla, minimálny koeficient trenia, vysokú pevnosť a spoľahlivosť pri nízkej hmotnosti dielov.

Piest

Piest 4 je odliaty z vysokopevnostnej hliníkovej zliatiny. Hliníkový piest je ľahký a dobre odvádza teplo k chladeným stenám valca. Ale hliník má vysoký koeficient tepelnej rozťažnosti. Preto na udelenie požadovaného smeru teplotnej deformácie piestu počas zahrievania a na elimináciu rizika zaseknutia piesta vo valci sa do hlavy piestu nad otvorom pre piestny čap naleje oceľová platňa 5 regulujúca teplotu.

Aby sa zabezpečila vytvorená vôľa medzi zrkadlom valca a piestom, piesty a valce sú rozdelené do piatich tried podľa zodpovedajúceho priemeru: A, B, C, D a E. Trieda piestu (písmeno) je vyrazená na jeho spodnej časti. Písmená označujú nasledujúce rozmery (v mm) priemeru piesta: 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.


Na určenie triedy je potrebné merať priemer piesta v rovine kolmej na piestny čap vo vzdialenosti 51,5 mm od dna. Na iných miestach sa priemer piesta líši od jeho menovitého priemeru, pretože vonkajší povrch piesta má zložitý tvar. V priereze je oválny (oválnosť hlavy piestu od 0,1 mm a plášťa až do 0,55 mm), kde vedľajšia os oválu sa zhoduje s osou piestneho čapu. Na výšku má plášť aj hlava piestu kónický tvar a navyše priemer hlavy je o 0,5 mm menší ako priemer plášťa. Tento tvar piesta pri izbovej teplote poskytuje najpriaznivejší tvar piesta pri prevádzke vo valci motora.

Vonkajší povrch plášťa piesta nie je hladký, ale má rad prstencových mikrodrážok s hĺbkou až 14 µm. Tento povrch podporuje lepší zábeh piestu a znižuje trenie medzi piestom a valcom, pretože olej sa zadržiava v mikrodrážkach. Dno piestu je ploché, s oválnym vybraním pre spaľovaciu komoru a malými vybraniami pre ventily. V spodnej časti nálitkov piestnych čapov sú otvory pre prechod oleja k piestnemu čapu. Pre zlepšenie podmienok mazania sú v hornej časti otvorov pre čapy vytvorené dve pozdĺžne drážky široké 3 mm a hlboké 0,7 mm, v ktorých sa zadržiava olej. V oblasti nálitkov je výška obruby znížená, aby sa zabránilo tomu, aby sa protizávažia kľukového hriadeľa dotýkali piestu.

Os otvoru pre piestny čap je posunutá o 1,2 mm od diametrálnej roviny piesta smerom k umiestneniu ventilov motora. Vďaka tomu dochádza k posunu piestu v medzere medzi plášťom a zrkadlom valca pri zmene smeru pohybu v hornej úvrati na začiatku pracovného zdvihu prakticky bez nárazu. To však vyžaduje, aby bol piest počas montáže inštalovaný vo valci tak, aby šípka G na jeho spodnej časti smerovala k prednej časti motora.

Piesty v motore musia mať rovnakú hmotnosť, aby sa znížili vibrácie spôsobené rozdielmi v hmotnostiach vratných častí. Preto sa pri výrobe hmotnosť piestov udržiava s maximálnou odchýlkou ±5 g.

Podľa hmotnosti sú piesty rozdelené do troch skupín: normálne, zvýšené o 5 g a znížené o 5 g. Tieto skupiny zodpovedajú označeniam na dne piestu: "G", "+" a "-". Všetky piesty v motore musia mať rovnakú hmotnostnú skupinu.

Náhradné diely sú dodávané s piestami nominálnej veľkosti iba troch tried: A, C a E. To stačí na výber piestu pre ktorýkoľvek valec počas prevádzky motora, pretože piesty a valce sú rozdelené do tried s určitým presahom veľkostí. Napríklad piest triedy C môže byť vhodný pre valce triedy B a D Hlavnou vecou pri výbere piesta je zabezpečiť požadovanú montážnu vôľu medzi piestom a valcom 0,025...0,045 mm.

Súčasťou náhradných dielov sú okrem piestov nominálnej veľkosti aj opravné piesty s vonkajším priemerom zväčšeným o 0,4 a 0,8. Tieto piesty sú určené na montáž do repasovaných blokov valcov, v ktorých boli valce vyvŕtané a vybrúsené na ďalší opravný rozmer. Dná opravných piestov sú označené písmenom B vo forme štvorca alebo trojuholníka. Trojuholník zodpovedá zväčšeniu vonkajšieho priemeru o 0,4 mm a štvorcu o 0,8 mm.

Existujú tri vencov drážky na piest hlava: kompresia krúžky, 7 a 8 sú nainštalované v hornej dva a oleja — odstránenie krúžok 6 vybavené vydanie jar 10 je nainštalovaný v dolnej jeden. Drážky olej-odstránenie krúžok komunikuje s vnútorné dutiny piestu o štyri kruhové otvory, cez ktoré oleja skomprimované krúžok z valca zrkadlo prechádza vo vnútri piestové a vlieva do motora kľukovej skrine.

Piestny čap

Piestny čap 9, ktorý otočne spája piest s hornou hlavou ojnice, je oceľový s vnútorným otvorom, je zalisovaný do hornej hlavy ojnice s presahom 0,010...0,042 mm a voľne sa otáča v nálitkoch piestu (medzera 0,008 - 0,016 mm).

Čapy podľa vonkajšieho priemeru, ako aj piesty podľa priemeru otvoru pre čap, sú rozdelené do troch kategórií po 0,004 mm Kategórie sú označené číslom (1, 2, 3) na dne piestu a farbou na konci čapu: modrá je prvá kategória, zelená je druhá, červená je tretia. Zostavený čap a piest musia patriť do rovnakej kategórie, takáto selektívna montáž zaručuje získanie požadovanej vôle. Správne spojenie je možné skontrolovať vložením naolejovaného kolíka do piestu. Prst by sa mal ľahko zasunúť do piestu tlakom ruky a nemal by z piestu vypadnúť pôsobením vlastnej hmotnosti.

Piestne krúžky

Piestne krúžky 6, 7 a 8 zabezpečujú potrebné tesnenie valca, odvádzajú časť tepla absorbovaného dnom piestu na stenu valca a rozdeľujú olejový film na povrchy plášťa a valca, čím bránia vniknutiu oleja do spaľovacej komory, krúžky sú vyrobené z liatiny, sú pritlačené k stene valca vlastnou elasticitou a tlakom plynu a krúžok 6 je dodatočne pritlačený pružinou 10.

Horný kompresný krúžok 8 pracuje v podmienkach vysokej teploty, agresívneho vplyvu splodín horenia a nedostatočného mazania, preto je na zvýšenie odolnosti proti opotrebeniu vonkajší povrch pochrómovaný a má súdkovitú tvoriacu čiaru na zlepšenie zábehu.

Spodný kompresný krúžok 7 má v spodnej časti drážku na zachytávanie oleja počas zdvihu piesta smerom nadol, pričom vykonáva prídavnú funkciu krúžku na stieranie oleja. Povrch krúžku je fosfátovaný, aby sa zvýšila odolnosť proti opotrebovaniu a znížilo trenie o steny valca.

Krúžok na stieranie oleja 6 má prstencovú drážku na zber oleja na pracovnej ploche medzi dvoma chrómovanými nosnými pásmi a v ňom sú štyri otvory na vypúšťanie oleja odstráneného zo stien valca. Krúžok má teda dve stieracie hrany, ktoré je umocnené použitím expanznej pružiny 10, ktorá zvyšuje radiálny tlak krúžku na valec. Táto pružina, pôsobiaca na krúžok, zvyšuje rovnomernosť radiálneho tlaku na valec bez toho, aby zasahovala do voľnosti pohybu krúžku alebo piestu.

Vyrábajú sa krúžky opravných veľkostí (rovnako ako piesty) s vonkajším priemerom zväčšeným o 0,4 a 0,8.

Spojovacia tyč

Ojnica 3 je časť, ktorá spája piest s kľukovým hriadeľom. Pri bežiacom motore pôsobí na ojnicu striedavé zaťaženie zotrvačnými silami a tlakom plynu. Dynamické zaťaženie ojnice v momente vznietenia pracovnej zmesi v spaľovacej komore vyžaduje, aby ojnica mala pri minimálnej hmotnosti vysokú tuhosť, odolnosť proti nárazovému zaťaženiu a dostatočnú únavovú pevnosť.

Na tento účel je ojnica vyrobená z kovanej ocele a pozostáva z tyče I-profilu, hornej jednodielnej hlavy a spodnej delenej hlavy. V spodnej hlave ojnice s krytom 1 sú nainštalované vložky 11 ojničného ložiska, ktoré lícujú s čapom ojnice kľukového hriadeľa. Diametrálna vôľa medzi čapom a panvami ojničných ložísk je 0,02...0,07 mm.

Spodný kryt hlavy ojnice je zaistený dvoma skrutkami 2 so samosvornými maticami. Pre zabezpečenie centrovania svorníkov je ich vonkajší povrch a otvor v ojnici opracovaný s vysokou presnosťou a na hlave svorníka je pás, ktorým sa svorník zatlačí do otvoru. Pre zabezpečenie presnosti je otvor pre ložiskové panvy v spodnej hlave ojnice opracovaný spolu s krytom. Aby sa predišlo zámene uzáverov ojnice počas montáže, ojnica a príslušný uzáver majú razidlá s číslom valca, v ktorom sú nainštalované. Pri montáži musia byť čísla na ojnici a kryte na rovnakej strane. Do roku 1997 v mieste, kde spodná hlava ojnice prechádzala do ojnice, bol otvor, cez ktorý sa na steny valcov striekal olej.

Pri montáži ojnice a skupiny piestov je potrebné ojnice s uvedeným otvorom umiestniť tak, aby otvor na ojnici a šípka na dne piestu smerovali rovnakým smerom. Ojnice bez otvoru je možné pripojiť k piestu v ľubovoľnej polohe.

Aby sa zabezpečila prevádzka motora bez vibrácií, hmotnosť oboch ojníc zmontovaných s uzávermi sa nastaví odstránením kovu z bočných výstupkov na hornej hlave ojnice a z výstupku na uzávere tak, aby sa hmotnosť horných hláv spojovacích tyčí nelíšila o viac ako ±2 g a dolných o nie viac ako ±3 g.

Kľukový hriadeľ

Kľukový hriadeľ 12 je odliaty z vysoko kvalitnej špeciálnej liatiny a pozostáva z ojnice a hlavných brúsených čapov, čeľustí a protizávaží. Aby sa znížila deformácia hriadeľa počas prevádzky motora, je vyrobený ako trojložiskový a s veľkým prekrytím hlavných a ojničných čapov. Vysoká únavová pevnosť materiálu kľukového hriadeľa je zabezpečená hladko prevedenými prechodmi medzi čapmi a čelami a starostlivým spracovaním namáhaných miest. Vysoká odolnosť proti opotrebovaniu čapov hriadeľov je dosiahnutá ich veľkým priemerom, ktorý znížil merné zaťaženie v ložiskách a povrchovým kalením čapov vysokofrekvenčnými prúdmi do hĺbky 2...3 mm.

Priemer hlavných čapov kľukového hriadeľa je 50,799...50,819 mm, priemer ojničných čapov je 47,83...47,85 mm.

Na zníženie zaťaženia odstredivých síl pôsobiacich na hlavné ložiská a zníženie vibrácií motora je hriadeľ vybavený protizávažiami odliatymi z jedného kusu. Protizávažia čiastočne vyrovnávajú odstredivé sily pôsobiace na čapy ojnice od pohybov ojnice s piestom, ktoré vznikajú pri chode motora. Pomocou dynamického vyváženia kľukového hriadeľa je hodnota nevyváženosti v rovine prechádzajúcej stredom prvého hlavného čapu 19782±50 g mm a pre tretí je 21376±50 g mm.

V telese hriadeľa sú vyvŕtané kanály spájajúce 1. a 3. hlavný čap s čapmi ojnice. Cez tieto kanály sa privádza olej na mazanie ojničných ložísk. Technologické vývody žľabov sú uzavreté oceľovými zátkami v tvare uzáveru, ktoré sú vtlačené do žľabov a v troch bodoch zatmelené. Výstup oleja na mazanie každého ojničného ložiska je vedený na dvoch miestach cez vodorovný priechodný kanál v príslušnom čape, čo prispieva k rovnomernému opotrebovaniu čapov po obvode.

Diametrálna vôľa medzi hlavným čapom a panvami hlavného ložiska je 0,026...0,073 mm.

Pri opravách je možné prebrúsiť čapy kľukového hriadeľa so zmenšením priemeru.

Na prednom konci hriadeľa, vybaveného tesnením 31, sú ozubená remenica pohonu vačkového hriadeľa 32 a remenica pohonu generátora 33 zaistená skrutkou na pere Na zadnom konci hriadeľa, opatreného tesnením 17, je ozubené koleso pohonu vyvažovacieho hriadeľa 15 upevnené na pere a na konci je upevnené skrutkami s ozubením² zotrvačník je vybavený inštalačnými kolíkmi spojky 22 a na vonkajšom povrchu má značku TDC piestov (značka D). Zadné tesnenie hriadeľa je upevnené v držiaku zadného tesnenia 18, ktorý je vycentrovaný na bloku strediacimi puzdrami 16.

Vyvažovací mechanizmus

Vyvažovací mechanizmus pozostáva z dvoch vyvažovacích hriadeľov 29 umiestnených v bloku valcov na oboch stranách kľukového hriadeľa. Hriadele sú odliate z liatiny a majú nevyváženosť 5679,9±50 g mm v rovine prednej podpery a 4906±50 g mm v rovine zadnej podpery. Táto hodnota nevyváženosti sa dosiahne vyvŕtaním otvorov do vonkajšieho povrchu vyvažovacieho hriadeľa pri jeho dynamickom vyvažovaní.

Hriadele sa otáčajú v dvoch guľôčkových ložiskách 26 a 30, inštalovaných v objímkach bloku valcov. Pohon ľavého a pravého hriadeľa sa vykonáva z hnacieho ozubeného kolesa 15, namontovaného na pere na zadnom konci kľukového hriadeľa. Hnané ozubené kolesá 13 a 19 hriadeľov sú tiež namontované na perách.

Pre efektívnu činnosť vyvažovacích hriadeľov je potrebné, aby zotrvačné sily od hmôt piestov s ojnicami a od nevyvážených hmôt vyvažovacích hriadeľov smerovali v opačných smeroch a vzájomne sa kompenzovali. To je zabezpečené presnou inštaláciou vyvažovacích hriadeľov vzhľadom na kľukový hriadeľ pomocou značiek na ozubených kolesách.