Promlebedka.ru

Авто ДРайв
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что является базовой деталью кшм и всего двигателя

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ). Маятник Капицы

Данная статья является вводной теорией к занятию по робототехнике «Кривошипно-шатунный механизм из Lego EV3″

  1. Первые КШМ
  2. КШМ в паровых машинах
  3. КШМ в двигателях внутреннего сгорания
  4. Маятник Капицы

Первые КШМ

Первые упоминания об использовании кривошипно-шатунного механизма можно отнести ко временам Древнего Рима (примерно III век н.э.). Машина для распиливания каменных блоков передавала вращение от водяного колеса с помощью зубчатой передачи на кривошипно-шатунный механизм, который преобразовывал вращательное движение в возвратно-поступательное движение полотна пилы. Также такие устройства могли использоваться на древних лесопилках.

Схема водяного древнеримского распиловочного станка с КШМ

Большого распространения такие машины не получили – деревянные части из-за большого количества трущихся деталей быстро изнашивались и требовали частого ремонта, а рабский труд был намного дешевле и не требовал большой квалификации рабочих.

В XVI веке кривошипно-шатунный механизм появился на деревянных самопрялках. Самопрялка – это ручной станок для прядения нити из шерсти, состоящий из двух катушек. В самопрялке для скручивания нити использовался принцип ременной передачи. Раньше большую катушку приходилось раскручивать рукой. К самопрялке добавили педаль. Нажимая ногой на педаль, работник смог раскручивать катушку без использования рук. Этот механизм упростил работу и позволил за то же время производить больше пряжи. В данном устройстве возвратно-поступательное движение педали передавалось через деревянный шатун на кривошип и преобразовывалось во вращательное движение большой катушки (шкива).

Самопрялка с педалью и КШМ позволяла освободить руки и сделать работу более производительной

КШМ в паровых машинах

Начиная с начала XVIII века большую популярность среди изобретателей и ученых начинают получать паровые машины. Первый паровой двигатель для водяного насоса построил в 1705 году английский изобретатель Томас Ньюкомен для выкачивания воды из глубоких шахт.

Позднее устройство парового двигателя было усовершенствовано шотландским инженером и механиком Джеймсом Уаттом (1736-1819). Кстати, именно Джеймс Уатт ввел в оборот термин «лошадиная сила», а его именем назвали единицу мощности Ватт. Паровая машина Уатта получила сложную систему связанных тяг, а планетарная зубчатая передача преобразовывала возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение маховика (большого тяжелого колеса). Данная паровая машина стала универсальной, так как в отличие от машины Ньюкомена поршень имел рабочий ход в обе стороны. Машина Уатта получила широкое распространение на ткацких фабриках, в металлургии, при строительстве первых паровозов для железных дорог XVIII века.

Нужно сказать, что паровыми машинами занимались в те времена очень многие изобретатели. Так, в Российской Империи свою двухцилиндровую паровую машину изобрел инженер Иван Иванович Ползунов (1728-1766).

В XIX веке паровую машину Уатта упростили, заменив сложный планетарный механизм на кривошипно-шатунный механизм.

Паровая машина с кривошипно-шатунным механизмом Схема паровой машины с кривошипно-шатунным механизмом

Паровая машина с КШМ нашла широкое применение при строительстве первых автомобилей на паровой тяге и паровозов, перевозящих грузы по железной дороге.

Паровоз

КШМ в двигателях внутреннего сгорания

До этого мы рассматривали использование кривошипно-шатунного механизма в паровых двигателях. В паровом двигателе топливо сгорает в печи (вне цилиндра) и нагревает водяной котел, и уже водяной пар в цилиндре толкает поршень.

В двигателе внутреннего сгорания топливная смесь (воздух + газ, или воздух + бензин и т.д.) поджигается внутри цилиндра и продукты горения толкают поршень. Сокращенно такие двигатели называют ДВС.

Первый одноцилиндровый ДВС на газовом топливе построил в 1860 году в Париже французский изобретатель Жан Ленуар.

Двигатель внутреннего сгорания Жана Ленуара (внешне очень похож на паровую машину)

Однако широкое применение двигатели внутреннего сгорания нашли в конце XIX века после получения керосина и бензина из нефти. Появление жидкого топлива позволило создать экономичные двигатели небольшой массы, которые можно было использовать для привода транспортных машин.

В 1881-1885 гг. российский изобретатель Огнеслав Костович сконструировал и построил в России восьмицилиндровый двигатель мощностью 59 кВт.

Двигатель внутреннего сгорания Огнеслава Костовича

В 1897 г. немецким инженером Рудольфом Дизелем был спроектирован и построен первый двигатель с воспламенением от сжатия. Это был компрессорный двигатель, работающий на керосине, впрыскиваемом в цилиндр при помощи сжатого воздуха.

Рудольф Дизель и его двигатель внутреннего сгорания

Все эти ДВС имели схожие черты и использовали кривошипно-шатунный механизм для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленвала.

Давайте посмотрим на схему устройства современного двигателя внутреннего сгорания.

Читать еще:  Ваз 2114 не тянет двигатель горит чек причины

Поршень совершает возвратно-поступательное движение вдоль цилиндра – он ходит вверх и вниз.

Шатун – деталь, связывающая кривошип и поршень.

Кривошип – условная деталь, которая связывает шатун с коленвалом.

Противовес снижает вибрации при вращении коленвала.

Блок цилиндров – корпус, в котором находятся цилиндры двигателя.

Поршневой палец – цилиндрическая деталь, ось вращения шатуна относительно поршня.

Коленвал (коленчатый вал) – ось вращения ступенчатой формы.

Верхняя мертвая точка – крайнее верхнее положение поршня, где меняется направление его движения.

Нижняя мертвая точка — крайнее нижнее положение поршня, где меняется направление его движения.

Ход поршня — расстояние между крайними положениями поршня. Равно удвоенному радиусу кривошипа.

Видео:

Литература:

Содержание

Прямая схема: Поршень под действием давления газов совершает поступательное движение в сторону коленчатого вала. С помощью кинематических пар «поршень-шатун» и «шатун-вал» поступательное движение поршня преобразовывается во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал состоит из:

  • шатунные шейки
  • коренные шейки
  • противовес

Обратная схема: Коленчатый вал под действием приложенного внешнего крутящего момента совершает вращательное движение, которое через кинематическую цепь «вал-шатун-поршень» преобразовывается в поступательное движение поршня.

2. Описание конструкции автомобиля ВАЗ-2101 ……….. 5

3. Технические характеристики автомобиля ВАЗ-2101 … 8

4. Кривошипно-шатунный механизм …………………….. 12

5. Ремонт кривошипно-шатунного механизма …………. 15

Значительный рост всех отраслей народного хозяйства требует перемещения большого количества грузов и пассажиров. Высокая маневренность, проходимость и приспособленность для работы в различных условиях делает автомобиль одним из основных средств перевозки грузов и пассажиров. Важную роль играет автомобильный транспорт в освоении восточных и нечерноземных районов нашей страны. Отсутствие развитой сети железных дорог и ограничение возможностей использования рек для судоходства делают автомобиль главным средством передвижения в этих районах.

Автомобильный транспорт в России обслуживает все отрасли народного хозяйства и занимает одно из ведущих мест в единой транспортной системе страны. На долю автомобильного транспорта приходится свыше 80% грузов, перевозимых всеми видами транспорта вместе взятыми, и более 70% пассажирских перевозок.

Автомобильный транспорт создан в результате развития новой отрасли народного хозяйства — автомобильной промышленности, которая на современном этапе является одним из основных звеньев отечественного машиностроения. Начало создания автомобиля было положено более двухсот лет назад, когда стали изготовлять «самодвижущиеся» повозки. Название «автомобиль» происходит от греческого слова autos — «сам» и латинского mobilis — «подвижный».

Впервые прообразы автомобиля появились в России в 1752г. Русский механик-самоучка, крестьянин Л. Шамшуренков, создал довольно совершенную для своего времени «самобеглую коляску», приводимую в движение силой двух человек. Позднее русский изобретатель создал «самокатную тележку» с педальным приводом.

С появлением паровой машины создание самодвижущихся повозок быстро продвинулось вперед. В 1869-1870 гг. Ж. Кюньо во Франции, а через несколько лет и в Англии были построены паровые автомобили. Широкое распространение автомобиля, как транспортного средства, начинается с появлением быстроходного двигателя внутреннего сгорания. В 1885 г. Г. Даймлер (Германия) построил мотоцикл с бензиновым двигателем, а в 1886 г. К. Бенц — трехколесную повозку. Примерно в это же время в индустриально развитых странах (Франция, Великобритания, США) создаются автомобили с двигателями внутреннего сгорания. В конце XIX века в ряде стран возникла автомобильная промышленность.

В царской России неоднократно делались попытки организовать собственное машиностроение. В 1908 г. Производство автомобилей было организовано на Русско-Балтийском вагоностроительном заводе в Риге. В течение шести лет здесь выпускались автомобили, собранные в основном из импортных частей. Всего завод построил 451 легковой автомобиль и небольшое количество грузовых автомобилей. В 1913 г. автомобильный парк в России составлял около 9000 автомобилей, из них большая часть — зарубежного производства.

После Великой Октябрьской социалистической революции практически заново пришлось создавать отечественную автомобильную промышленность. Начало развития российского автомобилестроения относится к 1924 году, когда в Москве на заводе АМО были построены первые грузовые автомобили АМО-Ф-15.

В период 1931-1941гг. создается крупносерийное и массовое производство автомобилей. В 1931г. на заводе АМО началось массовое производство грузовых автомобилей. В 1932г. вошел в строй завод ГАЗ. В 1940 г. начал производство малолитражных автомобилей Московский завод малолитражных автомобилей. Несколько позже был создан Уральский автомобильный завод. За годы послевоенных пятилеток вступили в строй Кутаисский, Кременчугский, Ульяновский, Минский автомобильные заводы.

Начиная с конца 60-х гг., развитие автомобилестроения характеризуется особо быстрыми темпами. В 1970 г. вступил в строй Волжский автомобильный завод имени 50-летия СССР.

Читать еще:  Шумно работает двигатель на приоре что может быть

19 апреля 1970 г. — это дата в истории Волжского автомобильного завода по праву названа триумфальной: на главном конвейере собран первый автомобиль. Первенец ВАЗ-2101 оправдал ожидания его создателей. Ходовые качества автомобиля были превосходны.
ВАЗ-2101 послужил базовой моделью для всей последующей гаммы моделей — автомобилей классической компоновки: ВАЗ-2102, -2103, -2104, -2105, -2106, -2107. ВАЗ-2101 открыл ряд автомобилей, для которых стали объективно характерны: высокие динамические качества и экономичность, надежность и долговечность; простота ухода и эксплуатации.

За все время производства (с 1970 по 1984 гг.) Волжский автозавод дал жизнь почти 3-ом миллионам автомобилей ВАЗ-2101, точнее 2.702.657шт.

Описание конструкции автомобиля

Компоновка (расположение узлов и агрегатов) автомобиля ВАЗ-2101 выполнена по так называемой классической схеме, т. е. двигатель расположен спереди, а ведущими являются задние колеса. Двигатель максимально продвинут вперед, что обеспечивает оптимальное распределение массы по осям а, следовательно, хорошую устойчивость автомобиля на дороге. Салон расположен внутри базы, тоесть в зоне наилучшей плавности хода, что повышает комфортабельность автомобиля при эксплуатации на дорогах с плохим покрытием. В конструкции автомобиля учтены требования активной и пассивной безопасности, которым на Волжском автозаводе всегда уделялось большое внимание. Автомобиль отвечает всем требованиям по безопасности Европейской Экономической комиссии ООН. Автомобиль имеет хорошую комфортабельность, определяемую легкостью и удобством управления, формой, размерами, расположением и мягкостью сидений, обеспечивающих удобную посадку водителя, эффективной вентиляцией кузова, хорошей обзорностью с места водителя, малой шумностью в салоне, минимальным влиянием колебаний и вибраций кузова. Высокая динамика автомобиля способствует повышению средних скоростей движения и облегчает маневрирование.

На автомобиле установлен четырехтактный, карбюраторный, рядный двигатель с верхним расположением распределительного вала. Все узлы двигателя, требующие регулировки или ухода, установлены в легкодоступных местах.

Блок цилиндров двигателя, картер сцепления и картер коробки передач соединены между собой и образуют компактный силовой агрегат, который укреплен на автомобиле в трех точках на резиновых подушках.

Система смазки двигателя снабжена полнопоточным масляным фильтром, рассчитана на применение специальных масел с комплексом присадок, обеспечивающих маслу высокие смазочные свойства, стойкость против окисления и позволяющие работать в широком диапазоне температур.

Система вентиляции картера закрытого типа, обеспечивает отсос газов из картера во впускной трубопровод и повышает долговечность двигателя.

Система охлаждения — жидкостная, закрытого типа. В систему охлаждения двигателя включен отопитель кузова. Охлаждающая жидкость специальная с низкой температурой замерзания и высокой температурой кипения. Расширительный бачок компенсирует изменение объема и давления жидкости при нагреве двигателя. Насос охлаждающей жидкости приводится клиновым ремнем. На валу насоса закреплен четырех лопастной вентилятор. Трубчато-пластинчатый радиатор установлен на двух резиновых подушках. Термостат, имеющийся в системе охлаждения, ускоряет прогрев двигателя и автоматически обеспечивает тепловой режим двигателя.

Система питания двигателя включает воздушный фильтр, карбюратор топливный насос с рычагом ручной подкачки топлива и топливный бак. Карбюратор с падающим потоком имеет две последовательно включающиеся смесительные камеры. На карбюраторе установлен высокоэффективный воздушный фильтр сухого типа, имеющий бумажный фильтрующий элемент с дополнительным очистителем из нетканого синтетического волокна. Топливный бак размещен в багажнике.

Крутящий момент от коленчатого вала двигателя к ведущим задним колесам автомобиля передается через механизмы и узлы, составляющие трансмиссию автомобиля. К ней относятся сцепление, коробка передач, карданная передача, главная передача, дифференциал и полуоси.

На автомобиле установлено однодисковое, сухое сцепление с диафрагменной нажимной пружиной и гасителем крутильных колебаний (демпфером) на ведомом диске. Для управления сцеплением служит ножная педаль с сервопружиной и гидравлический привод выключения с бачком для жидкости, установленным на щите передка автомобиля. Коробка передач имеет четыре передачи для движения вперед и одну передачу для заднего хода. Все передачи переднего хода снабжены синхронизаторами, которые до включения шестерен выравнивают скорости вращения соединяемых деталей. Набор передаточных чисел обеспечивает автомобилю уверенное трогание с места, хороший разгон и высокую экономичность. Рычаг переключения передач находится на полу кузова.

Карданная передача, состоящая из двух валов с промежуточной опорой двумя карданными шарнирами на игольчатых подшипниках и резиновой муфтой, передает крутящий момент от коробки передач к главной передаче. Передний карданный вал соединен с ведомым валом коробки передач через эластичную резиновую муфту и фланец, перемещающийся вдоль карданного вала на шлицах. Задний карданный вал соединен с шестерней главной передачи жестким фланцевым соединением. Промежуточная, упругая опора с шариковым подшипником поддерживает среднюю часть карданной передачи и поглощает ее вибрацию.

Читать еще:  Fubag провода для запуска двигателей smart cable 700

Главная передача, состоящая из пары конических зубчатых колес со спиральными зубьям гипоидного зацепления, увеличивает подведенный крутящий момент и передает его под прямым углом на полуоси. Передача крутящего момента от зубчатого колеса на полуоси проходит через конический дифференциал с двумя сателлитами. Дифференциал обеспечивает ведущим колесам автомобиля (левому и правому) вращение с неодинаковым числом оборотов при движении на поворотах.

Рулевое управление автомобиля ВАЗ-2101 состоит из рулевого механизма и рулевого привода, передающего усилие от водителя к управляемым колесам. Рулевое колесо через рулевой механизм поворачивает передние колеса, изменяя тем самым направление движения автомобиля. Картер червячного редуктора рулевого механизма прикреплен с внутренней стороны отсека двигателя к левому лонжерону кузова; с противоположной стороны к правому лонжерону прикреплен кронштейн маятникового рычага. Рулевой привод включает в себя два рычага рулевой трапеции, маятниковый рычаг и три тяги, одну среднюю и две крайние. Каждая крайняя тяга состоит из двух наконечников с резьбой, соединенных между собой разрезными регулировочными муфтами. Вращая их, изменяют длину боковых тяг и регулируют схождение колес. Ходовую часть автомобиля составляют узлы подвески передних и задних с амортизаторами и стабилизатором поперечной устойчивости в передней подвеске, ступицы колес и колеса с шинами.

Подвеска передних колес — независимая, рычажно-пружинная, с витыми цилиндрическими пружинами, телескопическими гидравлическими амортизаторами двустороннего действия для гашения колебаний кузова на упругих элементах подвески; снабжена стабилизатором поперечной устойчивости и двумя буферами сжатия, ограничивающими ход подвески. Ступица переднего колеса вращается на двух роликовых конических подшипниках, установленных на цапфе.

Подвеска задних колес состоит из двух цилиндрических витых пружин с телескопическими амортизаторами двустороннего действия, четырех продольных и одной поперечной штанг, двух буферов сжатия, расположенных по концам балки заднего моста, и одного центрального, расположенного в середине.

Колеса автомобиля дисковые, штампованные, со съемными декоративными колпаками. На колеса монтируются шины диагонального или радиального типа с камерами.

Рабочая тормозная система имеет гидравлический привод к колесным механизмам, управляется педалью подвесного типа и действует на все колеса. Система стояночного и запасного (аварийного) торможения (т. е. ручной тормоз) управляется рычагом, установленным на полу между передними сиденьями; действует только на задние колеса. Эта система имеет механический тросовый привод. Передние тормоза дисковые. Задние тормоза барабанные, с самоустанавливающимися колодками, с приводом от одного главного цилиндра с двумя поршнями или от рычага механического привода. Гидравлический привод тормозов состоит из двух независимых контуров (систем) торможения передних и задних колес. Поэтому бачок имеет две емкости для тормозной жидкости, а в главном цилиндре сделаны две независимые полости с двумя поршнями. Две независимые системы введены для безопасности: в случае повреждения одной из них (утечка жидкости или повреждение трубопровода), вторая остается в действии. Имеющийся в системе привода задних тормозов регулятор давления уменьшает вероятность блокировки задних колес при торможении.

Электрооборудование автомобиля выполнено по однопроводной схеме, в которой отрицательные выводы источников тока и потребителей электроэнергии соединены с «массой», выполняющей функцию второго провода. Источниками тока в системе являются генератор переменного тока с встроенным полупроводниковым выпрямителем и электронным регулятором напряжения и свинцовая аккумуляторная батарея. Для пуска двигателя применяется стартер СТ-221 с электромагнитным тяговым реле и роликовой обгонной муфтой.

В систему зажигания входят катушка зажигания, распределитель зажигания с прерывателем, центробежным автоматом и вакуумным корректором угла опережения зажигания, провода высокого низкого напряжения, свечи зажигания и выключатель зажигания.

Система освещения и световой сигнализации автомобиля обеспечивает ближнее и дальнее освещение дороги, обозначение габарита автомобиля сигнальными огнями, освещение контрольно-измерительных приборов и внутреннее освещение кузова, а также световую сигнализацию о повороте автомобиля и о работе отдельных систем двигателя и автомобиля.

Кузов автомобиля типа «седан», цельнометаллический, несущей конструкции, тоесть такой, к которому крепится силовой агрегат (двигатель в сборе с коробкой передач и сцеплением) и все остальные узлы и механизмы автомобиля.

Корпус кузова представляет собой сварную пространственную ферму, основными деталями которой являются стойки боковины, лонжероны и пороги пола, боковой брус крыши и различные поперечины. Эти элементы коробчатого сечения в сочетании с несущими внутренними и наружными панелями и соединительными деталями придают конструкции требуемую жесткость.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector