Кривошипно-шатунный механизм двигателя

Сила P₁ (рис. 4), приложенная к поршневому пальцу при такте расширения, слагается из двух сил: силы Р давления газов на поршень и силы инерции Ри* (Сила инерции переменна по величине и по направлению. Направление этой силы на рис. 4 соответствует началу такта расширения).

Суммарную силу P1 можно разложить на силу S, направленную вдоль оси шатуна, и силу N, прижимающую поршень к стенкам цилиндра. Силу S перенесем в центр шатунной шейки, а к центру коленчатого вала приложим две равные силе S и параллельные ей силы S1 и S2. Тогда совместное действие сил S1 и S создаст (на плече R) крутящий момент, приводящий во вращение коленчатый вал, а сила S2 нагрузит коренные подшипники и через них будет передаваться, на картер двигателя. Разложим силу S2 на две перпендикулярно направленные силы N1 и Р2. Рис. 4. Схема сил, действующих на детали кривошипно-шатунного механизма

Сила N₁ численно равна силе N, но направлена в противоположную сторону; совместное действие сил N и N₁ образует момент N_l, который стремится опрокинуть двигатель в сторону, обратную вращению коленчатого вала.

Сила Р₂, численно равная силе P₁, действует вниз, а сила Р давления газов действует на головку цилиндра вверх, т. е. в противоположную сторону. Разность между силами Р и P₁ представляет собой силу инерции Р_и поступательно движущихся масс.

Наибольшей величины эта сила достигает в момент изменения направления движения поршня.

Вращающиеся массы шатунной шейки, щек кривошипа и нижней части шатуна создают центробежную силу Р_ц, направленную по радиусу кривошипа в сторону от центра вращения.

Таким образом, в кривошипно-шатунном механизме одноцилиндрового двигателя, кроме крутящего момента, возникающего на коленчатом валу, действует ряд неуравновешенных моментов и сил:

• а) реактивный, или опрокидывающий момент N₁, воспринимаемый опорами двигателя через картер; %
• б) сила инерции поступательно движущихся масс Р_и, направленная по оси цилиндра двигателя;
• в) центробежная сила вращающихся масс Рц, направленная по кривошипу вала.

Боковая сила N достигает наибольшей величины при расширении газов, когда поршень прижимается к левой (см. рис. 4) стенке цилиндра, чем и объясняется ее обычно больший износ.

Для автомобильных двигателей применяют блоки, состоящие из 4, 6 и 8 цилиндров, реже — из 12 (ЯМЗ-240).

Поршни современных двигателей отливают из алюминиевых сплавов, так как их теплопроводимость в 3—4 раза выше, чем чугуна, что понижает температуру поршня и повышает наполнение цилиндров.

Коленчатые валы штампуют из стали или отливают из магниевого чугуна (ЗМЗ-66).

Гаситель, или демпфер, устанавливают для разгрузки коленчатого вала от крутильных колебаний, возбуждаемых переменным крутящим моментом от действия сил давления газов и сил инерции.