Кривошипно-шатунный механизм.

Поршни в цилиндрах дизеля могут двигаться только поступательно – по прямой – вверх или вниз, то есть совершают возвратно-поступательное движение. Такое движение трудно использовать для вращения колес или чего-либо другого, например для генератора и компрессора как на ТУ2. Поэтому важной частью дизеля является еще и так называемый кривошипно-шатунный механизм (КШМ).

Определение: Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршней в непрерывное вращение вала.

В дизеле такой механизм скрыт от взгляда корпусом, но по своему принципу он похож на КШМ паровоза, который у всех на виду – тоже соединяющий поршни машины, только паровой, с вращающимися колесами.

КШМ состоит из следующих деталей: поршневой группы, шатунов, коленчатого (главного) вала с маховиком.

Коленчатый вал (рис. 14) изготовлен из стали. Вал имеет шесть колен или кривошипов, расположенных под углом 120 градусов друг к другу. Шесть шатунных и семь коренных шеек. Коренные шейки расположены на одной оси и укладываются в верхний картер. К шатунным шейкам крепятся шатуны.

Вал уложен в подшипниках основания (картера). Концы вала выходят наружу корпуса и называеются хвостовиками. К хвостовикам присоединяется приводимое во вращение оборудование тепловоза. Вал имеет колена или кривошипы. Поэтому вал называется коленчатым. Те части вала, которые совпадают с его осью, гладко обточены и лежат в подшипниках картера – это коренные шейки коленчатого вала 1, соответственно и подшипники эти называются коренные. Шейки кривошипов тоже гладко обточены и называются шатунными 2. Щёки 3 связывают коренные и шатунные шейки и образующие вместе с ними колено вала.

Рис. 14. Коленчатый вал

1 – коренные шейки; 2 – шатунные шейки; 3 – щеки кривошипов; 4 –хвостовик; 5 – маховик;

На хвостовике 4 устанавливается шестерня привода узлов и агрегатов дизеля. На фланце задней части коленвала болтами укреплён маховик 5. Маховик служит для сглаживания неравномерности вращения коленчатого вала. На ободе маховика нанесены деления от 0 до 360 градусов для регулировки газораспределения и подачи топлива.

Шатуны (рис 10) обеспечивают шарнирную связь между поршнями и шатунными шейками коленчатого вала. В дизеле 1Д12 применены шатуны сочленённого типа и состоят: из главного шатуна 1, работающего с поршнем левого блока цилиндров и прицепного – 2, работающего с поршнем правого блока цилиндров.

Главный шатун имеет две головки – нижнюю разъёмную 3, 4, при помощи которой он крепится к коленчатому валу. К верхней неразъёмной головке 5 крепится при помощи пальца поршень, который находится в левом блоке цилиндров.

Прицепной шатун имеет две неразъёмные головки. Нижней головкой 6 он крепится к проушинам главного шатуна 1 при помощи пальца 7, а верхней 8 так же при помощи пальца соединяется с поршнем правого блока цилиндров.

При вращении коленчатого вала (рис. 16) его кривошипы и шатунные шейки движутся по окружности. Шатун шарнирно связывает поршень и соответствующую шатунную шейку коленвала. Таким образом, если вращать коленчатый вал, то он будет своим кривошипом двигать по окружности нижнюю головку шатуна, а шатун таскать вверх-вниз за собой поршень. Или наоборот, если какая-нибудь сила будет давить на поршень, то он передаст силу через шатун, и она заставит вращаться кривошип и весь коленчатый вал.

Рис. 16. Схема движения поршня

Очевидно, что движения поршня вверх-вниз будут ограничены. Самое верхнее положение поршня в цилиндре называется верхней мёртвой точкой (ВМТ), самое нижнее – нижней мёртвой точкой (НМТ). Расстояние между этими точками – рабочий ход поршня (для дизеля 1Д12 рабочий ход 18 см).

Когда поршень находится в НМТ, то над ним в цилиндре имеется некоторый объем воздуха. Коленчатый вал, вращаясь, поднимает поршень из НМТ к ВМТ. Свободный объем над поршнем резко сокращается, так как сверху цилиндр закрыт головкой блока. В положении ВМТ поршень не доходит до плоскости головки блока на два миллиметра. Однако на самом поршне посередине есть углубление, в котором остается некоторый объем. Этот объем при нахождении поршня в ВМТ называется камерой сгорания.