Компоновочные схемы кривошипно-шатунного механизма

Разнообразие областей применения двигателей внутреннего сгорания и, следовательно, требований, предъявляемых к их конструкции, обусловливает сложность построения классификационной схемы двигателей по конструктивным признакам.

Основной задачей при разработке классификационных схем является отбор нескольких общих признаков, на базе которых может быть проведено построение частных классификаций. Для выявления этих признаков следует проанализировать требования, предъявляемые к двигателям в зависимости от их назначения.

Простота конструкции двигателя определяется необходимостью, с одной стороны, облегчения его производства и эксплуатации, а с другой - повышения надежности.

Размеры двигателя и его масса зависят от общей компоновки двигателя, конструктивных форм и размеров остова. Поэтому целесообразно в качестве основы для классификации двигателей выбрать прежде всего геометрические признаки, и в частности расположение в пространстве геометрических осей главнейших его деталей.

Как правило, современные двигатели внутреннего сгорания имеют

механизмы для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение вала. К безвальным двигателям относятся только свободнопоршневые генераторы газа, дизель-компрессоры, дизель-молоты и двигатель-трамбовка.

Один из основных факторов, определяющих конфигурацию двигателя, - расположение и число рабочих цилиндров.

Однорядные двигатели (рис.13) характеризуются простотой конструкции и сравнительно высокой технологичностью изготовления. Указанные преимущества, а также большой опыт построения и эксплуатации двигателей с вертикально расположенными цилиндрами обусловливают широкое применение подобных двигателей.

Основное преимущество V-образных двигателей (рис.14) перед однорядными такой же мощности - меньшие размеры и в первую очередь меньшая длина, вследствие чего увеличена жесткость таких ответственных деталей, как картер (блок-картер), крышка (головка) цилиндров и коленчатый вал. Наиболее часто применяемый угол между осями цилиндров 45-90°. Он определяется назначением двигателя, требованиями к размерам и порядком работы цилиндров, расположенных в одном ряду. Там, где основное требование - уменьшение размеров, и в первую очередь высоты, этот угол может быть и больше 90°.

Рис. 14 Схема двигателя с V-образным расположением цилиндров

Аналогичные преимущества имеют двигатели с W-образно расположенными цилиндрами (рис.15), но большого распространения они не получили, главным образом, вследствие сложности конструкции шатунов, подшипников и других узлов и деталей. Однако в последнее время конструкторы вновь стали применять эту схему.

В некоторых случаях двигатели выполняют с Х-образно расположенными цилиндрами (рис.16). Такие двигатели имеют небольшие размеры по длине. Детали кривошипно-шатунного механизма, корпуса и распределительного механизма в этом случае имеют очень сложную конструкцию.

Углы между осями цилиндров могут быть или разными, например 45, 60 и 120°, или одинаковыми.

Рис.17 Схема двигателя с горизонтальными противолежащими цилиндрами

В установках различного назначения применяют также двигатели с горизонтальными противолежащими цилиндрами (рис.17). Для машин наземного транспорта небольшая высота двигателя данного типа и удобство размещения его в машине являются в некоторых случаях несомненными преимуществами по сравнению с двигателями, имеющими вертикально или V-образно расположенные цилиндры.

Рис.19 Схема двигателя с расположением цилиндров в виде многорядной звезды

В двигателях со звездообразно расположенными цилиндрами (рис.18) проще осуществлять воздушное охлаждение, чем в двигателях с цилиндрами, расположенными в ряд. Однако, как правило, шатуны и коленчатые валы звездообразных двигателей очень нагружены и имеют сложную конструкцию.

Последнее характерно для двигателей с цилиндрами, расположенными в виде многорядной звезды (рис.19).Они обладают меньшими размерами и массой при большей мощности по сравнению с другими одновальными двигателями.

Рис.21 Схема двухвального двигателя с Н-образным расположением цилиндров

В связи с необходимостью создания мощных быстроходных двигателей значительное внимание уделяется двухвальным и многовальным конструкциям. Конструктивные схемы подобных двигателей весьма разнообразны. Двухвальные двигатели могут быть выполнены сдвоенными с двумя рядами параллельно расположенных цилиндров (рис.20). В этом случае два коленчатых вала соединены между собой зубчатой передачей. Необходимо отметить также двигатели с Н-образно (рис.21) и I-образно расположенными цилиндрами. Наконец, цилиндры могут быть расположены под углом и иметь общую (для двух цилиндров) камеру сгорания.