Дизельный мотор имеет значительные отличия от бензинового. Двигатели отличаются в частности принципом воспламенения, у бензина от искры, у дизеля от сжатия. Соответственно, нагрузка на сами поршня также превышает бензиновые аналоги в 3 раза. Компрессия бензинового двигателя достигает значения в 10 бар давления. В свою очередь, дизельный двигатель обеспечивает давление в 30 бар. Степень сжатия также выше в 3 раза.
Но, при этом, дизельный двигатель более износоустойчивый. Правда, существует ряд нюансов, который делает дизельный двигатель менее устойчивым, чем бензиновый. Чаще всего, дизель дольше прослужит своему владельцу, если все в двигателе будет хорошо и обслуживаться он будет вовремя. Но, практика показывает, что хорошо не бывает в 90% случаев.
По каким причинам может прогореть поршень дизельного двигателя? Первой и самой вероятной причиной является то, что льет форсунка. Проще говоря, она подает больше топлива, чем допустимо производителем. В итоге, приходится работать с большим объемом горения и пламени, чем позволено. Данная процедура сопровождается характерным «тах-кающим» звуком. Если долго использовать машину в подобном режиме, то со временем стенки поршня оплавляются. Причем, проблема проявит себя при первом же плавлении поршней. Материал расплавленного алюминия будет разлетаться по стенкам и ускорит разрушение двигателя.. Чем дольше так ездить, тем больше деталей в двигателе вам потребуется заменить. Вплоть до капитального ремонта или полноценной замены двигателя.
Происходит так потому, что куски абразива попадают между гильзой и поршнем, стирают поверхность, создают задиры. В этом всём чаще всего виноваты форсунки и их неправильная подача топлива.
Также, причиной прогара поршней может стать масло. Такие случаи появляются также довольно часто. Так может происходить потому, что направляющие клапанов головки блока цилиндра могли разболтаться, а сальники потерять свою устойчивость. Масло стекает по впускному клапану и потихоньку капает на поршень двигателя. Температура горения масла выше, чем температура топлива. И эта ситуация заставляет двигатель постепенно умирать.
Бывает так, что в камеру сгорания поршня попадает антифриз. Попадание воды или антифриза внутрь камеры сгорания производит катализацию взрыва.
| Важно! Поршень в двигателе можно сравнить с раскаленной сковородкой. Каждый из нас знает, что попадании небольшого количества на сковородку воды, она начинает шипеть и выплёскивать масло. Внутри камеры сгорания температура достигает близка 700 градусов, давление также очень высокое. Всё это служит катализатором для сильного микро-взрыва с последующим расплескиванием и повреждением металла. Даже одна капля воды может стать катализатором проблем с двигателем! |
Избежать такой ситуации очень просто. Вовремя проходите технический осмотр машины, при любом непонимании и лишних звуках в районе двигателя обязательно проверяйте машину на СТО. Кроме того, постоянно следите за уровнем масла и антифриза в Вашем авто. Своевременная диагностика двигателя предупреждает его неисправность.
dieselservice.kiev.ua
16.05.2010
Описание конструкции
Дизельный двигатель - это двигатель с возвратно-поступательным движением поршней, имеющий такую же базовую конструкцию и рабочий цикл, что и бензиновый двигатель. Главное отличие между дизельным двигателем и бензиновым двигателем заключается в используемом топливе и способе воспламенения топлива для обеспечения его сгорания.
Работа
В дизельных двигателях для зажигания воздушно-топливной смеси в камере сгорания используется теплота сжатия. Такое зажигание выполняется с использованием высокого давления сжатия и дизельного топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания под очень высоким давлением. Комбинация дизельного топлива и высокого давления сжатия обеспечивает самовоспламенение, позволяющее начать цикл сгорания.
Блок цилиндров
Блоки цилиндров дизельного и бензинового двигателя аналогичны друг другу, но в их конструкции имеются некоторые различия. В большинстве дизельных двигателей используются гильзы цилиндров, а не цилиндры, выполненные как часть блока. При использовании гильз цилиндров может быть выполнен ремонт, позволяющий эксплуатировать двигатель в течение длительного времени. На тех дизельных двигателях, в которых не используют гильзы цилиндров, стенки цилиндра толще, чем стенки на бензиновом двигателе с аналогичным рабочим объемом. Для увеличения опорной поверхности коленчатого вала дизельные двигатели имеют более тяжелые и более толстые коренные перемычки.
Мокрые гильзы цилиндров
Мокрые гильзы цилиндров, используемые в дизельных двигателях, аналогичны используемым в бензиновых двигателях. Физические размеры гильз могут отличаться, чтобы соответствовать рабочим условиям дизельного двигателя.
Коленчатый вал
Коленчатый вал, используемый в дизельных двигателях имеет конструкцию, аналогичную конструкции коленчатого вала на бензиновых двигателях, но с двумя отличиями:
• Коленчатые валы дизельных двигателей обычно кованые, а не литые. Ковка делает коленчатый вал более прочным.• Шейки коленчатого вала дизельного двигателя обычно больше по размеру, чем шейки коленчатого вала бензинового двигателя.Увеличение шеек позволяют коленчатому валу выдерживать большие нагрузки.
Шатуны
Шатуны, используемые в дизельных двигателях, обычно изготавливаются из кованной стали. Шатуны дизельных двигателей отличаются от шатунов бензиновых двигателей тем, что крышки смещены и имеют мелкие зубья на поверхности сопряжения с шатуном. Конструкция со смещением и мелкими зубьями помогает удерживать крышку на месте и уменьшает нагрузку на болты шатуна.
Поршни и поршневые кольца
Поршни, используемые в дизельных двигателях, предназначенных для работы в легких условиях, выглядят аналогично поршням, используемым в бензиновых двигателях. Дизельные поршни тяжелее чем поршни бензиновыхдвигателей, потому что дизельные поршни обычно изготавливаются из кованной стали, а не из алюминия, и больше внутренняя толщина материала.
Компрессионные кольца, используемые в дизельных двигателях, обычно изготавливаются из чугуна и часто покрываются хромом и молибденом, что позволяет уменьшить трение.
Головка цилиндров
Внешне головка цилиндров дизельного двигателя во многом выглядит подобно головке цилиндров бензинового двигателя. Но имеется много внутренних конструктивных различий, которые делают дизельные двигатели иными, оригинальными.
На дизельном двигателе сама головка цилиндров должна быть намного более прочной и более тяжелой, чтобы выдержать большие тепловые нагрузки и воздействие давления. Конструкция камеры сгорания и воздушные каналы на дизельных двигателях могут быть более сложными, чем на бензиновом двигателе.
В дизельных двигателях используются несколько конструкций камер сгорания, но две конструкции наиболее распространены: неразделенная камера сгорания и вихревая камера.
Конструкция с неразделенной камерой сгорания
Наиболее распространенный тип камеры сгорания для дизельного двигателя - это неразделенная камера, также известная как камера сгорания с прямым впрыскиванием. В неразделенной конструкции обеспечение турбулентности (завихрения) впускаемого воздуха происходит за счет формы канала впуска воздуха. Топливо впрыскивается прямо в камеру сгорания.
Конструкция с вихревой камерой
В конструкции с вихревой камерой используются по две камеры сгорания для каждого цилиндра. Главная камера соединяется узким каналом с меньшей по размеру вихревой камерой. В вихревой камере находится топливная форсунка. Вихревая камера предназначается для обеспечения начала процесса сгорания. Впускаемый воздух вводится в вихревую камеру через узкий канал. Затем в вихревую камеру впрыскивается топливо, и образуемая смесь загорается. После этого горящая смесь входит в главную камеру сгорания, где и заканчивает свое горение, заставляя поршень перемещаться вниз.
Клапаны и седла клапанов
Клапаны дизельного двигателя изготавливаются из специальных сплавов, которые способны хорошо работать при высоком теплообразовании и давлении, характерным для дизельного двигателя. Некоторые клапаны частично заполняются натрием, который помогает отводить тепло. Большой процент от тепла передается от головки клапана седлу клапана. Для обеспечения соответствующей теплопередачи особое внимание должно быть уделено ширине седла клапана.
Широкое седло клапана имеет преимущество, заключающееся в способности передавать большее количество тепла. Однако, широкое седло клапана имеет и большую возможность накопления отложений нагара, которые могут стать причиной протечек в клапане. Узкое седло клапана обеспечивает лучшее уплотнение, чем широкое седло клапана, но не передает такое же количество тепла. В дизельном двигателе необходим компромисс между широкими и узкими седлами клапанов.
В дизельных двигателях часто используются вставные седла клапанов. Вставки имеют преимущество, заключающееся в возможности их замены. Вставные седла клапанов изготавливаются из специальных металлических сплавов, которые выдерживают воздействие тепла и давления дизельного двигателя.
Система подачи топлива
Обычная конструкция
В обычной системе подачи дизельного топлива топливо вытягивается из топливного бака, отфильтровывается и подается к насосу высокого давления. Топливо под высоким давлением доводится до требуемого давления и подается к топливному коллектору, который питает топливные форсунки. Система управления впрыскиванием в соответствующие моменты времени активизирует форсунки, которые на ходе сжатия поршня впрыскивают топливо для его последующего сгорания.
Конструкция с общим топливным коллектором ("Common rail")
В дизельных двигателях с общим топливным коллектором используются независимые системы создания давления топлива и впрыскивания топлива. Топливный насос высокого давления вытягивает топливо от бака и подает его через регулятор давления к общему топливному коллектору. Насос высокого давления состоит из перекачивающего насоса низкого давления и камеры высокого давления. Впрыскивание топлива управляется модулем управления силовым агрегатом (РСМ) и модулем управления форсунками (IDM), который регулирует продолжительность открытого состояния форсунок в зависимости от рабочих условий двигателя.
В конструкции с общим топливным коллектором уровень токсичности отработавших газов значительно уменьшен и минимизирован шум при работе. Все это следствие большего управления процессом сгорания. Регулировка давления топлива и фазы работы форсунок управляются ЮМ и РСМ. Также изменена конструкция форсунки, которая теперь позволяет выполнять предварительное(пред-впрыскивание)и заключительное (пост-впрыскивание) впрыскивание топлива на различных стадиях хода сжатия и рабочего хода.
Улучшенное управление подачей топлива позволяет обеспечивать более чистое, более устойчивое сгорание и создавать требуемое давление в цилиндрах. Это оказывает влияние на уменьшение токсичности выхлопа и шума при работе.
Система смазки
Система смазки, используемая в дизельных двигателях, по принципу действия аналогична системам бензиновых двигателей. Большинство дизельных двигателей имеют маслоохладитель того или иного типа, помогающий отводить тепло от масла. Масло течет под давлением по каналам двигателя и возвращается к картеру двигателя.
Смазочное масло, используемое в дизельных двигателях, отличается от масла, используемого в бензиновых двигателях. Специальное масло необходимо по той причине, что при работе дизельного двигателя происходит большее загрязнение масла, чем в бензиновом двигателе. Высокое содержание углерода в дизельном топливе заставляет масло, используемое в дизельных двигателях, изменять свой цвет вскоре после начала его использования. Должно использоваться только такое моторное масло, которое предназначено специально для дизельных двигателей.
Система охлаждения
Система охлаждения дизельного двигателя обычно имеет больший заправочный объем, чем система охлаждения бензинового двигателя. Температура внутри дизельного двигателя должна тщательно контролироваться, потому что для самовоспламенения топлива используется тепло.
Если температура двигателя слишком низкая, возникают следующие проблемы:
• Повышенный износ• Плохая экономия топлива• Скапливание воды и отстоя в картере двигателя• Потеря мощности
Если температура двигателя слишком высокая, возникают следующие проблемы:
• Повышенный износ• Задиры• Детонация• Прогорание поршней и клапанов• Проблемы со смазкой• Заклинивание движущихся частей• Потеря мощности
Система впрыскивания топлива
Дизельный двигатель работает по принципу самовоспламенения. Впускаемый воздух и топливо сжимаются в камере сгорания так сильно, что молекулы нагреваются и загораются без помощи внешней искры зажигания. Степень сжатия дизельного двигателя намного выше, чем степень сжатия бензинового двигателя. Значение степени сжатия в дизельных двигателях с прямым забором воздуха равняется приблизительно 22:1. Турбодизельные двигатели имеют степень сжатия в диапазоне 16.5-18.5:1. Создается давление сжатия, и температура воздуха возрастает приблизительно с 500 °С до 800 °С (от 932 °F до 1 472 °F).
Дизельные двигатели могут работать только с системой впрыскивания топлива. Смесеобразование происходит только в фазе впрыскивания и сгорания топлива.
В конце хода сжатия топливо впрыскивается в камеру сгорания, где оно смешивается с горячим воздухом и загорается. Качество этого процесса сгорания зависит от качества смесеобразования. Т.к. топливо впрыскивается столь поздно, оно не имеет много времени для смешивания с воздухом. В дизельном двигателе соотношение "воздух -топливо" постоянно поддерживается на уровне больше чем 17:1, таким образом обеспечивается сгорание всего топлива. За более подробной информацией обратитесь к публикации "Работа двигателя и его систем".
автозапчасти в москве
www.mskjapan.ru
Изобретение может быть использовано в дизельных двигателях. Поршень форсированного дизельного двигателя состоит из двух стальных сваренных между собой нижнего и верхнего фрагментов (1) и (2), образующих периферийную и центральную полости (3) и (4) охлаждения головки поршня, сообщенные основными каналами (5), выполненными в стенке нижнего фрагмента (1) перпендикулярно продольной оси симметрии поршня. В стенке нижнего фрагмента (1) выполнены дополнительные каналы (6), расположенные наклонно к продольной оси симметрии поршня, сообщающие периферийную и центральную полости (3) и (4) охлаждения. Дополнительные каналы (6) расположены выше основных каналов (5). Технический результат заключается в повышении циркуляции масла в полостях охлаждения. 4 ил.
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к конструкциям стальных сварных охлаждаемых поршней кривошипно-шатунных механизмов дизельных двигателей. Изобретение может использоваться при проектировании, изготовлении и эксплуатации дизельных двигателей, применяемых в качестве приводных установок для машин и механизмов, работающих в экстремальных условиях, таких как карьерные самосвалы, автомобили высокой проходимости, дорожно-строительные машины и механизмы, бронированная техника.
Разработка и применение стальных сварных охлаждаемых поршней является ответными решениями по отношению к устойчиво проявляющейся на практике тенденции возрастания максимального давления сгорания топливовоздушной смеси в форсированных дизелях. В связи с этим становится актуальной проблема повышения срока службы поршней.
Стальной поршень по сравнению, например, с алюминиевым поршнем имеет ряд преимуществ.
Одно из них связано с малым отличием значений коэффициентов линейного расширения чугунного цилиндра и стального поршня. При близких значениях этих коэффициентов реализуется практически значимое уменьшение зазоров в сопряжении «поршень-цилиндр», что является необходимым условием достижения высоких экологических показателей по расходу масла на угар, вредным выбросам, вибрации, стойкости в отношении кавитации. Важно также снижение потерь на трение в сопряжении с цилиндром.
Очевидно, что рассматриваемые высокие значения давлений в цилиндре сопровождаются соответствующими высокими значениями тепловой напряженности цилиндра в целом и его поршня. Из теоретического анализа и практики следует, что в таких условиях не гарантируется достижение приемлемого теплового состояния элементов поршня при традиционном выполнении галерейного масляного охлаждения, когда полость охлаждения примыкает к зоне расположения колец, а центральная область днища организованного охлаждения не имеет. При характерных для применяемых сталей значениях коэффициентов теплопроводности температура в центре днища и на кромках камеры сгорания достигает значений, при которых становится необходимым реализовать дополнительные решения по ее снижению. С увеличением диаметра цилиндра проблема охлаждения днища стального поршня усугубляется. Тем самым ограничивается распространение такого поршня и по диаметру цилиндра и по его тепловой напряженности.
Известен стальной сварной охлаждаемый поршень для двигателя внутреннего сгорания по патенту US 7005620 B2. Известный поршень содержит верхние и нижние фрагменты, имеющие сопрягаемые поверхности, которые соединены друг с другом посредством сварного соединения, образованного методом индукционной сварки. Сваренные стенки верхнего и нижнего фрагментов образуют кольцевую полость, являющуюся емкостью для масла, охлаждающего зону головки поршня, в которой расположены поршневые кольца, и частично зону дна поршня, примыкающую к кольцевой полости.
Недостатком известного технического решения является отсутствие активного масляного охлаждения центральной, наиболее нагруженной части днища поршня, что ограничивает область применения известного поршня в двигателях, работающих в тяжелых условиях эксплуатации.
Известен стальной сварной охлаждаемый поршень по патенту DE 19846152 (A1), принятый в качестве прототипа.
Фронтальный вид поршня с частичным разрезом представлен на фигуре 1. Поршень состоит из двух стальных сваренных между собой нижнего и верхнего фрагментов, образующих периферийную и центральную полости охлаждения головки поршня, сообщенные каналами, расположенными перпендикулярно продольной оси симметрии поршня.
Поток охлаждающего масла в полостях охлаждения известного поршня организован в соответствии с традиционными представлениями [2]. Из напорной магистрали масло струей по каналу K направляется в периферийную полость охлаждения и частично заполняет ее, как это схематично представлено на фигуре 2, в момент нахождения поршня вблизи нижней мертвой точки (HTM). При последующем движении поршня к верхней мертвой точке (BMT) масло под действием инерционной нагрузки (фиг.3) перемещается в верхнюю часть полости. При таком перемещении (взбалтывании) осуществляется омывание нагретых поверхностей и их охлаждение. При очередном изменении направления действия сил инерции доставленная в верхнюю часть полости порция масла будет возвращена в положение по фигуре 2, соответствующее нахождению поршня вблизи НМТ. При таком положении поршня находящаяся в полости охлаждения порция масла нагружается давлением со стороны струи напорной магистрали и динамическим давлением, образующимся вследствие перемещения порции вместе с поршнем. Под действием результирующего давления задействованная в процессе порция масла частично удаляется по каналам 5 из периферийной полости в центральную, в которой осуществляется аналогичный процесс охлаждения центральной части днища поршня.
Таким образом, за отрезок времени, соответствующий одному обороту коленчатого вала, в системе охлаждения поршня совершается полный цикл изменения состояния периферийной полости, включая ее частичное заполнение, омывание и охлаждение наиболее нагретой верхней части поверхности галереи, возвращение масла в состояние частичного заполнения, передачу его в центральную полость, охлаждение центральной части днища, возвращение масла в картер.
В описании известного поршня не упоминаются технические решения, кроме каналов, расположенных перпендикулярно продольной оси симметрии поршня, влияющие на усиление теплообмена в центральной, наиболее нагруженной части днища поршня, и на повышение интенсивности охлаждения головок поршней при форсировании, например, в условиях максимального давления сгорания топлива до 20 МПа и выше.
Обеспечение работоспособности поршней форсированных дизельных двигателей при максимальном давлении сгорания топлива до 20 МПа и выше требует более активной циркуляции масла в охлаждаемых полостях поршня. Прототип же не обеспечивает активного охлаждения головок поршней форсированных дизельных двигателей.
Задачей изобретения является обеспечение работоспособности поршней форсированных дизельных двигателей при максимальном давлении сгорания топлива до 20 МПа и выше.
Техническим результатом изобретения является достижение более активной, по сравнению с прототипом, циркуляции масла в охлаждаемых полостях поршня.
Технический результат достигается тем, что в поршне форсированного дизельного двигателя, состоящем из двух стальных сваренных между собой нижнего и верхнего фрагментов, образующих периферийную и центральную полости охлаждения головки поршня, сообщенные каналами, выполненными в стенке нижнего фрагмента перпендикулярно продольной оси симметрии поршня, согласно изобретению в стенке нижнего фрагмента выполнены дополнительные каналы, расположенные наклонно к продольной оси симметрии поршня, также сообщающие периферийную и центральную полости охлаждения, при этом дополнительные каналы расположены выше основных каналов.
Сообщение периферийной и центральной полостей охлаждения головки поршня каналами, выполненными в стенке нижнего фрагмента перпендикулярно продольной оси симметрии поршня, и дополнительными каналами, расположенными наклонно к продольной оси симметрии поршня, обеспечивает активное охлаждение головок поршней при форсировании дизеля по сравнению с прототипом в силу того, что достигается лучший результат по теплоотводу.
Практикой установлено, что эффективность рассматриваемой организации процесса теплообмена, при прочих равных условиях, зависит как от количества взбалтываемого масла (на фигуре 2 косвенно характеризуется величиной h2), так и от интенсивности процесса взбалтывания (на фигуре 2 характеризуется величиной h3 перемещения порции масла в периферийной полости).
Наилучший результат по теплоотводу достигается при некотором оптимальном соотношении этих показателей, что обеспечивает взаимоувязанный выбор расположения и величины проходных сечений каналов, сообщающих полости, что в свою очередь влияет на оптимизацию процесса теплоотвода, связанную как с увеличением расхода масла на охлаждение поршня, так и с интенсивностью перемещения масла в периферийной полости.
На фиг.3 представлено состояние галереи периферийной полости при положении поршня, близком к верхней мертвой точке. Здесь порция масла сосредоточена в верхней части галереи в контакте с наиболее нагретой поверхностью. При этом она нагружена динамическим давлением, достаточным для осуществления циркуляции масла по каналу 6, с частичной передачей его из периферии в центральную полость.
Выполнение дополнительных каналов с соответствующими ориентацией и размерами не встречает принципиальных затруднений при выбранном делении поршня на фрагменты со сваркой в двух взаимно перпендикулярных поверхностях. В части организации процесса охлаждения наличие двух типов каналов позволяет осуществлять циклическую передачу масла из периферийной полости в центральную при положениях поршня как вблизи НМТ, так и вблизи ВМТ, т.е. с удвоенной частотой по сравнению с прототипом DE 19846152 (A1). Удвоение частоты замещения масла в периферийной галерее составляет реальную основу для увеличения интенсивности прокачки масла через систему охлаждения поршня.
Сущность заявленного технического решения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен фронтальный вид с частичным разрезом поршня по прототипу.
На фиг.2 показан частичный разрез поршня по основным каналам, соединяющим полости охлаждения.
На фиг.3 показан частичный разрез поршня по дополнительным каналам, соединяющим полости охлаждения.
На фиг.4 изображен полный разрез поршня по дополнительным каналам.
Поршень форсированного дизельного двигателя состоит из двух фрагментов: нижнего 1 и верхнего 2, соединенных друг с другом посредством электронной или лазерной сварки. Поверхности сопряжения фрагментов перпендикулярны друг другу. Фрагменты 1 и 2 образуют периферийную 3 и центральную 4 полости охлаждения, сообщенные друг с другом посредством основных каналов 5 и дополнительных каналов 6, выполненных в стенке нижнего фрагмента. Основные каналы 5 по своему расположению идентичны каналам прототипа. Дополнительные каналы 6 расположены наклонно к продольной оси симметрии поршня и выше основных каналов 5, и сообщают верхнюю зону периферийной полости 3 с центральной полостью 4. Охлаждающее масло подается в периферийную полость одним из известных способов.
Наличие двух типов каналов, соединяющих полости охлаждения, позволяет осуществить прокачку охлаждающего масла с удвоенной частотой его циклического замещения в периферийной полости и передачи его в центральную полость. За счет этого достигается эффективное охлаждение центральной зоны днища поршня.
ЛИТЕРАТУРА
1. US 7005620 B2 (аналог).
2. Г.Б. Розенблит. Теплопередача в дизелях. «Машиностроение», Москва, 1977.
3. SAE Technical Paper Series, №881856. The Caterpillar 3176 Heavy Duty Diesel Engine.
4. A forget steel piston for highly diesel engines. SAE Off-Highway Engineering. September, 2000.
5. Magnum Mono Steel Piston. Проспект фирмы Federal-Mogul Corporation.
6. Патент US 8371261 B2.
7. Патент DE 3717767 Al.
8. Патент GB 2232223 A.
9. Патент DE 19846152 (A1) - (прототип).
Поршень форсированного дизельного двигателя, состоящий из двух стальных сваренных между собой нижнего и верхнего фрагментов, образующих периферийную и центральную полости охлаждения головки поршня, сообщенные каналами, выполненными в стенке нижнего фрагмента перпендикулярно продольной оси симметрии поршня, отличающийся тем, что в стенке нижнего фрагмента выполнены дополнительные каналы, расположенные наклонно к продольной оси симметрии поршня, также сообщающие периферийную и центральную полости охлаждения, при этом дополнительные каналы расположены выше основных каналов.
www.findpatent.ru
Поршень двигателя внутреннего сгорания является, едва ли, не самой важной деталью. Именно поршень преобразует тепловую энергию в механическую, что и приводит двигатель в движение. К тому же, на поршень двигателя возложены такие функции, как отвод газов из камеры сгорания, а также ее герметизация. Стоит ли говорить, что для успешной реализации всех этих требований, поршень двигателя должен обладать особыми свойствами, особой прочностью, чтобы надежно выполнять свою работу на протяжении длительного срок службы?
Давайте вкратце рассмотрим, как устроен автомобильный поршень. Для начала необходимо отметить, что это цельный элемент, который изготавливается путем литья, либо же штамповки. Приходилось ли вам слышать про кованные поршни? Так вот, кованными, как раз, называют штампованные поршни. Выполняются эти элементы двигателя из сплавов алюминия, реже из стали. Такое решение вызвано тем, что поршень должен отвечать сразу трем характеристикам:
Если же попытаться разобрать устройство поршня, то можно выделить такие элементы, как головка поршня, т.е. рабочая поверхность и его юбка. В зависимости от типов двигателя, головка поршня может иметь различную форму. В бензиновых моторах, она практически плоская, с незначительным возвышением в центре. Иногда на поршнях могут быть выточены вырезы под клапана. Говоря про поршень дизельного двигателя, необходимо упомянуть о более сложной его форме. Дело в том, что и камера сгорания в дизелях немного нестандартная, она спроектирована таким образом, чтобы создать завихренее газов и улучшить образование горючей смеси.
На боковой грани поршня расположены отверстия под крепление поршневых колец. Если говорить вкратце об их назначении, то это создание герметичности между поршнем и стенками цилиндра, а также удаление излишков масла из цилиндра, дабы они не сгорали вместе с горючей смесью. Как правило, на поршень устанавливается три кольца — одно из которых и является маслосъемным, а другие два – компрессионные, то есть удерживающие газы и давление внутри камеры сгорания.
Так как поршень имеет определенный срок службы, вполне логично, что когда-то с ним начнутся проблемы. Таковые можно разделить на 2 группы:
Как правило, одно от другого зависит. К примеру, возьмем за основу наиболее часто встречающиеся проблемы – стук поршня и образование сизого дыма из выхлопной трубы. Это свидетельствует о не герметичности цилиндропоршневой группы. В результате залегших, или стершихся поршневых колец, масло проникает в камеру сгорания, а давление, которое образуется в ходе сжатия поршнем газов, прорывается сквозь рабочую поверхность. Результатом становится такая неприятность, как прогорание поршня. Если прогорел поршень на дизельном двигателе, причина этому аналогично.
Результат всей этой неприятности один – необходимость производить дорогой ремонт.
Возникновению этой проблемы могут служить несколько причин:
Мы рассмотрели с вами назначение и устройство поршня двигателя, а также обратили внимание на проблемы, которые могут возникнуть с данным элементом. Надеемся, что вам удалось пополнить свой запас знаний, прочитав нашу статью.
Ремонт глушителя своими руками Если в вашей жизни наступил день "Х", когда автомобиль перестал мурчать, как котенок, а заревел, словно голодный медведь, не спешите подыскивать варианты старому, прогоревшему глушителю, ведь вполне возможно, что поправить положение можно с помощью ремонта, который, к тому же, можно сделать еще и своими ...
Регулировка фар своими руками Считается, что произвести регулировку фар автомобиля можно только на специализированном сервисе, где имеются необходимое оборудование, стенды и т.д. Конечно, это предпочтительно, но никто не исключал возможности регулировки фар своими руками, ведь большинство из нас именно так и ...
Промывка дизельных форсунок Одной из часто возникающих проблем с дизельным двигателем, является сбой в работе топливных форсунок. Конструктивные особенности дизельного мотора, низкокачественное топливо – все это со временем приводит к проблемам, связанным с форсунками. Мотор начинает работать нестабильно, повышается расход топлива, двигатель запускается неохотно, а из выхлопной трубы вырываются клубки черного дыма. Все ...
pro-tachku.ru
На рис. 213 показано устройство узла поршень-шатун. Он аналогичен соответствующему узлу в бензиновом двигателе Т4 с тем лишь различием, что поршни дизельных двигателей имеют в донышках выборки.
Рис. 213 Устройство узла поршень-шатун 1 - поршневое кольцо, 2 - поршень, 3 - поршневой палец, 4 - пружинное стопорное кольцо, 5 - шатун, 6 - установочный штифт, 7, 9 - вкладыш подшипника, 8 - блок цилиндров, 10 - крышка шатуна, 11 - масляный жиклер, 12, 13 - болты
Для снятия поршней и шатунов двигатель необходимо демонтировать с автомобиля Фольксваген Транспортер Т4, а затем снять головку блока цилндров.На рис. 214 показана нумерация поршней в пятицилиндровом двигателе.
Рис. 214 Маркировка поршней пятицилиндрового двигателя перед демонтажом
В дизельных двигателях правильность установки поршней можно проверить также по выборкам на юбке под масляную форсунку, которые должны находиться со стороны форсунок блока.В юбках поршней обоих дизельных двигателей выполнены выемки под форсунки впрыскивающие масло для охлаждения поршней. В положении НМТ выборка обеспечивает не столкновение поршней с вышеуказанными форсунками. Во время сборки эти вырезы должны быть соответствующим образом сориентированы (рис. 215).
Рис. 215 Вырез в юбке поршня
Поршни и шатуны дизельных двигателей проверяются точно также как поршни и шатуны бензиновых двигателей Необходимые для этого размеры приводятся в таблице 1. Перед тем как приступить к измерению зазоров замков поршневых колец выверните форсунки охлаждения поршней, так как в противном случае нельзя будет установить поршневые кольца в цилиндры. На рис. 216 показано размещение этих форсунок в блоке двигателя. Радиальный зазор шатунных подшипников измеряется при помощи пластмассовых проволочек «Plastigage».
Рис. 216 Положение форсунок подающих масло для охлаждения поршней в блоке двигателя
Сборка поршня с шатуном, а также установка узла в двигатель производится также как и в бензиновом двигателе.♦ Если форсунки подачи масла на поршни были сняты, их необходимо установить на место, а болты крепления затянуть моментом 10 Нм. Обильно смажьте отверстия цилиндров чистым моторным маслом. Приливы на нижней головке шатуна, а также крышке нижней головки шатуна должны находиться с одной и той же стороны и должны быть направлены в сторону ременного шкива коленвала (см. рис. 213).Стрелки на донышках поршней должны быть направлены в сторону передней части двигателя.♦ Замки поршневых колец разверните равномерно по кругу (через 120º). На рис. 213 показана рекомендованная ориентация замков поршневых колец относительно поршневого пальца.♦ Наложите на поршень приспособление для обжатия поршневых колец и утопите кольца в канавки поршня. Проверьте, полностью ли вошли кольца в канавки. Если у Вас нет этого приспособления для сжатия колец, можно воспользоваться широким зажимным хомутиком для шлангов или даже тонкой металлической полосой (жестью), которая наматывается на кольца и сжимается на концах так, чтобы кольца полностью вошли бы в канавки. На худой конец помогут два старых полувкладыша - они позволяют прижать поршневые кольца сразу в четырех местах по периметру. Перед тем как ввести поршень в цилиндр обязательно проверьте, установлены ли оба стопорных кольца поршневого пальца, так как сначала устанавливается первое стопорное кольцо, затем устанавливается сам поршневой палец и только потом устанавливается второе кольцо.♦ Необходимо также проверить находятся ли на нижней головке шатуна установочные штифты. Они должны быть прочно осажены и ни в коем случае не могут находиться в крышке нижней головки шатуна.♦ Положите двигатель на бок. Это защитит от возможного повреждения поверхности цилиндра. До введения шатуна в цилиндр установите в отверстие нижней головки шатуна полувкладыш. Выступ полувкладыша должен находиться в выборке на краю отверстия. Поверните коленвал так, чтобы две шатунные шейки находились в НМТ.♦ Заведите в цилиндр сверху шатун. Для пущей безопасности можно обернуть нижнюю головку шатуна скотчем (липкой лентой).♦ Вставьте постепенно поршень в цилиндр так, чтобы все поршневые кольца оказались в цилиндре, а нижняя головка осела на шатунной шейке.♦ Поместите второй полувкладыш в крышку нижней головке шатуна и смажьте ее чистым моторным маслом. Приставьте крышку к нижней головке шатуна, а затем слегка подстучите, чтобы она «села» на место. Установочные штифты должны войти в отверстия в крышке нижней головки шатуна. Обязательно проверьте, с одной ли стороны находятся приливы на нижней головке шатуна и ее крышке.♦ Смажьте моторным маслом резьбу и опорную поверхность головки нового болта шатуна.♦ Затяните равномерно и по очереди болты шатуна до момента 30 Нм. С этого положения затяните болты еще на четверть оборота (90º) так чтобы болты получили начальное напряжение.♦ После установки шатунов на шатунных шейках несколько раз поверните коленвал, чтобы сразу же обнаружить возможные препятствия свободному вращению.♦ Еще раз проверьте обозначение всех шатунов, а также правильность установки поршней. Убедитесь в том, что выборки в поршнях для форсунок, подающих масло, находятся с соответствующей стороны.♦ Проверьте щупом зазор между боковой поверхностью шатуна и опорной поверхностью коленвала. Это осевой зазор шатунного подшипника. Он не должен превышать 0.40 мм в пятицилиндровом двигателе и 0.37 мм в четырехцилиндровом двигателе.
Инструкция: как открыть двери изнутри. Конструкция замка зажигания Фольксваген.
www.volkswagen-transporter-t4.ru
___________________________________________________________________________
Детали поршневой группы Д-240 трактора МТЗ-80, МТЗ-82 заменяют при увеличенном расходе картерного масла или повышенном проникновении газов в картер дизеля, замеренных диагностическими средствами.
Если диагностические параметры достигли значений, допустимых в эксплуатации, то дизель разбирают для технической экспертизы, которую проводят путем осмотра и микрометража деталей поршневой группы с целью замены непригодных, износившихся деталей.
Чтобы выполнить техническую экспертизу деталей, снимают головку цилиндров и поддон картера. Если после снятия головки цилиндров на поверхности блока обнаружатся трещины, то дальнейшую разборку прекращают, дизель снимают с трактора и отправляют в ремонт.
При отсутствии явных дефектов демонтируют масляный насос, трубопроводы и крышки шатунных подшипников. Поршни в сборе с шатунами извлекают из гильз цилиндров.
В поршневой износу наиболее подвержены: поршневые кольца, поршень, втулка верхней головки шатуна, вкладыши шатунных подшипников, гильзы цилиндров.
В первую очередь индикаторным нутромером замеряют диаметр гильзы цилиндра в месте наибольшего износа в верхнем поясе гильзы — сначала в плоскости, параллельной оси коленчатого вала, а затем в плоскости качания шатуна.
Диаметр юбки поршня двигателя измеряют в плоскости, перпендикулярной отверстию поршневого пальца. Наряду с измерением диаметра юбки поршня контролируют изношенность канавок головки поршня по высоте пластинчатым щупом и новым кольцом.
Если зазор между канавками поршня и кольцом превышает допустимые размеры, поршень заменяют. Если овальность и диаметр гильзы выше, а диаметр поршня ниже значений, указанных в таблице, то и их заменяют.
Поршневую группу Д-240 трактора МТЗ-80, МТЗ-82 заменяют при зазоре между поршнем и гильзой, превышающем указанные значения. Гильзы из блока выпрессовывают специальным съемником.
Если диаметр гильзы и поршня у дизелей с водяным охлаждением в пределах нормы, то рекомендуется удалить гильзы из блока и повернуть их на 90 градусов вокруг оси, так как они более всего изнашиваются в плоскости качания шатуна.
Поршневые кольца заменяют, если зазор в замке кольца превышает данные, если их установить в неизношенную верхнюю часть гильзы.
Зазоры поршневых колец и поршней дизеля Д-240
Зазор между юбкой поршня и цилиндром, мм:
Нормальный - 0,18...0,20Допустимый - 0,26
Зазор в замке поршневых колец, мм:
Нормальный - 0,40...0,80Допустимый - 4,0
Зазор по высоте канавок поршня, мм:
Компрессионых - 0,08…0,12Маслосъемных - 0,05…0,09Допустимый - 0,30
Перед сборкой поршневой группы трактора МТЗ-80, МТЗ-82 проверяют параметры поршневого пальца шатуна и состояние втулки его верхней головки. Втулку заменяют при увеличении ее отверстия под поршневой палец или прославлении посадки втулки в отверстии верхней головки шатуна.
Поршневой палец и втулку верхней головки шатуна заменяют при зазоре между пальцем и втулкой более 0,06 мм или овальности и конусности поверхности пальца под втулку более 0,02 мм.
Изгиб и скручивание проверяют на приборе. Для всех дизелей изгиб шатуна не должен превышать 0,08 мм, а скручивание — 0,12 мм. При сборке шатуна вначале запрессовывают втулку в его верхнюю головку.
Чтобы улучшить чистоту поверхности, и окончательно подогнать отверстия под поршневой палец, отверстие обрабатывают регулируемой разверткой или раскаткой. Зазор между отверстием верхней головки шатуна и поршневым пальцем должен быть не более 0,03 мм.
Тонкостенные сменные вкладыши шатунных подшипников коленчатого вала двигателя Д-240 изготавливают с высокой точностью. Необходимый диаметральный зазор при неизменной постели подшипника обеспечивается соответствующими диаметрами шеек коленчатого вала, поэтому вкладыши при ремонте дизеля заменяют без каких-либо подгоночных операций, только попарно.
Не допускается заменять один вкладыш из пары, а также спиливать или пришабривать стыки вкладышей или крышек подшипников, устанавливать прокладки между вкладышами и постелью, между крышкой и шатуном. При замене вкладышей их устанавливают того же размера, что и шейки коленчатого вала.
Перед сборкой поршневой группы, связанной с установкой новых деталей, их подбирают по размерным группам. Сортируют гильзы цилиндров на размерные группы по внутреннему диаметру, а поршни — по наружному диаметру юбки.
Поршни и гильзы двс Д-240, устанавливаемые на дизель, должны быть одной размерной группы, как указано в таблице.
Обозначение размерных групп для гильз нанесено на нерабочем верхнем торце гильзы, для поршня — на его днище. Перед установкой гильзы в блок осматривают состояние уплотнительных колец и нижних посадочных мест под гильзу в блоке цилиндров. Как правило, резиновые уплотнения заменяют.
Номинальные и ремонтные размеры шатунно-поршневой группы дизеля Д-240
Обозначение размеров Диаметр гильзы цилиндра, мм Диаметр юбки поршня в нижней части, мм
М 104,82.-104,84 105,00.-105,02 С 104,84.-104,86 105,02.-105,04 Б 106,86.-104,88 105,04.-105,06
При подборе поршней двс Д-240 обращают внимание на размерные группы поршневых пальцев, их внутреннюю поверхность и бобышку поршня, маркированную краской. Поршни и поршневые пальцы подбирают одной размерной группы с одинаковой маркировкой.
Поршневой палец запрессовывают в поршень после его предварительного нагрева в масле до температуры 70...80°С. Разница в массе шатунов в сборе с поршнями для дизелей — 15 г. Поршневые кольца на поршень устанавливают в определенном порядке приспособлением, предохраняющим кольца от случайных поломок.
Основные параметры поршневых колец дизеля Д-240
Поршневое кольцо Рабочий зазор, мм Упругость, НПервое (верхнее) 0,3.-0,6 60...82Второе, третье 0.3...0.6 68...78
Кольца, установленные в канавки поршня, должны свободно перемещаться при его поворачивании и утопать в канавках под действием собственной массы. Замки первого и третьего поршневых колец располагают в канавках поршня под углом 180° относительно замков второго и четвертого маслосъемных колец.
Затем поршень и кольца обильно смазывают дизельным маслом и, пользуясь конусной оправкой, устанавливают в гильзу цилиндра. Поршень не может выступать выше поверхности блока более чем на 0,5 мм.
avtodisel.ru
Категория:
Автомобили и трактора
Шатунно-поршневая группаВ шатунно-поршневую группу входят поршень, поршневые кольца, поршневой палец и шатун.
Поршень служит для восприятия давления газов при такте расширения и передачи его через поршневой палец и шатун на коленчатый вал, а также обеспечивает выполнение вспомогательных тактов цикла — впуска, сжатия и выпуска. В двухтактных двигателях поршень, кроме того, служит золотником газораспределительного механизма.
Поршень работает в весьма тяжелых условиях. На него действуют силы от давления газов и инерционные силы, он подвергается также действию высоких температур. В соответствии с условиями работы материал поршня должен обладать прочностью и износостойкостью, быть легким, хорошо отводить тепло. Этим требованиям удовлетворяют алюминиевые сплавы.
Преимуществами поршней, изготовленных из алюминиевого сплава, по сравнению с чугунными, являются меньшая масса (примерно в 2,5 раза), более высокая( в 3—4 раза) теплопроводность, малая (на 30% меньше) теплопередача от газов к поршню. В связи с этим их температура ниже, чем поршней, выполненных из чугуна.
Вместе с тем поршни из алюминиевых сплавов вследствие высокого коэффициента линейного расширения необходимо выполнять с большими зазорами между стенками цилиндра и поршнем. Они обладают меньшим сопротивлением износу, значительным снижением прочности при нагреве. Для устранения последнего недостатка поршни из алюминиевых сплавов подвергают термической обработке (закалке и старению). Для лучшей приработки поршня к цилиндру поверхность поршней двигателей ЗИЛ-130, ГАЗ-бЗА и других покрывают тонким слоем (0,002—0,006 мм) олова.
Поршень (рис. 19) состоит из головки с днищем и канавок и для поршневых колец, направляющей части и бобышек.
Днища поршней четырехтактных карбюраторных двигателей (рис. 20, а. б, в) могут быть различной формы (плоские, вогнутые, выпуклые и др.). Форма определяется конструкцией камеры сгорания. Наибольшее распространение получили плоские днища (рис. 20, а) как наименее нагревающиеся во время работы двигателя и более простые в производстве Днища поршней некоторых двухтактных двигателей (рис. 20, г, д, е-имеют отражатели-дефлекторы для на) правления горючей смеси и выпуска отработавших газов. Днища поршней у дизельных двигателей имеют самые разнообразные формы (рис. 20, ж, з. и, к). Чтобы придать днищу поршня большую прочность, у последнего с внутренней стороны делают ребра жесткости.
Рис. 19. Конструкция поршня дизельного двигателя:
Головка поршня имеет утолщенные боковые стенки для размещения канавок поршневых колец. Верхние канавки (см. рис. 19) служат для установки компрессионных колец, нижние — для маслосъемных. В поясе канавок для маслосъемных колец сверлят ряд сквозных отверстий для отвода масла, снимаемого со стенок цилиндра. Количество поршневых колец зависит от давления газов в цилиндре двигателя и частоты вращения коленчатого вала. Обычно на поршнях карбюраторных двигателей устанавливают 2—4 кольца, а на поршнях дизельных двигателей 3—5 колец. В головку поршня двигателя ЗИЛ-130 залито чугунное кольцо, в котором прорезана канавка для верхнего (наиболее нагруженного) компрессионного кольца.
Направляющая часть поршня направляет его движение в цилиндре и передает боковое усилие стенкам цилиндра. Длина направляющей части зависит от величины бокового усилия и выбирается такой, чтобы получить допустимые удельные давления.
Неравномерность нагрева поршня по высоте и различное раширение отдельных его частей обусловило изготовление поршней с возрастающим диаметром от головки к направляющей части. Зазор между поршнем и цилиндром в верхней части поршня составляет 0,3—0,8 мм, а в нижней 0,05—0,8 мм. Для предотвращения заклинивания поршня при нагреве и появлении стуков при большом зазоре между поршнем и стенками цилиндра поршни из алюминиевых сплавов выполняют с разрезом П- или Т-образной формы или придают направляющей части поршня овальную форму. Размер вдоль оси пальца делается на 0,15—0,30 мм меньше размера в перпендикулярном направлении. Для уменьшения передачи тепла от головки поршня к направляющей части между ними прорезают горизонтальную канавку. У некоторых конструкций поршней (для уменьшения массы) нерабочая направляющая часть их вырезана. Вырезы обеспечивают проход противовесов при вращении коленчатого вала (ГАЗ-53А, КамАЭ-5320 и др.).
Бобышками называются приливы с внутренней стороны поршня, в отверстиях которых устанавливается поршневой палец, соединяющий поршень с шатуном. В некоторых автотракторных двигателях ось поршневого пальца смещают на 0,02—0,03/3 относительно оси поршня (D — диаметр поршня) в сторону более нагруженной поверхности поршня, что приводит к перераспределению давлений на стенку цилиндра по длине направляющей части и предотвращает стуки поршня при изменении направления его движения.
Комплект поршней подбирается как по размерам, так и по массе. Отклонение по массе поршней одного комплекта не должно превышать г. С этой целью внизу направляющей части делают утолщение (буртик), с которого при подгонке удаляют излишний металл.
Рис. 20. Формы днищ поршней
Поршневые кольца, как уже было сказано, бывают двух типов: компрессионные и маслосъемные.
Компрессионные кольца служат для предотвращения прорыва газов из цилиндра в картер двигателя и проникновения масла в камеру сгорания, а также для отвода тепла.
Маслосъемные кольца предназначены для снятия излишнего масла со стенок цилиндра.
Основное требование, предъявляемое к кольцам,— плотное прилегание к стенкам цилиндра и к стенкам канавок в поршне. Плотное (без просвета) прилегание колец к стенкам цилиндра достигается их упругостью. Компрессионные кольца, устанавливаемые в канавках поршня, прижимаются к зеркалу цилиндра также и давлением газов, проникающих за кольца, и благодаря наличию масляного слоя создают уплотнение полости цилиндра.
Вырез в поршневом кольце называется замком. Формы замков поршневых колец бывают разные, но наибольшее распространение получил прямой замок, как наиболее простой в производстве. Чтобы избежать заклинивания нагретого кольца в цилиндре, оно должно иметь в замке небольшой зазор (0,15— 0,45 мм в карбюраторном двигателе и 0,30—1,0 мм в дизельном).
Поршневые кольца устанавливаются так, чтобы замки были расположены дальше один от другого. Кольца двухтактных двигателей фиксируются от проворачивания, так как их стыки могут попасть в зону расположения впускных, продувочных или выпускных окон.
Поршневые кольца имеют несколько меньшую высоту, чем канавки поршня. Величина торцевого зазора по высоте составляет 0,16—0,20 мм.
В поперечном сечении компрессионные кольца имеют различную форму: косой срез на внутренней стороне (рис. 21, а, б), канавки на торцах колец (рис. 21, г, д) или кольцевые канавки (рис. 21, ж).
Поршневые кольца с косым срезом на внутренней стороне или с канавками на торцах при сжатии скручиваются и принимают коническую форму, в результате чего боковая поверхность кольца касается зеркала цилиндра не всей поверхностью, а лишь узкой кромкой. Этим ускоряется приработка колец к цилиндрам и уменьшается расход масла.
При применении колец с трапецеидальным сечением, которые получили широкое распространение на дизельных двигателях, предотвращается возможность их застревания в канавках поршня при значительном отложении нагара.
Рис. 21. Поршневые кольца:
Для уменьшения попадания масла в камеру сгорания, помимо компрессионных колец, устанавливаются одно или два маслосъемных кольца (рис. 21, в, е, з), которые изготовляются с отверстиями или профрезерованными щелями.
Маслосъемные кольца двигателей ЗИЛ и ЯМЗ комбинированные. Такое кольцо (рис.21, У) состоит из двух стальных кольцевых дисков и двух расширителей — осевого и радиального 3. Кольца изготовляются из серого чугуна, легированного чугуна и из стали.
Наиболее распространенным способом изготовления чугунных колец является индивидуальная отливка и механическая обработка с последующей вырезкой замка и в ряде случаев термообработка. Для повышения износоустойчивости и ускорения приработки рабочую поверхность колец покрывают слоем хрома толщиной в 0,1—0,1 мм. Хромируются, как правило, два верхних компрессионных кольца. Все нехромированные кольца обычно подвергаются электролитическому лужению (толщина слоя 0,005— 0,01 мм) или фосфатированию. Лужение и фосфатирование ускоряют приработку и повышают сопротивляемость к коррозии.
Рис. 22. Поршень и шатун:1 и 2 — компрессионные кольца; 3 — маслосъемные кольца; 4 — поршень; — верхняя головка; — нижняя головка; — стопорная шайба; и — шатунные болты; — вкладыши; — стержень шатуна; — втулка; — палец; — стопорные кольца
Поршневой палеи, служит для шарнирного соединения поршня с шатуном и передачи усилий, возникающих между ними. Палец должен быть прочным, жестким, износоустойчивым и легким. Для уменьшения массы он исполняется в форме полого цилиндра. Иногда внутри канала кольца делают перегородку, которая предотвращает возможное перетекание газов между впускными и выпускными окнами двухтактных двигателей (ПД-10У, П-350 и др.). Своими концами палец (рис. 22) устанавливается в отверстие бобышек поршня, а средней частью проходит через отверстие верхней головки шатуна. Чтобы палец не касался зеркала цилиндра, его делают несколько меньше, чем диаметр поршня, и удерживают от осевых перемещений стопорными пружинящими кольцами, которые вставляются в выточки обеих бобышек поршня, либо алюминиевыми заглушками.
В настоящее время преимущественное распространение получили плавающие пальцы, которые во время работы двигателя поворачиваются как в головке шатуна, так и в бобышках поршня, что обеспечивает их малый и равномерный износ.
Во втулке верхней головки шатуна палец устанавливается с зазором. Посадку пальца в отверстия бобышек поршня производят с натягом, для чего поршень из алюминиевого сплава нагревают до температуры 70—75 °С.
Поршневые пальцы изготовляются из углеродистой или легированной стали и подвергаются термической обработке. Необходимая твердость наружной поверхности при изготовлении пальцев из низкоуглеродистой стали достигается цементацией на глубину 0,5—2 мм или поверхностной закалкой токами высокой частоты на глубину 1—1,5 мм при изготовлении их из высокоуглеродистой стали. В процессе изготовления поршневые пальцы шлифуют и полируют.
Шатун служит для соединения поршня с коленчатым валом и передает коленчатому валу усилия, действующие на поршень при расширении газов и в обратном направлении при вспомогательных тактах.
Шатун состоит из стержня и двух головок — верхней, соединяемой с поршневым пальцем и нижней, соединяемой с коленчатым валом. Стержень шатуна имеет двутавровое сечение, постепенно увеличивающееся книзу и плавно переходящее в нижнюю головку шатуна. В тех случаях, когда во втулку верхней головки шатуна смазка подается под давлением, стержень шатуна имеет продольный канал, соединяющий обе головки.
При плавающем крёплении пальца верхняя головка шатуна изготовляется цельной и в нее запрессовывают втулку из латуни или бронзы. Для удержания смазки и распределения ее по поверхности поршневого пальца на внутренней поверхности втулки сделаны винтовые канавки, а для подвода масла служат кольцевая канавка на наружной поверхности втулки и в верхней головке шатуна и одно или несколько сверлений в стенке втулки. Длина верхней головки шатуна делается на 2—4 мм меньше расстояния между бобышками поршня для предотвращения перекосов при сборке, возможных из-за неточностей изготовления и вследствие удлинения деталей при нагревании во время работы.
Нижняя головка шатуна для удобства соединения с шейкой коленчатого вала делается разъемной и соединяется болтами и 9. Болты закрепляются либо гайками и шплинтами (наиболее распространенный способ), либо ввертываются в резьбовые отверстия тела шатуна и шплинтуются стопорными шайбами или проволокой.
Крышка нижней головки шатуна выполняется с ребрами и утолщениями различной формы, чем достигается достаточная прочность и жесткость, а следовательно, меньший износ подшипника и шейки коленчатого вала. Нижняя головка шатуна некоторых пусковых двигателей тракторов изготовляется неразъемной, в нее запрессовывается роликовый или игольчатый подшипник. В нижней головке шатуна иногда делают сверление, через которое периодически фонтанирует масло для смазки зеркала цилиндра, кулачков распределительного вала и толкателей.
Верхняя часть нижней головки шатуна и крышка обрабатываются совместно с большой точностью, поэтому переставлять крышку с одного шатуна на другой нельзя. Для предотвращения возможного разукомплектования на поверхности обеих половин нижней головки шатуна наносятся одинаковые цифры или метки спаренности, в соответствии с которыми осуществляют соединение крышки с шатуном.
В нижней головке шатуна расположен подшипник скольжения, представляющий собой тонкостенные вкладыши, изготовленные из стальной ленты толщиной 1—3 мм, внутренняя поверхность которой для уменьшения трения и износа шеек коленчатого вала покрыта тонким (0,15—0,5 мм) слоем антифрикционного сплава — баббитом, свинцовистой бронзой или алюминиевым сплавом АСМ-НАТИ. Для предохранения вкладыша от проворачивания или продольного смещения на его наружной поверхности делают выступы, входящие в соответствующие углубления нижней головки шатуна. В последнее время применяют сталеалюминиевые вкладыши, у которых поверх стального основания нанесен сплав А0-20.
В подшипниках дизельных двигателей в качестве антифрикционного сплава применяется свинцовистая бронза или сплав из алюминия, сурьмы и магния (АСМ). Антифрикционные сплавы должны обладать хорошей прирабатываемо-стью, высокой износоустойчивостью и теплопроводностью.
У V-образных двигателей шатуны противолежащих цилиндров бывают трех типов: – нижняя головка одного из шатунов (главного) (рис. 23, а) установлена на шейке вала. Головка этого шатуна имеет специальные ушки 4, с которыми при помощи пальца соединен второй (прицепной) шатун 3\ – один из шатунов (рис. 23, б) имеет вильчатую нижнюю головку, в развилину которой входит другой шатун 5. В этом случае на шейке вала устанавливают общий удлиненный вкладыш, у которого внутренняя и середина наружной поверхности имеют антифрикционную заливку; – нижние головки обоих шатунов установлены рядом (рис. 23, в) на общей шейке вала. В этом случае шатуны имеют обычное устройство, но для их размещения один ряд цилиндров несколько сдвигают относительно другого вдоль оси вала.
Для обеспечения уравновешенности двигателя разница по массе комплекта шатунов, устанавливаемых на один двигатель, не допускается более установленной заводом-изготовителем.
Шатуны изготовляются штамповкой из углеродистой или легированной стали с последующей механической и термической обработкой. Шатунные болты и гайки изготовляют из высококачественных легированных сталей.
Читать далее: Коленчатый вал и маховик
Категория: - Автомобили и трактора
stroy-technics.ru
