Задиры в бобышках поршневых пальцев

Задиры в бобышках поршневых пальцев могут быть первичным или вторичным последствием задиров на юбке поршня.

Поскольку подшипники пальцев в отверстиях невольно не снабжаются маслом, а смазываются лишь разбрызгиванием,задиры на местах опоры поршневого пальца всегда являются задирами от работы всухую и имеют поверхность с большим объемом вырванных частиц и со сварившимся материалом.

Первичные задиры в отверстиях поршневых пальцев при плавающей опоре пальцев появляются из-за недостаточного зазора или заклинивания при несоосности шатунов. Таким образом, свободное перемещение поршневого пальца сужается во втулке шатуна. Палец принудительно вращается в отверстии пальца. Для этого, однако, зазор пальца с плавающей опорой в отверстии слишком маленький. Неизбежным последствием являются сильный нагрев и в результате этого нарушение режима смазки с работой всухую и задиры.

В результате сильного нагрева поршень расширяется существенно сильнее в зоне отверстий поршневых пальцев, а также на юбке. Это может и в этих местах вызвать недостаточный зазор, работу всухую и задиры (см. также пункт 3.1.2 «Задиры поршней соответственно рядом с бобышками пальцев»).

Для поршневых пальцев, установленных горячей посадкой в шатуне, зазор в отверстии поршневого пальца будет настолько большим, что там всегда может образоваться достаточно толстая масляная пленка. При повторном использовании уже работавших шатунов горячей посадки необходимо обратить внимание на то, чтобы не было перекоса в отверстии шатуна или других повреждений. Поршневой палец сможет иначе в горяче запрессованном виде настолько сильно деформироваться, что от этого зазор в отверстиях поршневых пальцев будет локально слишком маленьким, в результате чего легко могут образовываться задиры.

При монтаже поршней в двигателе всегда необходимо смазать опору пальца, чтобь для первых оборотов было достаточно смазочного материала.

При горячей посадке поршневого пальца в шатун необходимо кроме вышеназванной смазки пальца обратить внимание на то, чтобы подшипник пальца не был подвергнут контролю на свободный ход путем качающего движения непосредственно после вставки пальца. Непосредственно после вставки холодного пальца в горячий шатун наблюдается выравнивание температуры между обеими деталями. Поршневой палец может из-за этого очень сильно нагреться и расшириться настолько, что он заклинится в еще холодном отверстии пальца. Если подшипник в этом состояние перемещают, здесь может возникнуть первое место трения или задир, который в эксплуатации приведет к тяжелому ходу подшипника и тем самым к повышенному трению и образованию тепла. По этой причине смонтированные детали должны сначала достаточно остыть перед контролем на свободный ход.

Вторичные задиры в отверстиях поршневых пальцев берут свое начало от тяжелых задиров на юбке поршня. Весь поршень может при этом настолько сильно нагреться, что и в отверстиях поршневых пальцев не будет смазки. Иногда в подшипник пальцев попадают также частицы истирания от задиров на юбке.

Задиры в бобышках поршневых пальцев (поршневые пальцы с плавающей опорой)

Имеются сильные задиры поршневого пальца в отверстиях. На поршневом пальце материал поршня как бы наварился (рис. 1). В зоне втулки шатуна поршневой палец имеет синий цвет. Сама юбка поршня не имеет задиров.

Синий цвет поршневого пальца в зоне бобышки шатуна показывает, что там имеется недостаточный зазор и что поршневого палец изза этого мог вращаться лишь с трудом или вообще не мог вращаться во втулке шатуна. Поворот поршневого пальца осуществлялся поэтому только в отверстии пальца поршня. Для этого, однако, зазор пальца с плавающей опорой в отверстии слишком мал. Повышенное трение приводит к чрезмерному нагреву в опоре, в результате чего масляная пленка потеряла эффективность и возник задир пальца.

Возможные причины повреждения

• Был выбран недостаточный зазор между втулкой шатуна и поршневым пальцем.

• Возможно зазор во втулке шатуна полностью исчез из-за несоосности шатуна и поэтому заклинило палец.

• Опора пальца не была смазана при сборке поршня.

С тем, чтобы для первых оборотов двигателя смазка была достаточной и не возник задир сразу при пуске двигателя, необходимо при сборке поршней хорошо смазать опору пальца.

Задиры в бобышках поршневых пальцев (шатун с горячей посадкой)

Поршень работал очевидно лишь короткое время. Отложений и следов работы не наблюдается. Поршневой палец имеет задиры в обеих бобышках поршневых пальцев, т. е., на так называемой нагруженной стороне (рис. 1). Поверхность задиров металлически чиста. Следов от нагаров масла нет.

Поршень практически не имеет следов работы и поэтому он работал, безусловно, лишь короткое время. Итак, можно исходить из того, что заедание поршневого пальца произошло уже при первых поворотах. Металлически чистые задиры являются одним из признаков нехватки масла в опоре пальца.

Возможные причины повреждения

• Возможно опора пальцев перед монтажом поршня на двигателе не была смазана.

• При горячей запрессовке поршневого пальца в шатун непосредственно после вставки пальца опора пальца проверена на свободный ход качающим движением поршня. В это время на опору могут отрицательно повлиять необычные, не возникающие в работе, перепады температуры конструктивных элементов.

Задиры в бобышках поршневых пальцев (с задирами на юбке поршня)

Поршень имеет задиры по всему периметру, в основном на головке поршня (рис. 1). Компрессионные кольца застряли в канавках колец. В обеих бобышках поршневых пальцев имеются задиры.

Поскольку центр задиров находится на головке поршня, повреждение очевидно началось там в результате нарушения режима сгорания. В дальнейшем заклинило поршневые кольца и задиры заняли все большую поверхность юбки. Газы сгорания, протекающие мимо заклинившихся компрессионных колец, нагрели поршни настолько сильно,что в конечном счете масляная пленка в опоре пальцев потеряла эффективность и задиры возникли также здесь.

Возможные причины повреждения

• нарушения режима сгорания, приводящие к комбинированным задирам из-за недостаточного зазора и из-за работы всухую на головке и на юбке поршня и в дальнейшем также приводящие к задирам в опоре пальцев.

Материалы: http://opelastra10.ru/defekty-porhnei/zadiry-v-bobyshkah.html

Поршневой палец служит осью в шарнирном соединении поршня с шатуном и воспринимает поэтому все передающиеся между ними силовые нагрузки. В четырехтактных двигателях силовые нагрузки на поршневой палец резко изменяются как по величине, так и по направлению, а в двухтактных — только по величине. Однако в обоих случаях поршневые пальцы испытывают ударный характер нагрузки и работают в условиях ограниченной смазки.

В кривошипном механизме быстроходных автомобильных двига­телей поршневые пальцы желательно иметь возможно меньшего веса, а по конструктивным соображениям их выполняют с ограни­ченным поперечным сечением и малыми опорными поверхностями. Это порождает большие напряжения и значительные удельные дав­ления на опорных поверхностях рассматриваемого шарнирного соединения. Поэтому поршневой палец должен обладать высокой износостойкостью и одновременно хорошо противостоять воздейст­вию ударных нагрузок при общем ограниченном весе.

Чтобы удовлетворить эти жесткие требования, поршневые паль­цы изготовляют в виде полого стального цилиндра с небольшой толщиной стенок (рис.) и подвергают их соответствующей терми­ческой и тщательной механической обработке.

Материалом для поршневых пальцев служат углеродистые стали марок 15, 20 или 45, а в особенно напряженных двигателях приме­няют, например, хромистые—15Х, 40Х и другие легированные качественные стали. Пальцы, изготовленные из малоуглеродистых сталей, содержащих до 0,2% углерода, цементируют, т. е наугле­роживают поверхностный их слой, и подвергают закаливанию; из среднеуглеродистых сталей пальцы закаливают, нагревая поверх­ностный слой их токами высокой частоты. Толщина закаленного слоя обычно составляет 1—1,5 мм, а твердость HRC 55—60 (шкала С по Роквеллу). После такой термической обработки материал пальца с внутренней стороны стенок сохраняет свои вязкие свойства и хорошо сопротивляется ударным нагрузкам, а наружный зака­ленный слой их приобретает повышенную износостойкость. Пальцы тщательно шлифуют и полируют с тем, чтобы на рабочей поверх­ности не оставалось каких-либо рисок или следов обработки, вызы­вающих концентрацию опасных для прочности местных напряже­ний.

Чтобы в процессе работы поршневые пальцы не выходили из отверстий бобышек и не могли повредить зеркало цилиндра, их фиксируют в строго заданном положении относительно шатуна или поршня. По способу фиксации пальцев они подразделяются на плавающие и закрепленные . Закрепленными считаются пальцы, неподвижно зафиксированные в головке шатуна или в бобышках поршня В головке шатуна палец закрепляют с помощью стяжного болта устанавливаемого в разрезную головку (см. рис. б). Палец сохраняет в этом случае угловое перемещение только в бо­бышках. Чугунные поршни при таком креплении пальцев снабжают бронзовыми втулками, уменьшающими потери на трение и предот­вращающими возможные задиры трущихся поверхностей. Крепле­ние пальца в бобышках поршня осуществляется с помощью стопор­ного болта, который на резьбе заворачивается в бобышку и проходит через сделанное для этой цели отверстие в стенке пальца (см. рис. в). Поэтому угловое перемещение пальца сохраняется только в головке шатуна с запрессованной в нее в качестве подшип­ника бронзовой втулкой.

При неподвижной фиксации поршневых пальцев в шатуне или бобышках поршня отдельные участки их нагружаются неравно­мерно, а следовательно, и неравномерно изнашиваются. Чтобы устранить этот недостаток, применяют так называемые плавающие пальцы. Плавающие пальцы фиксируются только от осевого сме­щения, как показано на рис. а и г. В процессе работы они могут свободно поворачиваться как в головке шатуна, так и в бобышках поршня, что способствует более равномерному их износу. В холод­ном состоянии палец должен плотно без качки входить в отверстие втулки верхней головки шатуна, а по отверстиям в бобышках порш­ня из алюминиевых сплавов он подбирается с тугой посадкой. Необходимость этого обусловливается разницей в коэффициентах линейного расширения у алюминиевых поршней и стальных паль­цев. Опыт показывает, что в прогретом двигателе зазоры между поршневым пальцем и отверстиями в бобышках и головке шатуна выравниваются. Для облегчения сборки алюминиевые поршни реко­мендуется подогревать до 60—80°С путем погружения в горячую жидкость, например в нейтральное масло.

Плавающие поршневые пальцы получили наибольшее распро­странение в автомобильных, тракторных и других быстроходных двигателях. Осевую фиксацию плавающих пальцев осуществляют с помощью стопорных пружинных колец круглого или прямоуголь­ного сечения (см. рис. а) и реже для этой цели используют гриб­ки из мягкого металла (см. рис. г). Стопорные кольца устанав­ливают в канавках, проточенных для них в отверстиях бобышек, несущих поршневой палец. Глубина проточек под стопорные кольца выбирается так, что последние примерно наполовину выступают из них и надежно фиксируют палец от осевых перемещений. Кольца вынимаются из канавок с помощью отогнутых внутрь концов или имеющихся у них отверстий (см. рис. а). Грибки, или заглушки, из мягкого металла (обычно из алюминия) запрессовывают с двух сторон в отверстия поршневого пальца и при осевом перемещении его соприкасаются с зеркалом цилиндра, но не разрушают стенок.

Поршневые пальцы двухтактных двигателей с торцов закры­ваются иногда заглушками, предотвращающими в этом случае возможное перетекание газов между впускными и выпускными окнами. На двухтактных дизелях ЯМЗ пальцы с торцов закрывают­ся стальными заглушками. От осевого перемещения пальцы в этих двигателях фиксируются стопорными кольцами, показанными на рис. д .

Источник: Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Двигатели внутреннего сгорания, 1971 г.

Материалы: http://azbukadvs.ru/tehinfo/61-palec.html

препятствуют правильному выявлению причинноследственных связей. Цель работы - разработка методики для определения причин неисправностей ДВС в эксплуатации при тяжелых повреждениях.

К тяжелым повреждениям можно условно отнести такие, при которых происходит нарушение связей между вращательно и поступательно движущимися деталями, в том числе, при разрушении поршней, шатунов и клапанов, что сопровождается пробоем стенок блока цилиндров, деформацией стенок головки цилиндра, разрушением других узлов и деталей (маслонасос, распределительный вал, поддон картера) и обычно приводит к потере двигателем ремонтопригодности.

Все первичные разрушения деталей ДВС, очевидно, носят усталостный характер и связаны, главным образом, с нештатным (нерасчетным, не предусмотренным конструкцией) ростом нагрузок на деталь в результате некоего ее начального повреждения [1-12]. Вторичное разрушение деталей, сопряженных и/или взаимодействующих с первично разрушенной, напротив, носит мгновенный, ударный и хрупкий характер и вызвано превышением предела временной прочности материала деталей в результате их вторичного взаимодействия с образовавшимися обломками. Многолетняя практика расследования различных видов неисправностей ДВС [5,7,9] показывает, что наиболее распространенными тяжелыми повреждениями ДВС и их причинами являются (рис.1):

1) деформация и последующее разрушение стержня шатуна в результате попадания жидкости в полость цилиндра (т.н. гидроудар),

2) разрушение шатунного подшипника и кривошипной головки шатуна вследствие масляного голодания,

3) разрушение клапана преимущественно из-за ошибок сборки,

4) разрушение поршневого пальца при наличии производственного дефекта.

средством глубоких луж, падения в водоемы, затопления и проч. [5]. Однако возможно попадание в цилиндр и других жидкостей – топлива из неисправных форсунок и агрегатов топливной системы, масла из неисправных агрегатов систем турбонаддува или при длительном нахождении транспортного средства в нештатном перевернутом положении. Прочие случаи, например, попадание в цилиндр охлаждающей жидкости, встречаются крайне редко и связаны, главным образом, с натеканием ее в цилиндр при нарушении технологии ремонтных работ. Жидкость, попавшая в цилиндр, естественным образом занимает объем сжимаемого воздуха. На такте сжатия это приводит к резкому возрастанию давления в цилиндре и нагрузок на шатуннопоршневую группу. При большом по сравнению с объемом камеры сгорания количестве попавшей в цилиндр жидкости и продолжении вращения коленвала по инерции происходит осевое сжатие шатуна вдоль стержня с потерей им устойчивости, а также деформация юбки поршня от чрезмерных нагрузок. Данное явление получило название "гидроудар", и, хотя такое название не вполне отражает суть происходящих процессов, ниже именно оно будет использовано для краткости. В зависимости от степени деформации стержня шатуна после гидроудара возможны различные варианты дальнейшего развития событий. Так, при сильной деформации коленчатый вал будет заклинен вследствие упора поршня, расположенного на укороченном шатуне, в противовесы при подходе к НМТ, или, реже – при упоре сильно деформированного стержня шатуна в нижний край цилиндра. При средней (условно) деформации стержня шатуна двигатель сохранит работоспособность, но

вследствие уменьшения степени сжатия и компрессии нарушится баланс мощностей по цилиндрам (возникнет неравномерность работ двигателя и потеря мощности), а также появится стук. И только при слабой деформации никаких явных признаков повреждения может не проявиться вообще.

Современные системы самодиагностики некоторых транспортных средств позволяют зафиксировать и идентифицировать момент начального повреждения данного типа (например, по самопроизвольному останову ДВС при гидроударе, скачкообразному изменению параметров и т.д.), при этом даже можно получить точное время от начального повреждения до усталостного разрушения шатуна. Однако использовать эти данные для создания каких-то количественных закономерностей невозможно из-за влияния особенностей конструкции конкретных ДВС, режимов работы после повреждения, особенностей записи и хранения информации в

большинстве систем самодиагностики (в том числе, стирание информации после снятия питания) и, как следствие, значительных трудностей в сборе необходимой статистики.

юбки поршня, деформация юбки, след стертого нагара над отверстием поршневого пальца на поршне и на ответной поршню верхней части цилиндра, износ края торцов поршневого пальца и ответный износ стопорного кольца от ударов пальца, разбивание канавки стопорного кольца, повреждение нижнего края юбки и бобышек поршня при задевании им противовесов в НМТ, диагональный износ шатунных подшипников, измененный цвет нагара на днище поршня и на камере сгорания по сравнению с другими цилиндрами и некоторые другие. Однако ни один из указанных признаков не устанавливает тип жидкости, попавшей в цилиндр

– для этого нужны уточняющие признаки.

вида, очевидно, является отсутствие головки клапана на ее штатном месте в седле (рис.5). Однако в отличие от главного признака гидроудара, отрыв

головки может иметь не только первичный (усталостное разрушение), но и вторичный характер (мгновенное ударное разрушение от взаимодействия с обломками поршня)

нижним расположением распредвала может быть разрушен и распредвал.

стемы отложениями, а также различные ошибки при ремонте и прочие причины.

поршня, и шатуна, но не симметрично, а консольно. Это приводит к появлению в сопряжении чрезмерно высоких перекашивающих нагрузок (рис.9).

За счет перекоса на бобышке остаются характерные зоны деформации. Так, у внутреннего края отверстия бобышки это сравнительно широкая зона

с блестящей поверхностью в направлении вверх и вниз, которую оставляет фрагмент пальца, установленный в поршневую головку шатуна, при взаимодействии с бобышкой. Ближе к наружному краю отверстия бобышки наблюдаются узкие отпечатки от воздействия кромки поршневого пальца (рис.9), которые при постепенном осевом перемещении фрагмента превращаются в характерные мелкие "ступеньки".

Выдержать подобные нештатные нагрузки не сможет ни поршневая головка шатуна, ни бобышка поршня, однако на практике разрушение (вследствие так называемой малоцикловой усталости) всегда происходит по бобышке поршня. Дальнейшее взаимодействие шатуна с отделенным от него поршнем быстро приводит к их дальнейшему разрушению, в которое могут быть втянуты блок цилиндров и клапаны. Достаточно близкой по характеру повреждений и последствий разновидностью данной неисправности является нарушение осевой фиксации поршневого пальца в бобышках поршня, причем картина разрушений в данном случае может быть настолько близка к описанной выше, что позволяет объединить обе неисправности в общую, связанную с поршневым пальцем. Нарушение осевой фиксации пальца также является производственным дефектом, поскольку вызывается, как правило, некачественным ремонтом (ремонтным производством), причем возможны два варианта в зависимости от способа фиксации пальца. Так, для плавающего пальца это выскакивание стопорного кольца из канавки в отверстии бобышки поршня из-за износа от чрезмерных ударных нагрузок на стопорное кольцо или неправильной его установки. Для неподвижного пальца нарушение фиксации связано с его смещением в отверстии поршневой головки шатуна вследствие нештатного зазора в этом сопряжении, образованного в результате перегрева поршневой головки шатуна при установке пальца во время ремонта двигателя. При нарушении фиксации палец прогнозируемо сдвигается вбок до упора в поверхность цилиндра, чем наносит на поверхность длинную и глубокую вертикальную канаву, а на кромке пальца появляется характерная полировка, что является главным признаком данной неисправности (рис.10). Однако в отличие от поломки пальца, при нарушении его осевой фиксации картина развития неисправности сильно зависит от конструкции поршня.

Так, старые двигатели имеют сравнительно длинный палец, который при смещении вбок до упора в цилиндр остается в контакте с поверхностью отверстия обоих бобышек, что нередко вызывает только повреждение цилиндра и резкое увеличение расхода масла на угар. Напротив, у подавляющего большинства современных двигателей короткий палец при смещении до упора вбок либо вообще выходит из сопряжения с противоположной бобышкой поршня, и тогда картина становится в точности тождественной поломке пальца, либо у него остается опора только на край отверстия противоположной бобышки. В последнем случае чрезвычайно высокие удельные нагрузки на небольшую поверхность опоры вызывают катастрофический износ отверстия по узкому поясу, после чего

нарастающие знакопеременные изгибающие усилия ломают ближнюю к упору бобышку точно так же, как и при поломке пальца. Таким образом, близость процессов разрушения позволяет объединить оба варианта – поломки пальца и нарушения его осевой фиксации. Разница между процессами только в подтверждающих и уточняющих признаках. Например, при нарушении осевой фиксации поршневой палец не может быть разрушен поперечно, и даже если он попадает между вращающимися и неподвижными деталями, разрушение носит хрупкий характер и происходит вдоль его оси, а не поперек (рис.8). Соответственно, при усталостной поломке пальца не возникает повреждения цилиндра в виде вертикальной канавы от упора в нее пальца, нет и других признаков нарушения осевой фиксации, связанных с перегревом головки шатуна либо со стопорным кольцом и его канавкой (или они выражены слабо).

Причины тяжелых повреждений ДВС, возникающих вследствие разрушения деталей и рассогласования их возвратно-поступательного и/или

вращательного движения, могут быть определены с высокой достоверностью, если использовать простую методику, в которой все известные признаки

повреждений разбить на главные, подтверждающие и уточняющие, чтобы проверять наличие указанных признаков при расследовании причин неисправностей.

Проверочное применение такой методики по базе данных выполненных досудебных и судебных экспертиз (более 90 исследований за 8 лет) показало, что с ее помощью можно практически исключить грубые ошибки при расследовании причин неисправности, включая явные несоответствия заключений экспертиз, таких как путаница между причинами и следствиями, в том числе, при недостаточной квалификации исследователя.

• Есть вопросы? Не отправляется Форма?
  7(495)215-01-46

  Если вы не можете заполнить форму, или у вас возникли вопросы - Звоните нам в рабочее время - мы вам поможем

Когда речь заходит о капитальном ремонте двигателя, от механиков часто слышишь: «Отдам коленчатый вал шлифовщику, прошлифует, и все будет как надо. » К сожалению, «как надо» получается редко, и .

GM ушел а проблемы остались ! Как гласила реклама призывающая к приобретению Опеля Инсигнии "это лучшее что у нас есть". Я бы добавил слепили из того, что нашли… Для людей занимающихся .

Обратился ко мне владелец Opel Zafira A с двигателем X18XE1 с небольшой проблемой. А именно двигатель немного кушал масло. Всего 1 литр на 350 км. Расход жестокий. Машине недавно меняли маслосъёмные .

Замена подшипников вала раздатки переднего кардана. При эксплуатации автомобиля зимой на полном приводе, был слышен сильный гул раздатки. Вскрытие КПП показало, что 2 подшипника пришли в негодность. .

Ехал себе ехал, все в порядке было, вдруг загорается целый ряд лампочек. Думаю, что за фигня, машина-то нормально работает! Вышел, кругом обошел, смотрю — фары тухнут. Тихонько так горят и все .

Материалы: http://dvs39.ru/neispravnosti-dvs.html