О достоинствах плавающей посадки поршневого пальца, Публикация в журнале «Молодой ученый»

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 26.12.2016

Статья просмотрена: 235 раз

Библиографическое описание:

Семенченко И. Ю., Медведева М. С. О достоинствах плавающей посадки поршневого пальца // Молодой ученый. — 2016. — №29. — С. 133-136.

Технологический процесс сборки является заключительным этапом изготовления изделия. От качества сборки зависит ресурс изделия в целом. Некачественная сборка даже деталей, изготовленных с соблюдением всех технических требований, неминуемо приведет к снижению ресурса узла. Примером некачественной сборки могут быть: перекос собираемых деталей, снижение величины натяга, повреждение сопрягаемых поверхностей, что в конечном итоге приводит к повышенному шуму и вибрациях при работе и снижению долговечности узла. В статье приводится обзор двух методов посадки поршневого пальце в бобышках поршня и втулке верхней головки шатуна:

1) Посадка, при которой палец запрессован в бобышки, свободно вращается во втулке.

2) Плавающая посадка, при которой палец свободно вращается как в бобышках, так и во втулке

Также будет сравнен ресурс данного соединения при сборке этими методами.

Описание конструкции узла, его служебного назначения, особенностей сборки, показателей точности деталей

В статье объектом рассмотрения является соединение поршневого пальца с поршнем и шатуном двигателя Иж Планета 5. Общий вид силового агрегата представлен на рисунке 1:

Рис. 1. Общий вид силового агрегата

Двигатель Иж Планета 5 имеет следующие технические характеристики:

– Тип двигателя двухтактный одноцилиндровый

– Диаметр цилиндра, мм 72

– Ход поршня, мм 85

– Степень сжатия 8,2–8,7

– Рабочий объем: 346 см 3

– Максимальная мощность двигателя, л.с. 22 при 4850 об/мин

Поршневой палец служит для соединения поршня с шатуном. Данное соединения представлено на рисунке 2:

Рис. 2. Соединение поршня с шатуном

Поршневой палец (1) устанавливается в бобышки поршня (2) и во втулку (4) верхней головки шатуна (3). Палец фиксируется в бобышках с помощью стопорных колец (5). Существует 3 способа сборки данного соединения:

1) Палец установлен с натягом в бобышках поршня, с зазором во втулке шатуна

2) Палец установлен с зазором в бобышках поршня, но с натягом во втулке шатуна

3) Плавающая посадка, при которой палец установлен с зазором как в бобышках поршня, так и во втулке шатуна

В данном двигателе палец установлен с натягом в бобышках поршня, с зазором во втулке верхней головки шатуна.

Сборка пальца, который имеет посадку с натягом, имеет некоторые недостатки. Во-первых, для сборки будет необходим нагрев охватывающей детали, так как применение холодной запрессовки крайне нежелательно (возможно повреждение шатуна). Во-вторых, при посадке с натягом, у пальца неравномерно изнашивается рабочая поверхность, что приводит к снижению ресурса соединения.

Этих недостатков лишена плавающая посадка пальца, при которой палец устанавливается в бобышки поршня и во втулку шатуна от усилия руки, отпадает необходимость в использовании термического метода сборки. Также при такой посадке, палец имеет возможность проворачивания, при этом рабочая поверхность равномерность изнашивается.

В эксперименте использованы два двигателя Иж Планета 5, приобретены 2 комплекта запасных частей производства ОАО Ижмаш- поршней первого ремонта, поршневых колец, поршневых пальцев, стопорных колец. Произведена:

1) Расточка цилиндра с тепловым зазором 0,05 мм

2) Замена втулок верхних головок шатуна, с последующими доработками развертыванием

3) Установка зазора в замке поршневых колец 0,3 мм

4) Доработка бобышек поршня из 2 комплекта развертываем для обеспечения посадки пальца с зазором

Произведено измерение микрометром, штангенциркулем размеров и проведен анализ показателей качества собираемых деталей, который представлен в таблице 1.

Анализ показателей качества деталей

Таким образом, размеры находятся в пределах поля допуска, что позволяет судить о качестве собираемых деталей.

Произведена сборка двух двигателей, произведена обкатка с соблюдением рекомендаций завода-изготовителя в течение 2000 км, посторонний стуков не выявлено.

Условия работы двигателей

Мотоциклы эксплуатируются в одинаковых условиях:

– Мотоциклы эксплуатируются преимущественно по дорогам с асфальтовым покрытием

– Крейсерская скорость мотоциклов на шоссе 80–90 км/ч, обороты двигателя при этом составляют 2800–3200 об/мин, городском цикле диапазон оборотов составляет 2000–2500 км/ч. Для двигателя Иж Планета 5 такой режим эксплуатации является наиболее оптимальным с точки зрения ресурса

– Расход топлива для обоих двигателей составил 4–4.5 литра на 100 км пробега, что показывает отличное общее техническое состояние двигателей

– Угол опережения выставлен 3,25 мм до ВМТ

– Смазка двигателей осуществляется смесью бензина АИ 92 с маслом Лукойл 2T в пропорции 1:25

– Техническое обслуживание каждые 5000 км пробега (замена масла в КПП, чистка и регулировка карбюратора, очистка наружных поверхностей двигателей от загрязнений)

Через 20000 км произведена разборка двигателей с последующей дефектовкой:

Двигатель № 1(посадка пальца с натягом в бобышках)

При эксплуатации обнаружен легкий металлический стук при работе холодного двигателя, при прогреве стук пропадал. Позволяет косвенно судить о начальном износе соединения палец-втулка. Произведено 4 измерения пальца и втулки. Результаты показаны в таблице 2.

Выводы: показатели точности превышают допустимые пределы, достаточно большое поле рассеяния размеров, что позволяет судить о неравномерном износе деталей.

Двигатель № 2 (плавающая посадка пальца)

При эксплуатации посторонний стуков не обнаружено. Произведено 4 измерения пальца, втулки и бобышек. Результаты показаны в таблице 3.

Выводы: показатели точности находятся в пределах поля допуска, имеется незначительное поле рассеяния размеров.

Таким образом, анализируя результаты эксперимента, выявили следующие достоинства плавающей посадки поршневого пальца, по сравнению с посадкой с натягом:

– Простота технологического процесса сборки

– Равномерный износ рабочей поверхности деталей

– Больший ресурс работы

1. К. П. Быков, П. В. Грищенко; ред. Т. А. Шленчик. Мотоцикл «Иж». Эксплуатация, ремонт, каталог деталей: пособие по ремонту. — Чернигов: ПКФ «Ранок», 2000. — 208 с.
2. Тамаркин М. А., Давыдова И. В., Тищенко Э. Э. Технология сборочного производства. — Ростов-на-Дону: Феникс, 2007. — 270 с.

Материалы: http://moluch.ru/archive/133/37442/

Смена поршня, цилиндра, поршневого пальца. Срок службы поршня соответствует, примерно, времени износа на нем двух комплектов поршневых колец. У поршня изнашиваются боковые стенки канавок для колец, отверстие под палец и юбка. Первоначальную прямоугольную форму изношенных канавок восстанавливают протачиванием на токарном станке и ставят в них более высокие поршневые кольца. Для устранения овальности, образующейся при износе, отверстие в бобышках обрабатывают разверткой под размер пальца увеличенного диаметра. Поршень с сильно износившейся юбкой, как правило, бракуют и заменяют новым. Пределом изношенности поршня можно считать образование между нижней частью юбки и зеркалом зазора около 0,5% от диаметра цилиндра. Величину зазора измеряют у передней или задней стороны юбки при расположении поршня в нижней, менее изношенной части цилиндра. Диаметр нового поршня, по данным Мотоциклетного справочника (А. М. Иерусалимский , А. А. Иванов , Б. В. Бекман , Мотоциклетный справочник, Машгиз, 1947.), должен быть меньше диаметра цилиндра в верхней части поршня (участок колец) на 0,006 и внизу юбки — на 0,003 диаметра цилиндра. Норма зазора, рекомендованная для нижней части юбки, является устаревшей и поршень, обработанной для цилиндра диаметром 78 мм, согласно указанной норме, имел бы зазор у юбки 78 X 0,003 = — 0,234 мм. Современные поршни работают с зазором в верхней части примерно 0,3 — 0,5 мм (что соответствует нормам справочника), а в нижней части юбки — 0,05 — 0,08 мм, что и следует принимать при подборе нового поршня по цилиндру.

При использовании поршней из сплавов, тепловое расширение которых неизвестно, величину необходимого зазора между поршнем и цилиндром уточняют опытным путем: поршень и цилиндр нагревают примерно до 150°; в этих условиях поршень должен опускаться в цилиндр под влиянием своего веса.

В качестве примера правильного подбора поршня к цилиндру приводим данные по двигателю мотоцикла М1А. Поршень устанавливают в цилиндре с зазором 0,085 — 0,065 мм. Кроме поршней номинальных размеров, завод выпускает поршни для первого ремонта с обозначением на днище ПР и для второго ремонта с обозначением ВР. Кроме этих обозначений, на днище поршня ставят один из номеров размерных групп: 0; 1 или 2. Такие же номера выбиты на верхнем торце цилиндра. Поршень и цилиндр подбирают с одинаковым номером размерной группы.

Поршни смежных размерных групп отличаются один от другого диаметром юбки на 0,01 мм. Поршни первого и второго ремонта предназначены для цилиндров, расшлифованных соответственно до 52,25 и 52,5 мм

. На бобышке поршня имеются цветные метки - белая, черная или красная — для подбора поршневых пальцев, также имеющих на торце цветные метки. При комплектовке поршень и палец подбирают с одинаковыми цветными метками.

При износе юбки поршень во время работы двигателя ударяет о стенки цилиндра, вызывая резкий стук, являющийся для водителя предупреждением о возможной поломке юбки; увеличивается расход масла и ослабевает компрессия, главным образом, вследствие ухудшения прилегания колец к зеркалу. В двухтактных двигателях, в которых поршень служит основным распределительным органом, при износе юбки поршня, помимо появления стуков и ослабления компрессии в цилиндре, неплотно закрываются окна и уменьшается компрессия в картере, вследствие чего резко ухудшается заряд - наполнение и пуск и уменьшается мощность двигателя.

Продление срока службы изношенного поршня путем установки новых колец возможно лишь на короткое время, так как в этом случае кольца изнашиваются очень скоро.

Цилиндр заменяют новым или растачивают и шлифуют (под увеличенный размер поршня) при увеличении диаметра его верхней части от износа на 0,15 — 0,20 мм, а также при образовании на зеркале задиров от поршневого пальца и рисок от пригоревших поршневых колец и заклинивания поршня. Вследствие износа зеркало цилиндра становится конусным (вверху шире, внизу уже) и овальным, вытянутым по оси, перпендикулярной поршневому пальцу.

У некоторых двигателей износ цилиндра в верхней части бывает большим в направлении поршневого пальца по следующим причинам, не связанным с перекосом поршня: вследствие смывания смазки потоком рабочей смеси, направленным на боковую стенку; неравномерного стекания смазки, в особенности при горизонтальном расположении цилиндра; деформации цилиндра от нагрева.

Конусность зеркала цилиндра удобно приближенно определять с помощью поршневого кольца, которое для этого помещают внизу, а затем вверху цилиндра. Зазор в замке измеряют щупом. Разность между большим и меньшим значениями зазора, разделенная на 3,14 (число π), есть величина износа. Точное определение износа производят индикатором (фиг. 89).

От износа зеркала цилиндра, задиров и рисок на нем ухудшается компрессия. При выборе способа восстановления компрессии необходимо учитывать следующее: путем установки в изношенный цилиндр нового поршня и колец нельзя восстановить нормальную компрессию, так как поршень и кольца не могут хорошо приработаться к овальному зеркалу; зазоры между поршнем и зеркалом и в замках колец, подогнанных по нижней части цилиндра, в верхней, более изношенной части зеркала сильно увеличиваются; кольца при движении по конусному цилиндру непрерывно сжимаются и разжимаются, изнашивают боковые стенки канавок и могут сломаться.

Наволакивание алюминия на участки зеркала при частичных закаливаниях поршня в цилиндре или при работе с недостатком смазки устраняют шабером или, более успешно, концентрированным раствором каустика (едкий натр, едкое кали). Щелочь быстро растворяет алюминий и затем ее удаляют теплой водой.

Цилиндр с изношенным или поврежденным зеркалом в заводских условиях ремонтируют расточкой резцами, шлифованием вращающимся абразивом и доводкой хонингованием. В незаводских условиях цилиндр растачивают на токарном станке и затем доводят хонинговальной головкой или разжимным притиром с наждачной пастой.

При расточке цилиндра на токарном станке необходимо достигнуть минимальной конусности и овальности, точной перпендикулярности оси цилиндра фланцу, возможно более чистой поверхности. Необходимо также в нижней части цилиндра снять коническую фаску для облегчения введения в него поршневых колец.

Токари для упрощения работы при расточке закрепляют нижнюю часть или фланец цилиндра в четырехкулачковый патрон. Этого делать нельзя даже в том случае, когда фланец цилиндра очень массивный. Кулачки (при необходимом для прочного закрепления завертывании) деформируют цилиндр, резец снимает на выпученных частях зеркала увеличенную стружку. В результате, несмотря на очень осмотрительное закрепление, вынутый из патрона цилиндр приобретает в районе фланца форму овала, вытянутого в направлении более интенсивного сжатия кулачками.

В условиях слабо оснащенной мастерской для того, чтобы фланец был перпендикулярен оси цилиндра, последний устанавливают на выверенной планшайбе и крепят болтами за фланец или нижнюю часть цилиндра, вставляют в оправку, закрепленную в патроне. В тех случаях, когда цилиндр уже расточен, но нет уверенности в соблюдении перпендикулярности оси цилиндра фланцу, вытачивают оправку, надевают на нее цилиндр и резцом проверяют фланец, при необходимости снимая с него минимальную стружку.

После расточки зеркало доводят хонинговальной головкой, которая может быть изготовлена упрощенным способом из деревянной болванки (фиг. 90) или разжимным притиром с абразивной пастой.

Для начальной обработки применяют абразивные бруски с зернистостью 150 — 170, окончательную доводку производят брусками с зернистостью 250 — 400.

Хонинговальную головку необходимо вращать и одновременно перемещать возвратно - поступательно, обильно подливая на абразивные бруски керосин. Примерное число оборотов в минуту хонинговальной головки — 220, количество возвратно-поступательных ходов — от 60 до 100. После доводки желательно промыть зеркало теплой мыльной водой.

Приводить головку во вращение можно от сверлильного станка или тихоходной электрической дрелью, питая ее током пониженного напряжения через трансформатор или, в крайнем случае, вручную.

Хонинговальная головка, изготовленная упрощенным способом, улучшает поверхность зеркала, но с ее помощью нельзя устранить ни конусности, ни овальности цилиндра.

Для обильной подачи на абразивные бруски керосина, без которого на зеркале будут появляться риски, мотоциклисту можно рекомендовать следующий способ хонингования цилиндра (фиг. 91).

В сосуд подходящего размера, например, ведро, вливают 8 — 10 л керосина. Цилиндр закрепляют в отверстии доски болтами и опускают в сосуд с керосином, доска при этом ложится на края сосуда. Таким образом, хонинговальная головка вращается в керосине. После окончания работы керосин можно отфильтровать и использовать вторично.

При нормальном образовании износов ослабление посадки поршневого пальца в бобышках поршня и появление зазоров между пальцем и его бронзовой втулкой в головке шатуна происходят одновременно с износом поршня. Поэтому поршень, палец и бронзовую втулку следует заменять одновременно. Но так как нередко, вследствие неправильной эксплуатации или неточной подгонки деталей при сборке, необходимость замены поршня, пальца и бронзовой втулки наступает в разные сроки, то необходимо определить первоочередность замены той или другой детали.

Нарушение правильной работы сочленения поршня с шатуном в первую очередь определяют по появлению постороннего стука при работе двигателя. Износы в сочленении поршня с пальцем и верхней головкой шатуна в целом проверяют на ощупь. Осевое перемещение поршня с пальцем во втулке шатуна — явление нормальное. Боковое покачивание поршня с пальцем во втулке допустимо, так как указывает на незначительный износ трущихся поверхностей сочленения. Самое незначительное перемещение поршня относительно головки шатуна в радиальном направлении недопустимо, так как вызывает при работе двигателя интенсивный стук и может явиться причиной поломки поршня. Радиальное перемещение поршня происходит от следующих причин: износа пальца, увеличения отверстия в бобышках, от трения и наклепа, износа бронзовой втулки, ослабления посадки бронзовой втулки в головке шатуна.

Изношенный палец заменяют новым того же размера и нередко он устанавливается достаточно плотно в старой втулке. При износе отверстий бобышку поршня и бронзовую втулку в шатуне обрабатывают разверткой под увеличенный размер пальца. Подгоняя палец по месту, его плотнее устанавливают в бобышках и свободнее во втулке. От нагревания при работе поршень расширяется и посадка пальца в бобышках ослабевает. Поэтому пользуются раздвижной разверткой (см. фиг. 10) или подбирают развертку под соответствующую посадку пальца в бобышках, а бронзовую втулку обрабатывают той же разверткой, но с наложенной на несколько ее граней полоской бумаги (см. фиг. 11).

В качестве примера подбора пальца к поршню приведены данные по комплектованию двигателя мотоцикла М1А. Поршневой палец имеет диаметр 12 мм. Изготовляются также пальцы увеличенного размера — диаметром 12,1 мм. На торцах пальцев имеются цветные метки — белая, черная или красная, обозначающие размерные группы. Белой меткой обозначен палец большего диаметра, пальцы с черной и красной метками меньше соответственно на 0,0025 и 0,005 мм. При комплектовке цветные метки пальца и бобышки поршня подбирают одинаковые, что обеспечивает натяг примерно 0,01 мм. Установка пальца с натягом даже в нагретый поршень при недостатке опыта может привести к деформации поршня. От сжатия по направлению пальца поршень сплющивается, поэтому для предупреждения повреждения поршня допустимо подбирать палец с красной меткой, для бобышек — с черной и белой метками.

Чтобы снять поршень с шатуна, вынимают запорные пружинные кольца из бобышек и, подогрев поршень, выталкивают поршневой палец. Запорные кольца бывают двух видов: проволочные и штампованные из листовой стали. Первые извлекают с помощью небольших плоскогубцев, вторые — круглогубцами с опиленными тонкими концами губок. Плоскогубцами запорное кольцо захватывают за оба проволочных крючка; тонкие концы круглогубцев вводят в отверстия на концах кольца из листовой стали. При сближении концов запорное кольцо выходит без затруднений из канавки в бобышке поршня. Чтобы не потерять запорное кольцо, рекомендуется продеть губки сквозь продырявленный кусок материи и прикрыть им отверстие бобышки во время извлечения кольца.

Палец, туго сидящий в поршне, выпрессовывают при помощи хомута с винтом (фиг. 92) или выколачивают молотком с помощью деревянного или алюминиевого стержня. При выколачивании пальца поршень надежно подпирают массивным деревянным бруском для того, чтобы не изогнуть шатун, который в боковом направлении может погнуться даже от слабых ударов молотка.

Снятый поршень внимательно осматривают, выясняя, не работал ли он с перекосом на согнутом шатуне, и устраняют перед установкой нового поршня это повреждение. При работе с перекосом верхние пояски между кольцами над отверстием для пальца и расположенная по диагонали нижняя часть юбки под бобышкой имеют следы усиленного износа, а диаметрально расположенные участки поясков и часть юбки в этом случае покрыты нагаром (фиг. 93). Незначительный изгиб шатуна устраняют небольшим нажимом на его головку. Отсутствие изгиба проверяют способами, изложенными ниже.

Втулку верхней головки шатуна выпрессовывают и запрессовывают в тисках или болтом с гайкой с помощью отрезков труб (фиг. 94).

Для установки пальца поршень предварительно нагревают до 100° в кипящей воде, или непосредственно на электрической плитке, или на металлическом листе другим источником тепла. Нагревание поршня в масле менее удобно, так как при сборке приходится устанавливать поршень, покрытый горячим маслом.

Отверстия в бобышках поршня и во втулке шатуна совмещают продетой в них точеной оправкой 6 с уступом (фиг. 92). Диаметр оправки делают несколько меньшим диаметра пальца, а конец ее за уступом входит внутрь пальца.

В нагретый поршень палец входит совершенно свободно, но лишь до момента повышения температуры самого пальца. Поэтому палец, слегка смазанный автолом, вталкивают в поршень возможно быстрее до упора в предварительно вставленное запорное кольцо. Под руками размещают молоток, массивный деревянный брусок и стержни - выколотки, с помощью которых можно будет, если понадобится, быстро «дослать» палец в ту или иную сторону.

В четырехтактных двигателях поршни, имеющие на юбке разрезы (прямые, косые, Т-образные или иной формы), устанавливают (если нет специальных указаний завода - изготовителя) разрезом к передней, менее нагруженной стенке цилиндра. В противном случае поршень в процессе эксплуатации двигателя разрушится.

На головках поршней двухтактных двигателей имеются стрелки и надписи, указывающие, как устанавливать поршень в цилиндре. Например, в двигателе мотоцикла М1А поршень должен быть обращен вперед к выпускному окну стороной, обозначенной направлением стрелки. При несоблюдении этих указаний замки поршневых колец совпадут с окнами на зеркале, и кольца при движении поршня сломаются.

При отсутствии на головке поршня установочных данных руководствуются следующими указаниями: у двигателей с гребешком на головке поршня длинная сторона гребешка должна быть обращена к выпускному окну, а короткая — к продувочному; поршень с выпуклой головкой (без гребешка) вставляют юбкой до нижнего кольца в цилиндр сверху так, чтобы поршневой палец расположился по диаметру, соответствующему направлению отверстия в головке шатуна. Против стопоров поршня, на торце по окружности цилиндра, ставят метки карандашом или мелом, после этого поршень вынимают, повертывают на 180° и разметку повторяют. Для установки поршня требуется выбрать одно из двух его положений, при котором мысленно проведенные от меток вдоль зеркала цилиндра линии не будут пересекать окон на зеркале, а пройдут по направлениям, не занятым окнами. Полезно также проверить при этом сопряжение выемок и окон на поршне с окнами на зеркале при различных положениях поршня в цилиндре.

После сборки поршня с шатуном, прежде чем надевать кольца, проводят пробную установку цилиндра, для того чтобы проверить, нет ли перекоса поршня в цилиндре. Предварительную проверку производят путем осмотра или с помощью щупа, просовываемого между поршнем и зеркалом около бобышек. Зазоры у обеих бобышек должны быть равные. Обнаруженный перекос, обычно являющийся следствием изгиба шатуна, вызывает не только неправильную работу поршня и колец, но также уменьшает надежность закрепления поршневого пальца. В этом случае на палец вдоль его оси будет действовать сила, воспринимаемая запорным кольцом, которое по истечении некоторого времени работы двигателя выйдет из углубления бобышки, и тогда палец задерет зеркало цилиндра.

Более точный способ обнаруживания и устранения перекоса поршня в цилиндре с помощью щупов и приспособления, являющийся обязательным при высококачественной сборке двигателя, изложен при описании сборки и разборки картера.

Материалы: http://tehinfor.ru/s_11/moto_46.html

К цилиндропоршневой группе отно­сятся гильзы 8, поршни 7, поршневые пальцы 6 и кольца 10.

Цилиндры двигателя могут быть ра­сточены в блоке или выполнены (чаще всего) в виде специальных вставок — гильз. При использовании гильз повы­шается износостойкость двигателя и сокращается время его ремонта за счет выпрессовки изношенной и установки новой гильзы.

Гильзы цилиндровотливают из спе­циального чугуна и устанавливают в блок цилиндров. В рассматриваемыхконструкциях установлены мокрые гильзы. Они омываются снаружи охлаждающей жидкостью в рубашке охлаждения.

В двигателях воздушно­го охлаждения все гильзы сухие с вне­шним оребрением для лучшего охлаждения воздухом.

Внутреннюю поверхность цилиндра, служащую направляющей движения поршня, называют зеркалом цилиндра. С целью повышения износостойкости и долговечности эту поверхность зака­ливают с использованием токов высо­кой частоты или иногда лазерного луча, а затем тщательно шлифуют и полиру­ют для уменьшения трения.

Во время работы двигателя в верх­ней части цилиндров сгорает рабочая смесь, при этом выделяются продукты окисления — оксиды углерода, азота и сернистого газа, пары воды и другие ве­щества. При работе двигателя с охлаж­дающей жидкостью и маслом, темпера­туры которых 50. 60°С, часть продук­тов окисления, особенно пары воды, конденсируются на стенках цилиндров, вследствие чего образуются кислоты, вызывающие коррозию цилиндров.

Помимо коррозии зеркало цилинд­ров подвергается механическому изна­шиванию вследствие проникновения в двигатель пыли. Интенсивность меха­нического изнашивания зеркала в верх­ней части цилиндра больше, чем в нижней, так как в верхней части дей­ствуют значительные силы N и выше концентрация кислот, вызывающих коррозию.

В верхней и нижней частях гильз с внешней стороны выполнены пояски. Они предназначены для центровки гильз в блоке за счет их плотной посадки и уплотнения стыков водяной рубашки.

Для уплотнения газового стыка гильзы с головкой цилиндров верхний буртикАгильзы выступает над плоско­стью блока на 0,05. 0,15 мм, чтобы обеспечить надежное прижатие про­кладки головки блока.

В нижней части гильзы устанавлива­ют уплотнительные термостойкие ре­зиновые кольца, которые предотвра­щают попадание в картер охлаждаю­щей жидкости из водяной рубашки.

В тракторных двигателях Д-240гильзы мокрые из легированного чугу­на, запрессованы в блок верхней час­тью. Уплотняющее резиновое кольцо установлено в проточке блока в его нижней части

Размерные группы. Для обес­печения заданного зазора междугиль­зой и поршнем гильзы подразделяют на несколько размерных групп, обозначае­мых буквами. Для тракторных двигате­лей: М — малая группа, С — средняя, Б — большая. Соответствующую букву (метку) ставят на верхнем торце. Гильзы размерных групп различаются внутрен­ним диаметром на 0,05 мм. Поршни, комплектуемые с этими гильзами, вы­бирают тех же групп.

Поршеньвоспринимает давление га­зов во время рабочего хода и передает его через палец и шатун коленчатому валу. Поршень в цилиндре движется неравномерно, в результате чего возни­кают большие силы инерции, завися­щие от массы поршня и его ускорения. Кроме механических нагрузок поршень подвергается дей­ствию высоких температур в период сгорания топлива и расширения обра­зовавшихся газов. Охлаждение поршня происходит в основном через стенки цилиндра и частично поступающим при впуске свежим зарядом воздуха или горючей смеси.

В двигателях чаще всего устанавли­вают поршни, изготовленные из крем­нистого алюминия, который достаточ­но прочен и обладает малой массой, высокой теплопроводностью и хоро­шими антифрикционными свойствами. Для повышения прочности и надежно­сти поршни подвергают термической обработке — старению.

Части поршня. В поршне раз­личают днище, уплотняю­щую часть и на­правляющую часть (юбку). Для креп­ления с поршневым пальцем в пор­шне сделаны бобышки .В днище пор­шня у дизелей выполненафигурная выемка, котораяформирует камеру сгорания. Иногда на днище предус­матривают выточки для предотвраще­ния соприкосновения клапанов с пор­шнем.

В процессе работы поршни нагрева­ются неравномерно. Чтобы компенси­ровать разную степень расширения, поршни делают овальной и конусной формы. Диаметр холодного поршня по оси бобышек на 0,14. 0,5 мм меньше его диаметра в поперечном направле­нии овальность поршня, поскольку расширение прямо пропорционально массе металла. Диаметр головки на 0,01. 0,05 мм меньше диаметра юбки конусность поршня, так как верхняя

Поршни:

а —дизеля А-41; б — карбюраторного двигателя ЗМЗ-511; в — формы камер сгорания в поршнях различ­ных двигателей; / — днище; 2—камера сгорания; 3 — уплотняющая часть; 4 — направляющая часть; 5 — свер­ление в шатуне; 6— шатун; 7— подшипник верхней го­ловки шатуна; 8— бобышка; 9— канавка под масляное кольцо; 10— палец; 11 — стопорное кольцо; 12 — канав­ки под компрессионные кольца; 13 — маслосъемное кольцо; 14— отверстия для вывода масла; I—двигатели Д-144, Д-120; II-ЯМЗ, А-41, СМД; III-Д-240

часть больше нагревается. В области бобышек иногда делают углубления (холодильники X), благодаря которым тепловое расширение поршня в этой области уменьшается.

Выше бобышек (иногда и на направ­ляющей части) выполняют канавку 9 под маслосъемное кольцо 13. Внутри нее сделаны отверстия 14 для отвода со­скребаемого кольцом со стенок цилин­дра масла внутрь поршня. На внутрен­ней стороне нижней части юбки есть прилив (магазин М), срезая металл с ко­торого подгоняют поршни по весу.

Во многих двигателях ось бобышек смещают от оси поршня на 1. 3мм. При подходе поршня к ВМТ и отходе от нее положение шатуна изменяется, что заставляет поршень оторваться от одной стенки цилиндра и с ударом прижаться к другой. Это явление назы­вают перекладкой поршня. Наличие сме­щения снижает ударный эффект.

Метки на поршне. На днище обычно выбивают следующие метки: направление установки (стрелка или надпись «Вперед»); размерная группа (см. метки гильзы); масса поршня. В отверстии бобышек краской разного цвета наносят метку размерной группы поршневого пальца.

Поршневые пальцысоединяют пор­шень с верхней головкой шатуна. Они должны быть легкими, прочными и из­носостойкими, так как во время работы подвергаются большим механическим нагрузкам (переменным по величине и направлению) и трению. Поэтому на­ружная поверхность пальца должна быть твердая, а сердцевина вязкая. Пальцы изготовляют из углеродистой и малоуглеродистой стали в виде пусто­телых труб. Наружную поверхность пальца цементируют и закаливают на глу­бину 1. 1,5 мм, а затем тщательно шли-

фуют и полируют. В основном в двига­телях рассматриваемых автомобилей применяют пальцы «плавающего» типа, которые могут поворачиваться и в верхней головке шатуна, и в бобыш­ках поршня. Это позволяет обеспечить равномерный износ пальца. Плаваю­щие поршневые пальцы фиксируются в поршне двумя стопорными кольцами. Пальцы изготовляют с высокой точ­ностью и подбирают к поршням и ша­тунам по размерным Размерную группу обычно наносят краской на внутренней повер­хности пальца.

При сборке палец, поршень и шатун комплектуют из деталей только одной группы. В холодном состоянии соедине­ние пальца с поршнем (в бобышках) должно быть с натягом, т. е. неподвиж­ное. При нагреве поршень расширяетсяи соединение становится подвижным. Во избежание задиров на сопряженных поверхностях сборку пальца с поршнем следует проводить при температуре поршня 55. 100 °С (в горячем масле).

Поршневые кольца,надеваемые на поршень, создают подвижное уплотне­ние между поршнем и цилиндром. Раз­личают компрессионные и маслосъемные поршневые кольца.

Компрессионные кольца обеспечивают создание давления в камере сгорания (компрес­сию, так как уменьшают прорыв газов из камеры сгорания в картер: верхнее кольцо — на 75 %, среднее — дополни­тельно на 20 % и нижнее — на 5 %. Эти кольца также отводят теплоту от голов­ки поршня к стенкам цилиндра.

Кольца изготавливают из специаль­ного легированного чугуна или стали. Разрез кольца, называемый замком, мо­жет быть прямым (наиболее распрост­ранен), косым или ступенчатым.

Компрессионные кольца обладают пружинящими свойствами, благодаря чему плотно прижимаются к стенке ци­линдра. Вместе с канавками поршня они образуют лабиринтное уплотнение. Для повышения уплотняющего

а —размещение колец в поршне; б—сечения компрессионных колец; в —типы замков; г — уплотняющее (Г) и на­сосное (II) действие компрессионных колец; д — типы и составные части колец; 1 — маслосъемное кольцо; 2, 3, 4— компрессионные кольца; 5—гильза цилиндра; 6— прокладка головки; 7—поршень; #—чугунное маслосъемное кольцо; 9— кольцо-скребок; 10— осевой расширитель; 11 — радиальный расширитель; 12— стальное кольцо в сборе

эффекта кольца и канавки дела­ют специального сечения. Кольцо тра­пецеидального сечения при движении поршня вниз выжимает­ся из канавки и плотно прижимается к стенке цилиндра. В кольце прямо­угольного сечения по внутренней его верхней кромке предусматривают вы­точку, что заставляет кольцо скручиваться и прижиматься нижним внешним краем к стенке ци­линдра (торсионные кольца). Выточки с внешней стороны уменьшают площадь соприкоснове­ния кольца со стенкой, что повышает давление кольца, обеспечивая плотное прижатие.

Насосное действие компрессионных колец заключается в сле­дующем. При движении поршня вниз кольцо прижимается к верхней стенке канавки. При этом соскребаемое со стенки цилиндра масло заполняет про­странство в канавке под и за кольцом. При изменении направле­ния движения (вверх) поршень прижи­мается к нижней поверхности кольца, выжимая масло в пространство над кольцом. Кольцо переме­щает эту порцию масла в верхнюю часть цилиндра. Благодаря этому эффекту масло постепенно (ход за ходом) попа­дает в камеру сгорания, где и сгорает. Чем больше износ колец, тем больше за­зоры между кольцом и канавкой порш­ня, тем заметнее данный эффект. Внеш­не это определяется по повышенному угару масла и сизому цвету дыма, выхо­дящего из системы вентиляции.

Зазор между кольцом и канавкой по высоте при сборке двигателя в холод­ном состоянии составляет 0,04. 0,2 мм. Зазор в замке должен быть 0,15. 0,8 мм. При установке колец на поршень их замки должны быть расположены по окружности на одинаковом расстоянии один от другого.

Стальные составные компрессион­ные кольца часто применяют в карбю­раторных двигателях. Эти кольца со­стоят из двух уплотняющих колец-скребков и двух расшири­телей (эспандеров) — осевого и радиального. Такие кольца хорошо прилегают к цилиндру и быстро прира­батываются.

Первое (верхнее) компрессионное кольцо работает в условиях высокой температуры, больших давлений и из­нашивается быстрее других. Наружную цилиндрическую поверхность первого кольца подвергают пористому хроми­рованию или напыливают молибденом. Пористая поверхность лучше удержи­вает смазочный материал, благодаря чему износостойкость первого кольца повышается. Остальные кольца покры­вают слоем олова для лучшей прира­ботки их к цилиндрам.

При изготовлении поршневые коль­ца подвергают сложной механической и термической обработке, что позволя­ет обеспечить наиболее выгодное рас­пределение давления внешней поверх­ности кольца на стенку гильзы, а сле­довательно, и увеличить срок службы кольца.

Маслосъемные кольца при движении поршня вниз (а также вверх) соскреба­ют излишки масла со стенок (зеркала) цилиндра и препятствуют проникнове­нию его в камеру сгорания. Затем через отверстия в стенках поршня масло по­падает внутрь последнего и далее — в картер. Эти кольца делают чугунными коробчатого сечения или стальными составными. Чугунное кольцо имеет две узкие кромки, кото­рые плотно прилегают к зеркалу ци­линдра. Между ними выполнены свер­ления или проточки, через которые масло отводится к поршню.

Составное маслосъемное кольцо ус­троено аналогично компрессионному.

В двигателях Д-144, Д-21А, Д-240 применено три компрессионных коль­ца прямоугольного сечения и два маслосъемных.

Шатун соединяет поршень с колен­чатым валом. Условия работы шату­на — большие нагрузки, изменяющиеся по величине и направлению. Шатун со­вершает сложные движения: верхняя головка вместе с поршнем движется возвратно-поступательно, нижняя го­ловка вращается вместе с шатунной шейкой коленчатого вала, стержень шатуна совершает сложное колебатель­ное движение. Он подвергается сжа­тию, изгибу и растяжению. Чтобы вы­держать такие нагрузки, шатун должен быть прочным и жестким, а для умень­шения сил инерции — легким.

Шатун штампуют из качественной хромистой стали и подвергают термо­обработке (закалке и отпуску). Его стержень имеет двутавровое сечение для увеличения жесткости.

В шатуне различают следующие час­ти: верхнюю головку, стержень и ниж­нюю головку. В верхнюю головку с за­прессованной в нее бронзовой втулкой устанавливают поршневой палец. Ниж­няя головка разрезная. Крышку ниж­ней головки крепят к стержню шатун­ными болтами. Внут­реннюю поверхность нижней головки («постель подшипников») тщательно обрабатывают вместе с присоединен­ной крышкой. Поэтому крышки и ша­туны нельзя переставлять и переворачи­вать.

Плоскости соединения крышки со стержнем шатуна также тщательно об­рабатывают. Иногда с целью более плотного прилегания на них выполняют елочные (мелкие) шлицы.

Шатунные болты изготавливают из легированной стали. Их поверхности термически обрабатывают и шлифуют. В отверстие крышки они входят с натя­гом (плотно) — призонные болты. На головках болтов выполнены лыски для стопорения болта от проворачивания при его затяжке. Гайки болтов (или болты) затягивают исключительно ди­намометрическим ключом, создавая момент 80. 100 Н • м для ди­зелей, а затем шплинтуют и стопорят. Для многих современных двигателей резьбу болтов делают самостопорящей, что не требует дополнительных уст­ройств для предотвращения самоотво­рачивания (шайб, шплинтов и др.). Это обеспечивается выбором определенно­го угла нарезки резьбы.

В верхней головке шатуна сверху выполняют сверление, по которому капли масла попадают на пары палец — втулка. В стержнях шатунов многих двигателей также имеется сверление 5 (см. рис. 4.8), по которому масло от ша­тунного подшипника подается для сма­зывания этой пары.

Метки. На боковой поверхности нижней головки шатунов и их крышках указывают номер и массу шатуна (трех­значная цифра), на верхней головке — размерную группу втулки.

Материалы: http://poznayka.org/s81912t1.html