Поршень, поршневі кільця і пальці

КОЛІНЧАСТИЙ ВАЛ І МАХОВИК

ШАТУНИ

ПОРШЕНЬ, ПОРШНЕВІ КІЛЬЦЯ І ПАЛЬЦІ

5.КОРПУС ДВИГУНА. ЦИЛІНДРИ

6.ГЕРМЕТИЗАЦІЯ КОРПУСА ДВИГУНА.САПУН

1. Конспект лекції.

Поршень. При робочому ході поршень сприймає і передає через палець шатуну силу тиску газів і, нагріваючись, відводить від них теплоту через кільця в стінки циліндра. В умовах високих температур і великих тисків на поршень діють значні навантаження сил інерції, викликані зміною швидкості руху. До того ж тертьові поверхні поршня і кілець не можна сильно змащувати, щоб не допустити потрапляння масла у камеру згоряння.

Рис.1. Поршень та його переріз.

Виготовляють поршень із легкого, але міцного алюмінієвого сплаву з високою теплопровідністю і невеликим коефіцієнтом тертя. Розрізняють чотири частини поршня: днище А (рис. 1), головку Б, юбку В і бобишки Г Днище поршня карбюраторних двигунів плоске, тому простіше у виготовленні і менше нагрівається при роботі. Днище поршня двотактних двигунів для кращого продування циліндрів випукле. В днищі поршня дизелів є виїмка - частина камери згоряння. Форма виїмки сприяє кращому перемішуванню повітря з паливом, що надходить в циліндр і повнішому його згорянню. Для поліпшення сумішоутворення камеру згоряння зміщують від осі поршня на 1-3 мм в бік форсунки, а для підвищення міцності і кращого відведення теплоти днище поршня роблять масивним і з внутрішніми ребрами.

Головка поршня має чотири (в дизелях) або три (в карбюраторних двигунах) канавки під кільця. Разом з кільцями вона служить ущільнюючою частиною поршня. В нижній канавці і під нею просвердлені отвори 5 для відведення масла, яке знімається кільцем із стінок циліндра. В головці поршня дизелів СМД-62, КамАЗ-740, СМД-18Н, Д-245; є чавунна або стальна вставка під верхнє поршневе кільце. Вона у 2—3 рази зменшує спрацювання канавки по висоті.

В приливах під головкою поршня (бобишках) зроблені отвори під поршневий палець і для підведення масла до нього, а також кільцеві канавки 3 для стопорних кілець. У поршнів деяких двигунів із зовнішнього боку бобишок виконані неглибокі виїмки — холодильники. В них нагромаджується масло, яке охолоджує бобишки. Юбка поршня направляє рух поршня в циліндрі. В дизелях А-41, Д-240, ЯМЗ-240Б і Д_{_}-144 на ній проточена канавка для п'ятого поршневого кільця. Інколи нижній торець юбки виконаний у вигляді скребка, який зчищає масло з дзеркала циліндра. Нижня потовщена частина надає їй жорсткості.

Юбка поршня деяких дизелів під бобишками укорочена. Завдяки цьому зменшується маса, а щоки колінчастого вала не чіпляються за поршень. Юбку роблять конусною або бочкоподібною, овальною в перерізі, а у карбюраторних автомобільних двигунів ще й з розрізами. Це дозволяє одержати найменший зазор між нею і стінками циліндра в холодному двигуні і запобігти заклинюванню поршня при його нагріванні.

У нагрітого під час роботи поршня форма юбки наближається до циліндричної, а зазор стає мінімальним. Розріз юбки дещо ослаблює її міцність, тому при встановленні поршня в циліндр розріз необхідно розмістити з боку найменшого тиску на циліндр. Поверхню поршня часто вкривають тонким шаром олова, щоб поліпшити його припрацювання і зменшити спрацювання в початковий період роботи. Залежно від маси, діаметра юбки і отвору під поршневий палець поршні поділяються на групи. Позначки групи проставлені на днищі поршня. На двигун ставлять поршні і циліндри однакових груп. На деяких поршнях є стрілки або інші позначення, які показують правильне розміщення поршня в циліндрі.

Поршневі кільця.. На поршні встановлено від трьох по п'яти кілець (рис. 2).

Компресійні кільця встановлені у верхній частині поршня і необхідні для ущільнення між циліндром і поршнем. Вони вільно входять в канавки поршня, але не пропускають гази з надпоршневого простору в картер, і передають теплоту від нагрітого поршня стінкам циліндра. Кільця відливають із спеціального чавуну. Зовнішній діаметр кільця, який має виріз в стику (замок), більший внутрішнього діаметра циліндра і вільно входить в канавку поршня. При встановленні поршня з кільцями в циліндр за рахунок вирізу їх стискають. Силою пружності, а також тиском газів, які проникають у канавку поршня, кільце щільно, без просвіту, прилягає до дзеркала циліндра по всьому обводу. В перерізі поршневі кільця мають різну форму (рис, 2 а).

Рис. 2. Схема дії поршневих кілець: а —переріз кілець; б —деталі складеного кільця; в —розподіл тиску газів на поршневі кільця;, г — схема насосної дії кілець; д — схема дії маслознімного кільця; 1—8 — переріз компресійних кілець; 9—14 — переріз маслоанімних кілець

Верхнє кільце 1 найбільш навантажене від тиску газів, сильно нагрівається і працює при недостатньому мащенні. Воно прямокутного перерізу і прилягає до дзеркала циліндра всією робочою поверхнею. Щоб ця поверхня кільця спрацьовувалася менше, її вкривають тонким шаром пористого хрому. Хром стійкий проти стирання, а його пори заповнюються маслом. Кільце 2 також прямокутного перерізу, але з внутрішньою виточкою чи фаскою. Опір згинанню такого кільця у верхній частині зменшується завдяки виточці. Тому при встановленні у циліндр кільце «скручується» і притискується до дзеркала циліндра нижнім ребром. При цьому краї його торця упираються у верхню і нижню площини канавки, чим усувається осьове переміщення кільця в ній, а його ущільнююча дія поліпшується., кільце 3 — прямокутне, але з невеликим нахилом робочої поверхні. Робоча поверхня кільця 4 бочкоподібної форми і хромована, тому краще ковзає по масляній, плівці дзеркала циліндра, стичні поверхні спрацьовуються менше.

Рис. 3. Компресійні кільця.

Робоча поверхня кільця 5 нахилена під кутом від 30° до 90°. У кільця 6 нахил робочої поверхні до 10°. При русі поршня вгору масляна плівка, яка є на дзеркалі циліндра, подібно клину відтискує таке кільце від поверхні тертя, а при русі поршня вниз кільце зчищає масло з цієї поверхні.

У кільці 7 є проточка на нижній робочій поверхні. Так утворюється скребок для кращого знімання масла із дзеркала циліндра. Переріз кільця 8 являє собою односторонню трапецію з нахилом до центра кільця. Трапецієвидні кільця краще прилягають до дзеркала і при появі нагару в канавках не заклинюють в них.

Під час руху поршня кільця прилягають то до верхніх, то до нижніх площин канавок і створюють цим необхідне ущільнення, яке запобігає прониканню газів у картер через канавки. Проте при цьому компресійні кільця можуть перекачувати в камеру згоряння масло, яке знімається ними із стінок циліндра: коли поршень рухається вниз (рис. 2 г), масло збирається в зазорі між кільцем і нижньою площиною канавки, а коли переміщується вгору, це масло видавлюється в зазор між кільцем і верхньою площиною канавки. Розрідження в циліндрі при такті впуску також сприяє цьому.

Маслознімне кільце встановлено нижче компресійних і запобігає надмірному надходженню масла в камеру згоряння. Воно спрямовує зібране із стінок циліндра масло в картер (рис. 2, д). Масло краще зніматиметься, якщо збільшити питомий тиск кільця на дзеркало циліндра. Для цього кільце 9 має коробчастий переріз. Сила пружності цього широкого кільця передається дзеркалу циліндра через дві вузькі робочі кромки, між якими є проточка і щілиновидні прорізи для відведення масла в картер.

В деяких двигунах тиск кільця на стінку циліндра підвищують встановленням у канавку пружного радіального розширювача. А у формі багатогранника. Замість одного кільця коробчастого перерізу в канавку ставлять два кільця 10 скребкового типу, іноді з загальним радіальним розширювачем.

Як радіальний розширювач використовують також виту пружину Б з пропущеним в неї стальним дротом.

Маслознімне кільце—збірне, складається з двох тонких з хромованими робочими кромками розрізних кілець В, розпертих осьовим Г і радіальним А розширювачами. Замість двох розширювачів А і Г іноді ставлять один тангенціальний розширювач Д.

В замках поршневих кілець, встановлених у циліндр, повинен бути зазор А для їх розширення (рис. 3) (подовження) при нагріванні. Щоб запобігти прориву газів через цей зазор, його роблять як можна меншим, а замки сусідніх кілець розводять у протилежні боки по обводу, але так, щоб вони не опинились проти бобишок поршня.

Поршневі пальці шарнірно з'єднують поршні із шатунами. Палець стальний, для полегшення порожнистий. Зовнішню його поверхню цементують на глибину 1 - 2 мм, а потім шліфують і полірують. Тому його поверхня тертя — тверда і стійка проти спрацювання, а серцевина залишається в'язкою і витримує великі ударні навантаження. У втулку головки шатуна палець вставляють з невеликим зазором, а в бобишки поршня — без зазору. Під час роботи двигуна між нагрітими бобишками і пальцем з'являється зазор, тоді палець може вільно повертатися і в шатуні, і в бобишках, тому його називають плаваючим.

Дата добавления: 2014-01-07