2.2. Подвижные детали

Поршневая группа (рис. 16) включает в себя поршень, поршневые кольца, поршневой палец с фиксирующими деталями. Поршень воспринимает усилие расширяющихся газов при рабочем ходе и передает его через шатун на кривошип коленчатого вала; осуществляет подготовительные такты; уплотняет надпоршневую полость цилиндра как от прорыва газов в картер, так и от излишнего проникновения в нее смазочного материала. Шатунно-поршневые группы различных двигателей приведены на рис. 16. Поршни. Форма и конструкция поршня, включая днище поршня и отверстие под поршневой палец, в значительной степени определяются формой камеры сгорания. Поршень состоит из головки поршня и направляющей части — юбки поршня. С внутренней стороны имеются приливы — бобышки с гладкими отверстиями под поршневой палец. Для фиксации пальца в отверстиях проточены канавки под стопорные кольца. В зоне выхода отверстий на внешних стенках юбки выполняются местные углубления, где стенки юбки не соприкасаются со стенками цилиндров. Таким образом получаются так называемые холодильники. Для снижения температуры нагрева направляющей поршня в карбюраторных двигателях головку поршня отделяют две поперечные симметричные прорези (двигатели ЗИЛ-508.10 и ЗМЗ-53.11), которые препятствуют отводу теплоты от днища. Нагрев, а следовательно, и тепловое расширение поршня по высоте неравномерны. Поэтому поршни выполняют в виде конуса овального сечения. Головка поршня имеет диаметр меньше, чем направляющая. В быстроходных двигателях, особенно при применении коротких шатунов, скорость изменения боковой силы довольно значительна. Это приводит к удару поршня о цилиндр. Чтобы избежать стуков, при перекладке поршневые пальцы смещают на 1,4—1,6 мм в сторону действия максимальной боковой силы, что приводит к более плавной перекладке и снижению уровня шума. Головка поршня состоит из днища и образующих ее стенок, в которых имеются канавки под поршневые кольца. В нижней канавке находятся дренажные отверстия для отвода масла диаметром 2,5—3 мм. Днище головки является одной из стенок камеры сгорания и воспринимает давление газов, омывается открытым пламенем и горячими газами. Для увеличения прочности днища и повышения общей жесткости головки ее стенки выполняются с массивными ребрами. Днища поршней изготовляют плоскими, выпуклыми, вогнутыми и фигурными. Форма выбирается с учетом типа двигателя, камеры сгорания, процесса смесеобразования и технологии изготовления поршней. Поршневые кольца (рис. 17) — элементы уплотнения поршневой группы, обеспечивающие герметичность рабочей полости цилиндра и отвод теплоты от головки поршня. По назначению кольца подразделяются на компрессионные — препятствующие прорыву газов в картер и отводу теплоты в стенки цилиндра, и маслосъемные обеспечивающие равномерное распределение масла по поверхности цилиндра и препятствующие проникновению масла в камеру сгорания. Изготовляются кольца из специального легированного чугуна или стали. Разрез кольца, называемый замком, может быть прямым, косым или ступенчатым. По форме и конструкции поршневые кольца дизелей делятся на трапециевидные, с конической поверхностью, с конической поверхностью и подрезом, маслосъемные, пружинящие с расширителем; поршневые кольца карбюраторных двигателей — на бочкообразные, с конической поверхностью со скосом, с подрезом; маслосъемные — с дренажными отверстиями и узкой перемычкой, составные представляют собой два стальных диска (осевой и радиальный расширители). На рис. 18 показано составное маслосъемное поршневое кольцо и его установка в головке поршня.

2.2. Подвижные детали Рис. 18. Составное маслосъемное поршневое кольцо (а) и его установка в головке поршня двигателя автомобиля ЗИЛ-130 (б): 1 — дискообразное кольцо; 2 — осевой расширитель; 3 — радиальный расширитель; 4 — замок кольца; 5 — компрессионные кольца; 6 — поршень; 7 — отверстие в канавке маслосъемного кольца Для повышения износостойкости первого компрессионного кольца, работающего в условиях высоких температур и граничного трения, его поверхность покрывают пористым хромом. На рис. 19 приведена работа компрессионных поршневых колец, а на рис. 20 — маслосъемных поршневых колец. Устанавливая на поршень поршневые кольца, необходимо следить за тем, чтобы замки соседних колец были смещ


ены один относительно другого на некоторый угол (90—180°). Поршневой палец обеспечивает шарнирное соединение шатуна с поршнем. Поршневые пальцы изготовляют из малоуглеродистых сталей. Рабочую поверхность тщательно обрабатывают и шлифуют. Для уменьшения массы палец выполняют пустотелым. Шатун (см. рис. 16) шарнирно соединяет поршень с кривошипом коленчатого вала. Он воспринимает от поршня и передает коленчатому валу усилие давления газов при рабочем ходе, обеспечивает перемещение поршней при совершении вспомогательных тактов. Шатун работает в условиях значительных нагрузок, действующих по его продольной оси. Шатун состоит из верхней головки, в которой имеется гладкое отверстие под подшипник поршневого пальца; стержня двутаврового сечения и нижней головки с разъемным отверстием для крепления с шатунной шейкой коленчатого вала. Крышка нижней головки крепится с помощью шатунных болтов.

2.2. Подвижные детали Рис. 20. Работа маслосъемных поршневых колец (сплошными стрелками показано направление движения поршня, штриховыми — масла): 1 — прорезь в поршневом кольце; 2 — поршневое кольцо; 3 — цилиндр; 4 — отверстие в поршне; 5 — отверстие в канавке поршневого кольца; 6 — поршень Шатун изготовляют методом горячей штамповки из высококачественной стали. Для смазывания подшипника поршневого пальца (бронзовая втулка) в верхней головке шатуна имеются отверстие или прорези. В двигателях марки «ЯМЗ» подшипник смазывается под давлением, для чего в стержне шатуна имеется масляный канал. Плоскость разъема нижней головки шатуна может располагаться под различными углами к продольной оси шатуна. Наибольшее распространение получили шатуны с разъемом, перпендикулярным к оси стержня. В двигателях марки «ЯМЗ», имеющим больший, чем диаметр цилиндра, размер нижней головки шатуна, выполнен косой разъем нижней головки, так как при прямом разъеме монтаж шатуна через цилиндр при сборке двигателя становится невозможным. Для подвода масла к стенкам цилиндра на нижней головке шатуна имеется отверстие. С целью уменьшения трения и изнашивания в нижние головки шатунов устанавливают подшипники скольжения, состоящие из двух взаимозаменяемых вкладышей (верхнего и нижнего). Вкладыши изготовляются из стальной профилированной ленты толщиной 1,3—1,6 мм для карбюраторных двигателей и 2—3,6 мм для дизелей. На ленту наносят антифрикционный сплав толщиной 0,25—0,4 мм — высокооловянистый алюминиевый сплав (для карбюраторных двигателей). На дизелях марки «КамАЗ» применяют трехслойные вкладыши, залитые свинцовистой бронзой. Шатунные вкладыши устанавливаются в нижнюю головку шатуна с натягом 0,03—0,04 мм. От осевого смещения и провертывания вкладыши удерживаются в своих гнездах усиками, входящими в пазы, которые при сборке шатуна и крышки должны располагаться на одной стороне шатуна. Коленчатый вал (рис. 21) воспринимает действия расширяющихся газов при рабочем ходе поршней, передаваемые шатунами, и преобразует их в крутящий момент. Кроме того, коленчатый вал обеспечивает движение поршней во время вспомогательных тактов и пуска двигателя. Коленчатые валы изготовляются штамповкой из среднеуглеродистых легированных сталей и литьем из модифицированного магнием чугуна. Коленчатый вал состоит из коренных и шатунных шеек, соединенных щеками, к которым крепятся противовесы (могут быть отлитыми как одно целое с валом) переднего конца коленчатого вала, на котором имеются посадочный поясок крепления газораспределительного зубчатого колеса и шкива. На заднем конце коленчатого вала имеется маслоотражательный гребень, маслосгонная резьба и фланец (может отсутствовать) для крепления маховика. В торце имеется гладкое отверстие под подшипник для опоры ведущего вала коробки передач. В коренных шейках для масляных каналов выполнены отверстия под углом к пустотелым шатунным шейкам, где масло дополнительно очищается под действием центробежных сил. Форма коленчатого вала определяется числом и расположением цилиндров, порядком работы и тактностью двигателя. В большинстве случаев применяют полноопорные коленчатые валы, т.е. каждая шатунная шейка расположена между коренными. Для повышения износостойкости поверхностный слой коренных и шатунных шеек подвергают закалке на глубину 3—4 мм с нагревом ТВЧ. После термической обработки шейки валов тщатель

parkers | 07.03.2009