конструкция, функции, причины износа и способы его предотвращения

Поршень двигателя – один из основных составных элементов цилиндро-поршневой группы. Он воспринимает давление газов, образующихся при сгорании топливно-воздушной смеси, а затем передает его на шатун.

Экстремальные условия эксплуатации поршней – высокие давления, инерционные нагрузки и температуры – требуют использования для их изготовления материалов с особыми параметрами:

• Высокой механической прочностью
• Хорошей теплопроводностью
• Малой плотностью
• Незначительным коэффициентом линейного расширения
• Антифрикционными свойствами
• Коррозионной устойчивостью
  

Такими свойствами обладают специальные алюминиевые сплавы, отличающиеся легкостью и термостойкостью. Реже в изготовлении поршней используются серые чугуны и сплавы стали.

Поршни могут быть литыми или коваными. Первые производятся путем литья под давлением, вторые – методом штамповки из алюминиевого сплава с небольшим добавлением кремния (около 15 %). Это значительно увеличивает их прочность и снижает степень расширения материала в диапазоне рабочих температур.

Устройство поршня

Стандартный поршень автомобильного двигателя состоит из трех основных частей: днища, поршневых колец и направляющей (юбки).

Рассмотрим каждый компонент подробнее.

Днище поршня

Форма днища зависит от типа двигателя, особенностей камеры сгорания и многих других факторов. Поршень может иметь плоское, вогнутое или выпуклое днище.

Детали с плоским днищем наиболее просты в производстве, используются как в бензиновых, так и дизельных двигателях вихрекамерного и предкамерного типа.

Поршни с вогнутым днищем свойственны для дизельных двигателей. Они обеспечивает более эффективную работу камеры сгорания, однако способствуют большему образованию отложений при сгорании топлива.

Выпуклая форма днища улучшает производительность поршня, но при этом снижает эффективность процесса сгорания топливной смеси в камере.

Днище поршня принимает на себя основную термонагрузку, в связи с чем имеет самую большую, по сравнению с другими деталями, толщину: 7-9 мм в обычных бензиновых двигателях, 11 мм – в турбомоторах, 10-16 мм – в дизельных двигателях.

Существуют также автомобили, в которых установлены поршни с толщиной днища меньше стандартной – например, в некоторых моделях Honda она составляет всего 5,5-6 мм.

Днища некоторых поршней в целях увеличения прочности, снижения вероятности перегрева и прогорания подвергаются твердому анодированию: на верхний слой алюминия накладывается керамическое покрытие толщиной 8-12 мкм.

Уплотняющая часть

К уплотняющей части поршня относятся поршневые кольца, установленные в специальных канавках. В большинстве современных двигателей используется три кольца – одно маслосъемное и два компрессионных.

Маслосъемные кольца, как следует из названия, предназначены для удаления излишков масла со стенок цилиндра и предотвращения их попадания в камеру сгорания. Для этих целей служат сквозные отверстия, расположенные по периметру кольца.

Сквозь них масло поступает внутрь поршня, а затем отводится в поддон картера двигателя.

Компрессионные кольца предотвращают попадание отработавших газов из камеры сгорания в картер. По форме они могут быть трапециевидными, коническими или бочкообразными. Некоторые виды колец оснащены пружинным расширителем.

Наибольшие нагрузки воспринимает первое (верхнее) компрессионное кольцо, поэтому для увеличения ресурса данной детали ее канавку укрепляют при помощи стальной вставки.

Диаметр уплотняющей части поршня меньше диаметра его направляющей части. Это связано с неодинаковым нагревом этих зон – в районе колец он больше. Минимальный диаметр жарового пояса позволяет избежать задиров и заклинивания колец в канавках.

Качество колец имеет огромное значение для уплотнения поршня. В этом отношении чугунные маслосъемные кольца намного надежнее составных, так как при их установке возникает меньше ошибок.

Направляющая часть

Направляющая (тронковую) часть поршня называют юбкой. С внутренней стороны она имеет бобышки, в которых находится отверстие под поршневой палец.

Нижняя кромка юбки предназначена для расточки и подгонки поршня. На ней имеется специальный буртик, с внутренней стороны которого в процессе механической обработки снимается часть металла.

В местах отверстий под поршневой палец с наружной части юбки вырезаются специальные углубления, вследствие чего стенки этих зон не взаимодействуют со стенками цилиндра, образуя так называемые «холодильники».

Стенки юбки предназначены для восприятия бокового давления. Естественно, что трение поршня о стенки цилиндра и нагрев обеих деталей при этом увеличивается.

Чтобы обеспечить свободное перемещение поршня в цилиндре, между юбкой и стенками гильзы предусмотрен зазор. Его величина зависит от линейного расширения металла поршня и цилиндра при нормальной работе двигателя. При слишком маленьком зазоре возникает перегрев, грозящий образованием задиров на поверхностях и заклиниванием поршня в цилиндре. Большой зазор также не рекомендован, так как поршень при этом не выполняет своих уплотняющих свойств.

Многие автопроизводители еще на этапе производства поршней наносят на юбки специальные антифрикционные покрытия. Это позволяет защитить их поверхности от преждевременного износа и облегчить приработку.

В последнее время большую популярность не только в промышленности, но и в частном использовании приобрело антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС. Оно предназначено не только для поршней, но и для других деталей двигателя: коренных подшипников коленчатого вала, втулок пальцев, распредвалов, дроссельной заслонки.

Данное покрытие эффективно снижает износ и трение, предотвращает скачкообразное движение сопряженных поверхностей, появление на них задиров и заклинивание поршня в цилиндре.

Средство устойчиво к длительному воздействию моторного масла, сохраняет работоспособность двигателя в режиме масляного голодания.

Полимеризация покрытия MODENGY Для деталей ДВС возможна как при комнатной температуре (за 12 часов), так и при нагреве до +200 °С (за 20 минут).

Удобная аэрозольная упаковка с тщательно настроенными параметрами распыления упрощает процесс нанесения состава.

Перед использованием покрытия производитель рекомендует провести предварительную подготовку деталей Специальным очистителем-активатором MODENGY. Это гарантирует отличную адгезию материала и его долговременную работу.

MODENGY Для деталей ДВС и Специальный очиститель-активатор MODENGY доступны в одном наборе. Поэтапное использование этих средств не требует особых навыков и дополнительного оборудования.

Причины износа поршней

При ежедневной эксплуатации транспортного средства двигатель работает стабильно лишь до определенного момента. Поршни, как и любые другие элементы двигателя, подвержены износу и возникновению неисправностей.

О некорректной работе поршневой группы свидетельствуют:

• Повышенный расход моторного масла и топлива
• Выделение из выхлопной трубы синего дыма
• Нестабильная работа двигателя на холостых оборотах (вибрация рычага КПП)
• Снижение мощности двигателя и т. д.
• Нагар на свечах зажигания

При демонтаже ЦПГ могут наблюдаться проблемы, требующие срочного решения и определения причин.

Так, задиры на днище поршня возникают вследствие его перегрева, к которому, в свою очередь, могли привести нарушения процесса сгорания топливно-воздушной смеси, деформация или засорение масляной форсунки, установка поршней неправильного размера и параметров, неисправности в системе охлаждения.

Следы от ударов на днище свидетельствуют о слишком большом выступе детали, неправильной посадке клапана, отложениях масляного нагара, неподходящем уплотнении ГБЦ и др. проблемах.

К появлению трещин на днище приводят недостаточная компрессия в цилиндрах, плохое охлаждение поршня, неисправность впрыскивающей форсунки.

Поршневые кольца могут повреждаться вследствие неправильной установки поршней. В таких случаях кольца подвергаются вибрации и сильному износу в области канавок.

Радиальный износ поршней возникает вследствие избыточного количества топлива в камере сгорания: из-за сбоев в приготовлении смеси, нарушения процесса сгорания, недостаточного давления сжатия, неправильного размера выступов поршней.

Осевой износ происходит в результате загрязнения поршней продуктами износа, образующимися во время приработки двигателя.

Повреждения юбки поршня могут возникать по многим причинам. Например, вследствие ассиметричного пятна контакта, которое вызвано скручиванием и/или деформацией шатуна, большим люфтом шатунного подшипника.

Задиры, расположенные под углом, образуются из-за слишком тесной посадки поршней, ошибок при монтаже шатуна горячим прессованием, недостаточной смазки при первом пуске двигателя.

Поверхности юбки подвергаются усиленному трению из-за переобогащения топливно-воздушной смеси, ее недостаточного сжатия, неисправности пускового устройства холодного двигателя, перебоев в зажигании и т. д.

Основной причиной выхода из строя гильз является кавитация, вызванная недостаточным охлаждением, применением некачественной охлаждающей жидкости, неправильной или неточной посадкой гильз цилиндров, а также использованием неподходящих уплотнительных колец с круглым сечением.

Блестящие места в верхней части цилиндра – не что иное как масляный нагар. Он возникает вследствие неисправности некоторых деталей и проникновения масла вместе с газами во всасывающий тракт.

Возникновение вышеописанных проблем, особенно в комплексе, требует серьезного внимания и безотлагательных действий. Промедление в таких случаях грозит дорогостоящим ремонтом или полной заменой двигателя.

Поршень двигателя внутреннего сгорания: устройство, назначение, принцип работы — Autodromo

Поршень – ключевая деталь КШМ цилиндрической формы, которая предназначена для трансформации топливной энергии в механическую работу автомобильного двигателя.

Содержание

Поршень выполняет ряд важных функций:

• обеспечивает передачу механических усилий на шатун;
• отвечает за герметизацию камеры сгорания топлива;
• обеспечивает своевременный отвод избытка тепла из камеры сгорания

Работа поршня проходит в сложных и во многом опасных условиях – при повышенных температурных режимах и усиленных нагрузках, поэтому особенно важно, чтобы поршни для двигателей отличались эффективностью, надежностью и износостойкостью. Именно поэтому для их производства используются легкие, но сверхпрочные материалы – термостойкие алюминиевые или стальные сплавы. Поршни изготавливаются двумя методами – литьем или штамповкой.

Конструкция поршня

Поршень двигателя имеет достаточно простую конструкцию, которая состоит из следующих деталей:

1. Головка поршня ДВС
2. Поршневой палец
3. Кольцо стопорное
4. Бобышка
5. Шатун
6. Юбка
7. Стальная вставка
8. Компрессионное кольцо первое
9. Компрессионное кольцо второе
10. Маслосъемное кольцо

Конструктивные особенности поршня в большинстве случаев зависят от типа двигателя, формы его камеры сгорания и типа топлива, которое используется.

 

Днище

Днище может иметь различную форму в зависимости от выполняемых им функций – плоскую, вогнутую и выпуклую. Вогнутая форма днища обеспечивает более эффективную работу камеры сгорания, однако это способствует большему образованию отложений при сгорании топлива. Выпуклая форма днища улучшает производительность поршня, но при этом снижает эффективность процесса сгорания топливной смеси в камере.

Поршневые кольца

Ниже днища расположены специальные канавки (борозды) для установки поршневых колец. Расстояние от днища до первого компрессионного кольца носит название огневого пояса.

Поршневые кольца отвечают за надежное соединение цилиндра и поршня. Они обеспечивают надежную герметичность за счет плотного прилегания к стенкам цилиндра, что сопровождается напряженным процессом трения.  Для снижения трения используется моторное масло. Для изготовления поршневых колец применяется чугунный сплав.

Количество поршневых колец, которое может быть установлено в поршне зависит от типа используемого двигателя и его назначения. Зачастую устанавливаются системы с одним маслосъемным кольцом и двумя компрессионными кольцами (первым и вторым).

Маслосъемное кольцо и компрессионные кольца

Маслосъемное кольцо обеспечивает своевременное устранение излишков масла с внутренних стенок цилиндра, а компрессионные кольца –  предотвращают попадания газов в картер.

Компрессионное кольцо, расположенное первым, принимает большую часть инерционных нагрузок при работе поршня.

Для уменьшения нагрузок во многих двигателях в кольцевой канавке устанавливается стальная вставка, увеличивающая прочность и степень сжатия кольца. Кольца компрессионного типа могут быть выполнены в форме трапеции, бочки, конуса, с вырезом.

Маслосъемное кольцо в большинстве случаев оснащено множеством отверстий для дренажа масла, иногда – пружинным расширителем.

Поршневой палец

Это трубчатая деталь, которая отвечает за надежное соединение поршня с шатуном. Изготавливается из стального сплава. При установке поршневого пальца в бобышках, он плотно закрепляется специальными стопорными кольцами.

Поршень, поршневой палец и кольца вместе создают так называемую поршневую группу двигателя.

Юбка

Направляющая часть поршневого устройства, которая может быть выполнена в форме конуса или бочки. Юбка поршня оснащается двумя бобышками для соединения с поршневым пальцем.

Для уменьшения потерь при трении, на поверхность юбки наносится тонкий слой антифрикционного вещества (зачастую используется графит или дисульфид молибдена). Нижняя часть юбки оснащена маслосъемным кольцом.

Обязательный процесс работы поршневого устройства – это его охлаждение, которое может быть осуществлено следующими методами:

• разбрызгиванием масла через отверстия в шатуне или форсункой;
• движением масла по змеевику в поршневой головке;
• подачей масла в область колец через кольцевой канал;
• масляным туманом

Уплотняющая часть

Уплотняющая часть и днище соединяются в форме головки поршня. В этой части устройства расположены кольца поршня – маслосъемное и компрессионные. Каналы для колец имеют небольшие отверстия, через которые отработанное масло попадает на поршень, а затем стекает в картер двигателя.

В целом поршень двигателя внутреннего сгорания является одной из самых тяжело нагруженных деталей, который подвергается сильным динамическим и одновременно тепловым воздействиям. Это накладывает повышенные требования как к материалам, используемым в производстве поршней, так и к качеству их изготовления.

Юбка поршня, поршневой шток и поршень

ByMohit 25 мая 2019 г. 7 октября 2019 г. Главный двигатель

Поршень — важная часть камеры сгорания морского двигателя, которая преобразует силу газа в механическую энергию за счет возвратно-поступательного движения.

Юбка поршня, шток поршня и тронковый поршень — это три компонента поршня судовых дизельных двигателей. В этой статье мы узнаем о каждом из них.

Обычно используются два типа поршней:

• Поршень крейцкопфа: Состоит из головки поршня, юбки поршня и штока поршня (используется в больших двухтактных двигателях), который соединен с крейцкопфом для передачи боковой тяги на конструкция двигателя

• Магистральный поршень: Состоит из поршня с удлиненной юбкой для поглощения боковых усилий и прикрепленного к шатуну вращающимся подшипником с малым концом (используется в небольших 4-тактных судовых двигателях).

Юбки поршня

Юбка поршня устанавливается как на двухтактные, так и на четырехтактные двигатели. Он имеет различную функцию для разных двигателей. В двухтактных двигателях с большой крейцкопфом и прямоточной продувкой эти юбки имеют короткую длину и служат направляющей и стабилизируют положение поршня внутри гильзы. Как правило, изготавливается из чугуна. Диаметр юбки обычно делают немного больше диаметра поршня. Это делается для предотвращения повреждения поверхности гильзы из-за движения поршня.

Кольца из мягкой бронзы также устанавливаются на юбки поршней. Эти бронзовые кольца помогают при обкатке двигателя, когда двигатель новый, и при необходимости их можно заменить.

В двухтактных двигателях с петлевой или перекрестной продувкой юбки немного больше, поскольку они помогают закрывать продувку и выпускные отверстия в гильзе.

Материал юбки:

Обычно изготавливается из чугуна с шаровидным графитом, обладающего следующими свойствами:

• Самосмазывающийся
• Превосходная износостойкость

Компенсационное кольцо поршня: Кольцо из мягкой бронзы со свинцом, устанавливаемое в юбку поршня. Имеют следующий функционал:

• Обладает низкими фрикционными характеристиками
• помощь при обкатке двигателя, когда двигатель новый и при необходимости можно заменить
• Предотвращает прямой контакт высокотемпературной стенки (верхней части) поршня с гильзой

В четырехтактных или тронковых двигателях юбка имеет приспособление для поршневого пальца, который передает мощность от поршня к поршневому пальцу или верхнему концевому подшипнику. Поскольку в четырехтактных двигателях нет направляющих крейцкопфа, эти юбки помогают передавать боковую нагрузку, создаваемую шатуном, на стенки гильзы.

Осмотр – При осмотре юбки поршня необходимо проверить следующее:

• Нагар
• Знак износа и трения
• Задиры на компенсационном кольце
• Проверить бобышку поршневого пальца на наличие трещин и/или деформации в юбке поршня ствола

Поршневые штоки

Поршневые штоки обычно используются в больших двухтактных двигателях. Поршневые шатуны помогают передавать мощность, производимую в камере сгорания, на траверсу и ходовую часть двигателя.

Длина этих стержней зависит от длины хода двигателя и конструкции производителя. Верхний конец штока фланцевый или прикреплен к нижней части поршня, а нижний конец соединяется с траверсой.

Шток поршня проходит через поршневой сальник или сальник, поэтому шток должен иметь гладкую рабочую поверхность и низкий коэффициент трения.

Важная функция штока поршня:

• Сила газа, действующая на верхнюю часть днища поршня, передается на шток поршня с помощью внутреннего механизма, что позволяет избежать деформации кольцевого ремня.
• Для охлаждения поршня штоки состоят из двух сквозных концентрических отверстий. Эти отверстия предназначены для подачи и возврата охлаждающего масла.

Материал штока поршня:

Кованая сталь используется для изготовления штока поршня, который имеет следующие свойства:

• Более высокая прочность, чем литая сталь
• Лучшее качество поверхности

Осмотр – При осмотре поршневого штока необходимо проверить следующее:

• Следы износа и потертостей на сальниковой коробке
• Царапина или вмятина из-за неправильного обращения
• Округлость штока в различных положениях
• Блеск поверхности штока поршня (шероховатость поверхности измеряется в рупиях)

Поршень ствола

Поршень ствола — это термин, обычно используемый для поршней в четырехтактных среднеоборотных двигателях. Эти поршни имеют композитную конструкцию, состоящую из тонкостенной головки поршня из легированной стали и юбки из алюминиевого сплава. Эти поршни имеют легкую, прочную и жесткую конструкцию и способны противостоять высоким температурам и коррозии.

Поршень откован, а внутри предусмотрено пространство для размещения охлаждающих полостей, что осуществляется охлаждающим маслом. Юбка состоит из места для поршневого пальца, передающего усилие на шатун. Юбка также помогает передавать боковую тягу, создаваемую шатуном.

Поршень состоит из кольцевых канавок для установки поршневых колец. Посадка поршневых колец закалена и покрыта хромом для уменьшения износа. Верхняя поверхность короны может быть утоплена, чтобы обеспечить зазор для впускных и выпускных клапанов. Компрессионные кольца устанавливаются в коронку и обычно имеют плазменное покрытие, в то время как другие кольца имеют хромированное покрытие. Маслосъемное кольцо установлено в верхней части юбки поршня.

Поскольку шток не используется, высота двигателя значительно уменьшается при использовании тронкового поршня, но нет разделения между гильзой/поршнем в сборе и картером, что может привести к загрязнению в случае продувки.

Материал: Торцевой поршень состоит из днища поршня и удлиненной юбки.

• Корона изготовлена ​​из жаропрочного сплава кованой стали с добавлением хрома, никеля и молибдена для обеспечения термостойкости и коррозионной стойкости без ущерба для прочности
Юбка
• изготовлена ​​из чугуна с шаровидным графитом или кованого кремний-алюминиевого сплава, преимущество которого состоит в том, что он легкий, с низкой инерцией, что снижает нагрузку на подшипник.

 

Как работают поршни: типы, функции и механизмы

Что такое поршень?

A Поршень является важной частью поршневых двигателей, поршневых насосов, газовых компрессоров, гидравлических и пневматических цилиндров, а также других подобных устройств.

Это компоненты камеры сгорания судового дизельного двигателя, которые преобразуют силы выхлопных газов в механическую энергию посредством возвратно-поступательного движения.

Часть дизельного двигателя, образующая нижнюю часть камеры сгорания.

С точки зрения моряка,

Поршень — это часть судового дизельного двигателя, которая образует нижнюю часть камеры сгорания, а также помогает передавать энергию, вырабатываемую в камере сгорания двигателя, внешней части двигателя через коленчатый вал. где его можно направить для ценных целей, таких как вращение гребного винта в морской воде для движения корабля или для запуска генератора переменного тока для производства электроэнергии в случае небольшой установки.

В целом можно сказать, что

Это диск или цилиндрическая часть, плотно прилегающая и перемещающаяся внутри цилиндра либо для сжатия, либо для перемещения жидкостей, собранных в цилиндре, таких как воздух или вода, или для преобразования энергии, поставляемой жидкостью, поступающей или расширяющейся внутри цилиндра. , таких как сжатый воздух, взрывоопасные газы или пар, в прямолинейное движение, обычно преобразуемое во вращательное движение с помощью шатуна.

Разница между двухтактным и четырехтактным двигателем

Какова функция поршня?

Как известно, это подвижный и неотъемлемый компонент двигателя внутреннего сгорания, заключенный в гильзу цилиндра и выполненный газонепроницаемым уплотнением поршневыми кольцами.

1. Используется для герметизации камеры сгорания (гильзы цилиндра) двигателя внутреннего сгорания, чтобы сгорание происходило внутри закрытых помещений. (Как мы знаем, он образует нижнюю часть камеры сгорания)

2. Передача сил/энергии

A. В двигателе внутреннего сгорания его цель состоит в том, чтобы передать силу от расширения газа в цилиндра к коленчатому валу через поршневой шток и/или шатун. или (перевод химической энергии, полученной при сгорании газов, в механическую энергию коленчатого вала.)

B. В некоторых двигателях (двухтактный двигатель) поршень часто служит клапаном, закрывая и открывая порты цилиндра.

C. В поршневых насосах функция обратная. Силы и энергия от коленчатого вала передаются поршню для сжатия и вытеснения жидкости в цилиндре.

Что делает поршень?

Используется для передачи химической энергии коленчатому валу через шатун, образует нижнюю часть камеры сгорания, уплотняет гильзу цилиндра и передает тепло гильзе через поршневые кольца.

Как известно, в любом дизельном двигателе внутреннего сгорания происходят четыре процесса: всасывание, сжатие, расширение и нагнетание. Эти четыре процесса в дизельном двигателе выполняются с помощью поршня.

Таким образом, можно сказать, что он помогает при сгорании топлива.

Как работает поршень?

Здесь мы подробно объясним, как работает поршень как в 2-тактном, так и в 4-тактном двигателе.

В 4-тактном двигателе

1. Всасывание : — Когда поршень движется вниз, впускной клапан открывается и позволяет поступать наддувочному воздуху и происходит впрыск топлива.

2. Сжатие : – За счет вращения коленчатого вала поршень движется вверх (впуск и выпуск закрыты) для сжатия топливно-воздушной смеси. Когда температура достигает точки воспламенения, происходит сгорание топлива.

3. Мощность/Расширение: – Когда происходит сгорание, газ расширяется и движется вниз.

4.Выхлоп : – Это заключительный этап, на котором из-за вращения коленчатого вала поршень движется вверх (выпускной клапан открыт). Он вытесняет газы в выпускной коллектор.

Таким образом, весь процесс сгорания происходит непрерывно (100 или 1000 раз в минуту)

Двухтактный двигатель

В двухтактном двигателе весь процесс сгорания завершается за два такта.

1. Всасывание/сжатие:- Поршень сконструирован таким образом, что при его движении происходит всасывание и одновременное сжатие топливно-воздушной смеси.

2. Мощность / Выхлоп:- В этом такте поршень опускается вниз и одновременно выталкивает выхлопные газы в выпускной коллектор.

Все части дизельного двигателя

Площадь кровати

A -Frame

Tie -Bolt

Крышка цилиндров

Liner Liner

PIN -штифт

Подключающий штур Различные типы поршня?

Как правило, существует два типа расположения поршней для двигателей внутреннего сгорания.

1. Поршень крейцкопфа: — Он состоит из короны, юбки и поршневого штока, соединенного с крейцкопфом и используемого для передачи боковой тяги на конструкцию двигателя.

В больших двухтактных двигателях за счет движения шатуна создается две силы

a. Осевой

б. Поперечный

Таким образом, большие тихоходные дизельные двигатели требуют дополнительной поддержки боковой силы/тяги на поршне.

В этих двигателях обычно используются поршни с крейцкопфом.

2. Поршень магистрального типа: — Состоит из удлиненной юбки поршня для поглощения боковых усилий и соединен с Con. стержень вращающимся подшипником с малым концом.

По отношению к их диаметру магистральные поршни длинные. Они работают как поршневые, а также как цилиндрические крейцкопфы. Существует также боковая сила, которая взаимодействует со стенкой цилиндра вдоль поршня, поскольку шатун изгибается на протяжении большей части своего вращения. Чтобы поддержать это, помогает более длинный поршень.

Отличительной особенностью большинства тронковых поршней, особенно дизельных двигателей, помимо колец между поршневым пальцем и головкой, является то, что они имеют канавку для маслосъемного кольца ниже поршневого пальца.

На основе формы короны она делится на

1. Тип плоского поршня:- Корона с плоской поверхностью очень проста и проста в изготовлении. Это в основном используется в бензиновом двигателе. Он редко используется в дизельных двигателях с искровым зажиганием.

2. Подбарабанье: — Этот тип поршней имеет вогнутую конструкцию днища. В основном используется в дизельных двигателях.

3. Выпуклая:- Выпуклая верхняя часть поршня двигателя имеет приподнятую шарообразную форму, которая обладает высокой мощностью. Это может улучшить процесс газообмена и действовать как направляющая функция. В двухтактных бензиновых двигателях мотоциклов обычно используется поршень двигателя с выпуклым верхом.

Материалы, используемые для строительства

Используемые материалы должны обладать такими же свойствами, что и гильзы и крышки цилиндров.

1. Жесткость, чтобы выдерживать высокое давление:- Головка должна выдерживать высокую газовую нагрузку и передавать усилие от нее на шток поршня.

2. Более высокая механическая прочность и более высокая усталостная прочность: — Должен иметь длительный срок службы, чтобы выдерживать колебания механических и термических нагрузок; его поверхность подвергается воздействию очень горячих продуктов сгорания, за которыми быстро следует холодный продувочный воздух во время каждого цикла двигателя.

3. Низкий коэффициент расширения: металл должен выдерживать высокие температуры
ползучесть, коррозия и эрозия; и легко проводят тепло для охлаждения, но имеют ограниченное тепловое расширение
, так что рабочие зазоры сохраняются с гильзой и поршневыми кольцами
.

4. Высокие свойства поверхности, т.е. твердость и антикоррозийность.

5. Юбка правильной формы, обеспечивающая равномерную опору в рабочих условиях.

6. Бесшумная работа.

Используемый материал: —

Материалы и конструкция зависят от мощности двигателя, размера, скорости и топлива.

Наиболее часто используемые материалы:

1. Чугун

2. Алюминиевые сплавы

1. Чугун используется для двигателей средней мощности, скорость поршня которых ниже 6 м/с.

Чугун также используется для поршня. Чугун является универсальным материалом первых лет, так как обладает отличной износостойкостью, коэффициентом расширения и общей пригодностью в производстве.

2. Алюминиевые сплавы применяются для тех двигателей, у которых скорость поршня более 6 м/с.

Но из-за уменьшения веса возвратно-поступательных частей использование алюминия для поршня было необходимо. Для получения равной прочности необходима большая толщина металла, при этом теряется преимущество легкого металла. Алюминий уступает чугуну по прочности и износостойкости, а его больший коэффициент расширения требует большего зазора в цилиндре, чтобы избежать риска заедания.

Теплопроводность алюминия примерно в три раза выше, чем у чугуна, и это в сочетании с большей толщиной, необходимой для прочности, позволяет поршню из алюминиевого сплава работать при гораздо более низких температурах, чем поршень из чугуна (от 200°C до 250°C). °С по сравнению с 400–450 °С).

В результате на нижней стороне поршня не образуется обугленное масло, а значит, картер остается чистым. Это свойство алюминия охлаждать ход теперь признано столь же ценным, как и его легкость. Поршни иногда делают толще, чем это необходимо для прочности, чтобы улучшить охлаждение.

Из каких частей состоит поршень?

Элементы поршня включают следующее:

1. Головка или головка
2. Ленты
3. Кольцевые канавки
4. Отверстие для масла
5. Разделительное переборочное кольцо
6. Отверстие для поршневого или поршневого пальца
7. Юбка поршня

1. Головка или головка

Также известна как головка поршня или купол. Эта часть непосредственно контактирует с дымовыми газами. В результате он нагревается до очень высоких температур. Во избежание плавления для этого используются специальные сплавы, в том числе стальной сплав.

Обычно головка поршня имеет каналы и полости. Они помогают создать завихрение, улучшающее сгорание. В различных двигателях используются разные типы головок поршней. Объяснения вариациям разные. Выбранная конфигурация короны или головки зависит от множества факторов, таких как ожидаемая производительность и тип двигателя.

  Головка  – это верхняя поверхность (ближайшая к головке блока цилиндров) поршня, которая подвергается воздействию огромных сил и нагрева во время нормальной работы двигателя.

Головка поршня Функции

Головка поршня образует поверхность, которая поглощает давление, температуру и другие напряжения расширяющихся газов. Целью этого является:-

• Создание завихрения для равномерного сгорания и регулирования детонации.
• Выступает в качестве теплового барьера между камерой сгорания и нижними частями поршня.
• Сдерживание давления в результате детонации в цилиндре.
• Преобразуйте давление, создаваемое в такте зажигания, в направленную вниз силу – передайте эту силу на шток поршня.
• Поддерживать волны давления, возникающие из-за случайных ударов.

2. Площадки:- Площадки под кольца представляют собой две параллельные поверхности канавки колец, которые действуют как уплотняющая поверхность поршневого кольца.

По окружности верхней части поршня прорезаны канавки для установки поршневых колец. Полосы между канавками известны как «площадки». Функция земель состоит в том, чтобы поддерживать кольца против давления газа.

Ленты выполняли работу по направлению колец так, чтобы они свободно вращались в круговом направлении. Поддерживающие перемычки передают силу взрыва непосредственно от короны к бобышкам поршневого пальца. Ленты снимают большие нагрузки с кольцевых канавок.

3. Кольцевые канавки:- Кольцевая канавка представляет собой углубление, используемое для удержания поршневого кольца, расположенное по периметру поршня.

4. Поршневые кольца:- Поршневые кольца представляют собой части разъемных колец, которые размещаются в углублении поршня. В обычном автомобильном двигателе обычно 3 поршневых кольца. Количество варьируется, также может быть одно кольцо на поршень. Поля поршневых колец — это области или поверхности между этими кольцами. Канавки для крепления колец созданы для сохранения положения поршневого кольца, и вы можете услышать что-то вроде конического домика.

Разъёмная конструкция поршневого кольца имеет ряд преимуществ. Это обеспечивает пружинное действие, которое помогает кольцам поддерживать правильный зазор поршневых колец. Разрез также облегчает установку поршневого кольца. Чтобы обеспечить постоянную пружинистость при нагревании, нагрузке, давлении и других условиях, производители предпочитают детали из чугуна или стали в качестве материала для поршневых колец.

Назначение поршневых колец

Основная функция поршневых колец заключается в герметизации камеры сгорания и контроле/регулировании используемого смазочного масла. Кольца также не выполняют работу по отводу тепла к гильзе цилиндра. Как мы упоминали ранее, в большинстве двигателей транспортных средств используются три кольца; два верхних компрессионных кольца и одно нижнее маслосъемное кольцо. Для лучшего понимания различные кольца объясняются ниже.

• Компрессионное   кольцо – Это кольцо устанавливается сверху и ближе всего к камере сгорания. Его также называют уплотнительным или газовым или прижимным кольцом. Это кольцо предотвращает утечку продуктов сгорания в картер. Это кольцо также способствует передаче тепла от поршня к стенкам гильзы цилиндра.
• Скребок / Грязесъемник   Кольцо – Скребок расположен между компрессионным и маслосъемным кольцами. Оно имеет коническую поверхность и выполняет функцию обоих колец: уплотнения камеры сгорания и стирания масла со стенок поршневого цилиндра.
• Масло   Контрольное   Кольцо – Масло Контрольное кольцо является нижним кольцом и состоит из двух тонких поверхностей с отверстиями по всему периметру. Прорези на этом кольце позволяют маслу стекать обратно в поддон. Как следует из названия, функция маслосъемного кольца заключается в удалении излишков масла со стенок цилиндра. Это делается, когда поршни работают вперед и назад.

Поршневой палец или поршневой палец: –

Отверстие для поршневого пальца  – это отверстие сбоку поршня, перпендикулярное ходу поршня, в которое вставляется поршневой палец.

Штифт поршня представляет собой полый вал, который используется для соединения малого конца шатуна.

Известен как поршневой штифт или поршневой штифт. Поршневой палец представляет собой полый или сплошной стержень в части юбки. Шток поршня поворачивается на этом штифте, удерживаемом во втулке поршневого кольца. Для обеспечения прочности на растяжение поршневые пальцы обычно изготавливаются из легированной стали и обрабатываются, чтобы соответствовать поршневому подшипнику. Через отверстия внутри шатуна масло поступает на поршневой палец, способствуя уменьшению трения.

Поршневой палец в сборе и способы крепления различаются. Их можно разделить на 3 конструкции:

1. Свободно вращающиеся как в поршне, так и в шатуне,

2. Зажимные на шатуне и

3. Жестко закрепленные на бобышках поршня.

Поршневой палец / поршневой палец Функции

Поршневой палец образует соединение или точку поворота шатуна и поршней. Он обеспечивает поддержку подшипников, а также помогает поршням работать должным образом. Другими словами, поршневой палец облегчает возвратно-поступательное движение поршней.

Как мы уже видели, поршневой палец/поршневой палец крепятся тремя способами на узел поршня. Это приводит к следующим типам штифтов.

• Стационарные / фиксированные   штифт – этот тип штифта прикрепляется к бобышкам поршня с помощью винта, и затем шток поршня поворачивается на штифте.
• Semi   плавающий — этот тип пальца крепится к шатуну посередине, и его концы пальца свободно перемещаются внутри поршневого подшипника и у бобышек.
• Полный   Плавающий — В этом узле пальца палец не прикреплен к шатуну пальца или поршня. Вместо этого он фиксируется заглушками, зажимами или стопорными кольцами, прикрепленными к бобышкам поршня. В этом случае штифт может колебаться как на бобышках, так и на стержне.

Юбка поршня:- Юбка – это часть поршня, ближайшая к коленчатому валу, которая помогает поршню выравниваться при движении в отверстии цилиндра.

В некоторых юбках вырезаны профили для уменьшения массы поршня, а также для обеспечения зазора для вращающихся противовесов коленчатого вала.

Юбка устанавливается на оба двигателя, т.е. на 2-тактные и 4-тактные двигатели. Но у него разные функции для разных двигателей.

В двухтактных двигателях с большой крейцкопфом и прямоточной продувкой юбки имеют короткую длину и служат направляющей и стабилизируют положение поршня внутри гильзы цилиндра.

Юбка обычно изготавливается из чугуна.

Примечание: Диаметр юбки обычно немного больше диаметра поршня. Это делается для предотвращения повреждения поверхности гильзы из-за движения поршня. На юбке также установлены бронзовые кольца. Эти бронзовые кольца на юбке помогают при обкатке двигателя внутреннего сгорания, когда двигатель новый и его можно заменить. по потребности.

В 2-тактных двигателях с петлевой или перекрестной продувкой / расположением юбки немного больше. Это связано с тем, что они помогают закрывать продувку и выпускные отверстия в гильзе цилиндра.

В 4-тактных или тронковых поршневых двигателях юбка имеет приспособление для поршневого пальца, который передает мощность от поршня к поршневому пальцу или верхнему концевому подшипнику. В магистральном типе траверсы отсутствуют, и эти юбки помогают передавать боковую нагрузку, создаваемую шатуном, на стенки гильзы цилиндра.

Существует два основных типа юбок поршня:

• Полная юбка

Полная юбка также известна как сплошная юбка. Полная юбка имеет трубчатую форму и обычно используется в двигателях внутреннего сгорания больших автомобилей. например, двухтактный морской дизельный двигатель.

• Юбка тапочка

Юбка тапочка используется на поршневых мотоциклах и некоторых автомобилях. У него срезана часть юбки, чтобы остались только поверхности на задней и передней стенках цилиндра. Преимущество этого типа юбки заключается в том, что она помогает снизить вес и свести к минимуму площадь контакта/соприкосновения между стенкой цилиндра и поршнем.

8. Шток поршня:-

Зазор поршня

Диаметр поршня обычно меньше диаметра цилиндра. Пространство между цилиндром и стенкой цилиндра называется зазором поршня.

Или

Зазор поршня — это зазор или зазор между поршнем и металлическим цилиндром, чтобы избежать повреждения из-за чрезмерного расширения поршня при нагреве во время сгорания. Он также известен как зазор между поршнем и отверстием.

Допуск необходим по следующим причинам

1. Обеспечивает пространство для пленки смазки между поршнем и стенкой цилиндра для уменьшения трения.
2. Предотвращает заклинивание поршня: из-за очень высокой рабочей температуры поршень и блок цилиндров расширяются. Цилиндр охлаждается быстрее, чем поршень, поэтому должен быть обеспечен достаточный зазор для расширения поршня, в противном случае произойдет заедание поршня.
3. При отсутствии зазора между поршнем и цилиндром поршню будет трудно совершать возвратно-поступательные движения в цилиндре
4. Как правило, поршень изготовлен из литого алюминиевого сплава для обеспечения хорошей теплопроводности. При нагревании алюминий расширяется больше, чем металлический цилиндр. Таким образом, правильный зазор поршня необходим для обеспечения свободного движения поршня в цилиндре.

Зазор поршня зависит от размера отверстия цилиндра и металла, используемого в поршне. Но обычно это от 0,025 мм до 0-100 мм. В процессе эксплуатации этот зазор заполняется маслом, так что поршень и кольца двигаются на масляных пленках.

Если зазор слишком мал, произойдет потеря мощности из-за чрезмерного трения, сильного износа и возможного заедания поршня в цилиндре.

• поршень будет заклинивать внутри цилиндра при большем расширении
• поршень станет слишком тугим в цилиндре, что приведет к чрезмерным потерям на трение
• поршень может повредить стенку цилиндра

Если зазор слишком большой вперед и назад очень свободно, что приводит к детонации двигателя и может даже повредить юбку поршня

большой зазор может также снизить уплотняющие свойства компрессионных колец для герметизации камеры сжатия.

Если зазор поршня слишком велик, произойдет стук поршня. Стук поршня означает внезапный наклон цилиндра, когда поршень опускается вниз во время рабочего такта.

Поршень перемещается с одной стороны цилиндра на другую с силой, достаточной для создания отчетливого шума. По мере прогрева поршня зазор уменьшается и шум обычно исчезает. Чтобы можно было использовать фиксированные зазоры без риска заклинивания, были введены специальные сплавы и используются многие конструкции поршня.

Эти специальные конструкции включали кулачковое шлифование до некруглых форм, полугибкие юбки с косыми прорезями, контролируемое распределение и тому подобные приемы.

Поршень двухтактного судового дизельного двигателя

Поршень двухтактного судового дизеля состоит из двух частей: короны и юбки.

Коронка подвергается воздействию высоких температур в камере сгорания, и ее поверхность может подвергнуться эрозии и выгоранию.

По этой причине материалы коронки должны сохранять свою прочность и противостоять коррозии при высоких температурах.

Вот почему для формирования днища используется сталь, легированная хромом и молибденом. Некоторые поршни имеют специальный сплав, приваренный к самой горячей части днища, чтобы попытаться уменьшить коррозию, вызванную сгоранием топлива.

Головка также имеет от четырех до пяти канавок для поршневых колец, которые могут быть хромированы.

Юбка из чугуна действует как направляющая в гильзе цилиндра.

Нижняя часть поршня крепится болтами к штоку из литой стали. Другой конец поршневого штока соединен с крестовиной.

Охлаждение поршней необходимо для отвода избыточного тепла от сгорания и для ограничения термической нагрузки. Оно также ограничивает тепловое расширение для сохранения зазора. Охлаждение осуществляется за счет циркуляции охлаждающей жидкости внутри его внутренних каналов. Осуществляется либо водой, либо картерным маслом.

Вода имеет преимущество перед маслом (теплоемкость), но существует риск утечки воды в картер.

В настоящее время в современных двигателях используются поршни с масляным охлаждением. Для подачи масла к поршню и от поршня используется поршневой шток. Стержень полый, а трубка проходит по его центру.

Поршень MAN B&W имеет жаропрочное покрытие толщиной 8 мм из твердого никель-хромового сплава под названием Inconel, которое приварено к самой горячей части днища поршня, чтобы предотвратить «пригорание» днища поршня.

Поршень 4-тактного морского дизельного двигателя

Поршни среднеоборотных поршневых двигателей, работающих на остаточном топливе, представляют собой композитные поршни. (т.е. коронка и юбка изготовлены из разных материалов.)

Коронка представляет собой поковку из жаропрочной стали, которая может быть aКорона должна быть жаропрочной, поэтому это стальная поковка из сплава хрома, молибдена и никеля. сохранять прочность при высоких темп. и противостоять коррозии.

Предназначен для формирования камеры сгорания с вырезами для открывания клапанов. Верхняя поверхность (область между верхним кольцом и верхней частью поршня) может быть сужена, чтобы позволить большему расширению там, где поршень наиболее горячий.

Юбка может быть как из чугуна с шаровидным графитом, так и из кованого или литого алюминиевого сплава.

Алюминий имеет преимущество перед

• . Он легкий.
• Низкая инерция,
• снижает нагрузку на подшипник.

Но алюминий имеет более низкий коэффициент расширения, чем сталь, поэтому при производстве необходимо оставлять больший зазор.

Это означает, что зазор юбки поршня в гильзе больше, чем у чугуна при работе с малыми нагрузками. Юбка передает боковую нагрузку на вкладыш за счет изменяющегося угла наклона шатуна. Слишком большой зазор вызовет наклон поршня.

Поршневой палец малого подшипника шатуна расположен в юбке поршня. Поршневой палец плавает в юбке поршня и фиксируется стопорным кольцом. В зависимости от материала, используемого для юбки (литой алюминий), для штифта может использоваться втулка.

Поршневые кольца могут быть установлены в головке или как в головке, так и в юбке. Обычно кольца хромируются или покрываются плазмой, чтобы выдерживать износ. Поскольку гильза смазывается, маслосъемное кольцо (улавливание масла) устанавливается на юбку поршня.

Поршень охлаждается маслом. Это делается различными способами; проще всего направить струю масла вверх из отверстия в верхней части шатуна к нижней стороне короны. Более эффективным подходом является использование маслоуловителя, как показано на изображении выше. Это направляет масло в охлаждающие камеры в нижней части короны, где эффект шейкера возвратно-поступательного движения поршня обеспечивает положительный охлаждающий эффект. Температура возврата масла редко контролируется (по сравнению с 2-тактным тихоходным двигателем с крейцкопфом, где контролируются как температура, так и количество).

Некоторые двигатели оснащены цельными поршнями из чугуна или алюминиевого сплава с кремнием. Их нельзя использовать с остаточным топливом, так как более высокие температуры вызывают прогорание днища поршня. Алюминий также страдает от нагара при температурах выше 300°C. Кольцевые канавки в алюминиевых поршнях обычно имеют форму вставки из хромированного чугуна.

Типы поршневых двигателей

Рядный двигатель представляет собой очень простой и традиционный тип конструкции двигателя. В такой конструкции двигателя, как видно на схеме, цилиндры расположены по прямой линии. Производители часто называют этот двигатель «прямым двигателем», поскольку все цилиндры расположены по прямой линии.

Рядные двигатели могут иметь до 2, 3, 4, 5, 6 или 8 цилиндров. Хотя производители называют четырехцилиндровый рядный двигатель двигателем Inline-4. Обычно они обозначают либо I4, либо L4 (продольная 4) в автомобильной номенклатуре.

Роторные двигатели

Роторный двигатель, двигатель внутреннего сгорания, в котором камеры сгорания и цилиндры вращаются вместе с ведомым валом вокруг неподвижного управляющего вала, к которому прикреплены поршни; давление газа сгорания используется для вращения вала.

Некоторые из этих двигателей имеют тороидальные (в форме пончика) цилиндро-скользящие поршни; другие имеют одно- и многолопастные роторы.

Двигатели Vee

V-образный двигатель, часто называемый V-образным двигателем, является обычной конфигурацией двигателей внутреннего сгорания. Он состоит из двух рядов цилиндров, соединенных с общим коленчатым валом, обычно с одинаковым количеством цилиндров в каждом ряду. Эти ряды цилиндров расположены под углом друг к другу, так что, если смотреть на двигатель спереди, ряды цилиндров образуют букву «V».

Как правило, V-образные двигатели короче по длине, чем эквивалентные рядные двигатели, но компромисс больше по ширине. Двигатели V6, V8 и V12 являются наиболее распространенными конфигурациями с шестью, восемью или двенадцатью цилиндрами соответственно.

Радиальные двигатели

Радиальный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания поршневого типа, в котором цилиндры расходятся наружу от центрального картера подобно спицам колеса. Он выглядит как стилизованная звезда, если смотреть спереди.

Радиально-поршневой двигатель состоит из одного или нескольких рядов цилиндров с нечетными номерами, установленных вокруг центрального коленчатого вала.

Этот тип двигателей используется в основном в самолетах.

Двигатель с противоположным расположением поршней

Двигатель с противоположным расположением поршней представляет собой поршневой двигатель, в котором каждый цилиндр имеет поршень на обоих концах и не имеет головки блока цилиндров. Масляные и дизельные двигатели, в отличие от поршневых, часто использовались в крупномасштабных приложениях, таких как корабли, военные танки и заводы.

Преимущество

• Без ГБЦ
• Создание прямоточной продувки
• Уменьшена высота двигателя.

Что такое удар поршня?

Стук поршня — это звук, возникающий, когда юбка поршня касается стенки цилиндра, когда поршень слегка поворачивается вверх или вниз.

Это произойдет, если область юбки поршня изношена для увеличения зазора между поршнем и стенкой цилиндра или если поршень был обработан для свободной посадки в отверстии. Это часто делается, особенно когда используются кованые алюминиевые поршни, когда двигатель рассчитан на высокую производительность, например. на драгстере. Причина этого в том, что поршень должен расширяться при нагреве, уменьшая зазоры в отверстии.

Стук поршня слышен чаще и более заметен на холодном двигателе.

Что такое топ-хайленд? И почему? В каком типе двигателя mc  

Верхний пояс представляет собой кольцевую зону вокруг поршня и над самым верхним кольцом.
Для защиты поршневых колец от термической нагрузки от сгорания увеличена высота гребня поршня (рис. 1). В результате увеличенный буферный объем между днищем поршня и стенкой цилиндра улучшает состояние колец и позволяет увеличить интервалы между капитальными ремонтами. Земля с высоким верхом была впервые введена в середине 1990-х годов, положительный опыт эксплуатации привел к его использованию для всех новых типов двигателей.
это развитие двигателя mc-c.

Проверьте другие важные темы

Home

IC Engine

Electrical

Важные PDFS

Котлы

Synergy Maritime Em.