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.

Поршневая группа и шатуны

Поршневая группа и шатуны

Поршень. При такте рабочего хода поршень воспринимает давление газов и передает его через шатун на коленчатый вал. Поршень состоит из трехосновных частей: днища, уплотняющей части с проточенными в ней канавками для поршневых колец и юбки, поверхность которой соприкасается с зеркалом цилиндра. Днище поршня вместе с внутренней поверхностью головки цилиндра, образующее камеру сгорания, непосредственно воспринимает давление газов: оно может быть плоским (двигатели ЗИЛ-130, ГАЗ-53-11), выпуклым (двигатель автомобидя «Москвич-2140») и фасонным (дизели ЯМЗ, КамАЗ).

Наибольшее распространение в карбюраторных двигателях получили плоские днища, отличающиеся относительной простотой изготовления. Днище и уплотняющая часть составляют головку поршня, на которой располагаются компрессионные и маслосъемные кольца. Число колец зависит от типа двигателя и частоты вращения коленчатого вала. Зазор между головкой поршня и стенкОй цилиндра находится в пределах 0,4—0,6 мм.

Юбка поршня, имеющая форму конуса овального сечения, является направляющей при его движении в цилиндре. С внутренней стороны она имеет охлаждающие ребра и приливы — бобышки с отверстиями для поршневого пальца. На юбке поршня ряда двигателей с одной стороны сделаны Т- или П-об-разные тепловые прорези, предупреждающие заклинивание поршня при нагревании.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Для свободного перемещения поршня необходим и зазор между его юбкой и зеркалом цилиндра, который при их нормальном тепловом состоянии (80—95 °С) для различных моделей двигателей равен 0,04— 0,08 мм.

Для предотвращения задиров поршня при нагреве на его поверхности около торцов поршневого пальца делают местные углубления — холодильники, которые также способствуют отводу тепла от поршня и улучшают условия его смазывания.

Рис. 1. Поршни:
а — карбюраторных двигателей; б — дизелей КамАЗ; в — дизелей ЯМЗ

В дизелях с непосредственным впрыском (дизели КамАЗ-740, ЯМЭ-238) в днище поршня располагается камера сгорания, а юбка поршня имеет также форму конуса овального сечения, но без прорезей, что придает ей необходимую прочность. Кроме того, в нижней части юбки поршня отдельных двигателей (КамАЗ-740, ВАЗ-2108) имеются боковые выемки для прохода противовесов коленчатого вала.

Чтобы уменьшить силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс, поршни, как правило, изготовляют из легких кремнистых алюминиевых сплавов для уменьшения их массы. Для двигателя подбирают поршни, масса которых не отличается более чем на 2—8 г.

На днище поршня действуют высокие температуры, поэтому для повышения износостойкости первой канавки поршня под верхнее поршневое кольцо устанавливают чугунную кольцевую вставку (у двигателей ЗИЛ-130, КамАЗ-740 и др.).

При переходе поршня через в.м.т. он смещается в боковом направлении от одной стенки цилиндра к другой, что сопровождается стуками. Для их устранения на двигателях автомобилей ЗИЛ-130, ГАЗ-53-12, «Москвич-2140» и др. ось отверстия под поршневой палец смещают на 1,6 мм от диаметральной плоскости поршня в правую сторону двигателя (по ходу движения автомобиля)

Поршни в цилиндры следует устанавливать так, чтобы боковое давление во время рабочего хода испытывала та часть поршня, где нет тепловых прорезей. С этой целью на днище поршня делают метку или стрелку, которая при установке поршня в цилиндр, должна быть обращена к передней части двигателя.

Поршневые кольца. Основная функция поршневых колец — уплотнение камеры сгорания и обеспечение герметичности соединения деталей поршень — цилиндр — канавки. Кроме того, при сгорании рабочей смеси значительное количество тепла поглощается поршнем и отводится от него поршневыми кольцами.

Конструктивно поршневое кольцо представляет собой плоскую разрезную пружину с зазором, который называется замком. Замок позволяет устанавливать кольца на поршень и обеспечивает свободное расширение их при нагревании в процессе работы двигателя. Поршневые кольца делятся на компрессионные и маслосъемные.

Компрессионные кольца подбирают с определенным зазбром (0,02—0,07 мм) по высоте к канавке поршня. При установке поршня в цилиндр кольца сжимаются до небольшого зазора в замке и плотно прилегают к поверхности цилиндра, что предотвращает прорыв газов в картер двигателя и попадание масла со стенок цилиндра в камеру сгорания.

Маслосъемное кольцо снимает излишки масла со стенок цилиндра и отводит его в поддон картера.

Поршневые кольца изготовляют из легированного чугуна, а для двигателей с большими динамическими нагрузками — из специальной стали.

Поверхность верхнего компрессионного кольца для повышения износостойкости подвергают пористому хромированию, а остальные кольца для ускорения приработки покрывают тонким слоем олова или молибдена.

Чугунное маслосъемное кольцо отличается от компрессионного прорезями для прохода масла. В канавке поршня под маслосъемное кольцо сверлят один или два ряда отверстий для отвода масла внутрь поршня. На многих двигателях применяют стальные составные масло-съемные кольца. Например, в двигателе ЗИЛ-130 на каждый поршень устанавливают три компрессионных кольца и одно составное маслосъемное. Составное маслосъемное кольцо разборное, оно состоит из двух стальных кольцевых дисков и двух расширителей: осевого и радиального.

Компрессионные кольца в канавках поршня и в чугунной вставке располагают так, чтобы выточки на внутренних цилиндрических поверхностях колец были обращены вверх, в сторону днища поршня. Наружная поверхность нижнего компрессионного кольца имеет небольшую конусность, большее основание которого обращено вниз, что способствует лучшему уплотнению соединения поршень — цилиндр.

У большинства двигателей зазор в замках двух верхних компрессионных колец и чугунного маслосъем-ного составляет 0,25—0,60 мм, в нижнем компрессионном кольце — 0,15— 0,40 мм, а в замке кольцевых дисков составного маслосъемного кольца — 0,8—1,4 мм.

При наличии чугунного масло-съемного кольца замки всех колец при установке их на поршень располагают по окружности под углом 90°. При установке стального составного маслосъемного кольца на равные угловые интервалы смещаются только замки компрессионных колец.

Поршневой палец. Для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна служит поршневой палец. Через пальцы передаются значительные усилия, поэтому их изготовляют из легированных или углеродистых сталей с последующей цементацией или закалкой ТВЧ (токами высокой частоты). Поршневой палец представляет собой толстостенную трубку с тщательно отшлифованной наружной поверхностью, проходящую через верхнюю головку шатуна и концами опирающуюся на бобышки поршня.

По способу соединения с шатуном и поршнем пальцы делятся на плавающие и закрепленные (обычно в головке шатуна). Наибольшее распространение получили плавающие поршневые пальцы, которые свободно поворачиваются в бобышках и во втулке, установленной в верхней головке шатуна. Осевое перемещение поршневого пальца ограничивается стопорными кольцами, расположенными в выточках бобышек поршня.

Рис. 2. Поршневые кольца:
а—типы поршневых колец; б—расположение колец на поршне

Рис. 3. Шатунно-поршневая группа

При работающем двигателе в бобышках поршня возможны стуки пальцев из-за различного коэффициента линейного расширения алюминиевого сплава и стали. Для устранения этого явления палец в бобышках устанавливают с натягом 0,01—0,02 мм, нагревая поршень до температуры 80—90 °С, что обеспечивает поддержание нормального теплового зазора (0,01—0,03 мм) в этом сопряжении на всех режимах работы двигателя.

Шатун. Он служит для соединения поршня с кривошипом коленчатого вала и обеспечивает при такте рабочего хода передачу усилия от давления газов на поршень к коленчатому валу, а при вспомогательных тактах (впуск, сжатие, выпуск), наоборот, от коленчатого вала к поршню. При работе двигателя шатун совершает сложное движение. Он движется возвратно-поступательно вдоль оси цилиндра и качается относительно оси поршневого пальца.

Шатун штампуют из легированной или углеродистой стали. Он состоит из стержня двутаврового сечения, верхней головки, нижней головки и крышки. В стержне шатуна при принудительном смазывании плавающего поршневого пальца (в основном у дизелей) сверлится сквозное отверстие — масляный канал.

Нижнюю головку, как правило, делают разъемной в плоскости, перпендикулярной к оси шатуна. В тех случаях, когда нижняя головка имеет значительные размеры и превышает диаметр цилиндра (у дизелей ЯМЗ), плоскость разъема головки делают под углом (косой срез), что позволяет уменьшить радиус окружности, описываемой нижней частью шатуна.

Крышка шатуна изготовляется из той же стали, что и шатун, и обрабатывается совместно с нижней головкой, поэтому перестановка крышки с одного шатуна на другой не допускается. На шатунах и крышках с этой целью делают метки. Чтобы обеспечить высокую точность при сборке нижней головки шатуна, его крышку фиксируют шлифованными поясками болтов, которые затягивают гайками и стопорят шплинтами или шайбами. В нижнюю головку устанавливают шатунный подшипник в виде тонкостенных стальных вкладышей, которые с внутренней стороны покрыты слоем антифрикционного сплава.

От осевого смещения и провертывания вкладыши удерживаются выступами (усиками), которые входят в канавки нижней головки шатуна и его крышки. В нижней головке шатуна и во вкладыше делается отверстие для периодического выбрызгивания масла на зеркало цилиндра или на распределительный вал (у двигателей ЗИЛ-130, ЗМЗ-53-11):

Для лучшей уравновешенности кривошипно-шатунного механизма разница в массе шатунов не должна превышать 6—8 г. В У-образных двигателях на каждой шатунной шейке коленчатого вала расположены два шатуна. В этих двигателях для правильной сборки шатунно-поршневой группы поршни и шатуны устанавливают строго по меткам.

На крышке и стержне шатуна дизеля КамАЗ-740 метки выбивают в виде трехзначных номеров. Кроме того, на крышке шатуна выбивают порядковый номер цилиндра. Так, у двигателя ЗИЛ-130 метка на днище поршня должна быть направлена к передней части двигателя. При этом метка на шатуне для левого ряда цилиндров должна быть направлена в одну сторону с меткой на поршне, а метка на шатуне для правого ряда цилиндров должна быть направлена в противоположную сторону относительно метки на поршне.

—

В поршневую группу входят поршни, поршневые кольца и поршневые пальцы. Поршень представляет собой металлический стакан, донышком обращенный вверх. Он воспринимает давление газов при рабочем ходе и передает его через поршневой палец и шатун на коленчатый вал. Отливают поршни из алюминиевого сплава.

Поршень имеет днище, уплотняющую и направляющую (юбка) части. Днище и уплотняющая часть составляют головку поршня.

Днище поршня вместе с головкой цилиндра образует камеру сгорания. В головке поршня проточены канавки для поршневых колец.

Рис. 4. Головка и блок цилиндров V-образного восьмицилиндрового двигателя 3M3-53: 1 — головка правого ряда цилиндров, 2 — гильза цилиндра, 3 — прокладка гильзы, 4 — направляющий поясок для гильзы, 5 — блок цилиндров, 6 — прокладка крышки распределительных шестерен, 7 — сальник переднего конца коленчатого вала, 8 — крышка распределительных шестерен, 9 — прокладка головки цилиндров

Рис. 5. Детали кривошипно-шатунного механизма двигателя ЗИЛ-130: 1 — поршень, 2 —вкладыши коренных подшипников коленчатого вала, 3 — маховик, 4— коренная шейка коленчатого вала, 5 — крышка заднего коренного подшипника, 6 — пробка, 7 — противовес, 8 — щека, 9 — крышка среднего коренного подшипника, 10 — передняя шейка копенчатого вала, 11 — крышка переднего коренного подшипника, 12—шестерня, 13 — носок коленчатого вала, 14 — шкив, 15—храповик, 16 — упорная шайба, 17 — биметаллические шайбы, 18 — шатунные шейки коленчатого вала, 19 — вкладыши шатунного подшипника, 20 — стопорное кольцо, 21 — поршневой палец, 22 — втулка верхней головки шатуна, 23 — шатун, 24 — крышка шатуна, 25 — сальник, 26 — маслоотгонная канавка, 27 — маслосбрасывающий гребень, 28 — дренажная канавка

Поршни двигателя ЯМЗ-740 изготовлены из высококремнистого алюминиевого сплава, имеют вставки из жаропрочного чугуна под верхнее компрессионное кольцо, в толстостенном днище поршня выполнена камера сгорания.

Уплотняющая часть поршня имеет диаметр, увеличивающийся книзу. Юбка поршня имеет две бобышки (приливы) с отверстиями для поршневого пальца. Каждая бобышка связана с днищем поршня двумя ребрами. Юбка поршня двигателя ЯМЗ-740 в нижней части имеет боковые выемки для прохода противовесов коленчатого вала при его вращении.

Юбка поршня обычно имеет прорези, которые предупреждают заедание поршня при нагреве и позволяют уменьшить зазор между гильзой цилиндра и поршнем. Заклинивание поршня исключают также приданием юбке овальной формы. Диаметр поршня в плоскости, перпендикулярной оси пальца, делают больше, чем в направлении оси поршневого пальца (у ЗИЛ-130 на 0,52 мм). При нагревании поршень расширяется сильнее в направлении оси поршневого пальца, где в бобышках сосредоточена наибольшая масса металла. Поэтому овальный поршень при нагреве получит цилиндрическую форму.

Отверстие под поршневой палец располагается не по оси симметрии поршня, а смещено на 1,5 мм (ЗМЗ-24, 3M3-53) вправо по ходу автомобиля. Этим уменьшается сила удара поршня о стенки гильзы при переходе его через в. м. т. в процессе сгорания — расширения газов.

Для улучшения приработки поршней к гильзам цилиндров и предохранения их от задиров юбку поршня покрывают тонким слоем олова или коллоидного графита (ЯМ3-740).

Поршневые кольца устанавливают в канавки, расположенные в головке поршня. Они подразделяются на компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца уплотняют поршень в гильзе цилиндра и предотвращают прорыв газов через зазор между юбкой поршня и стенкой гильзы. Маслосъемные кольца, кроме того, снимают излишки масла со стенок гильз и не допускают попадания его в камеры сгорания.

Рис. 6. Поршневые кольца двигателей: а — внешний вид, 6 — расположение колец на поршне (ЗИЛ-130), в — составное маслосъемное кольцо; 1 — компрессионное кольцо, 2 — маслосъемное кольцо, 3 — плоские стальные диски, 4 — осевой расширитель, 5 — радиальный расширитель

Поршневые кольца изготовляют из чугуна или стали. Для установки на поршень кольца имеют разрез, называемый замком. Маслосъемное кольцо отличается от компрессорных колец сквозными прорезями для прохода масла. В канавке поршня для маслосъемного кольца сверлят один или два ряда отверстий для отвода масла внутрь поршня.

В целях повышения износостойкости поверхность верхнего поршневого кольца подвергают пористому хромированию. Остальные кольца для ускорения приработки покрывают тонким слоем олова. Нижнее компрессионное кольцо двигателя ЯМЗ-740 покрыто молибденом.

На наружной и внутренней поверхностях компрессионных колец выполняют фаски или канавки.

Маслосъемное кольцо двигателей ЗМЗ и ЗИЛ состоит из двух стальных кольцевых дисков, осевого и радиального расширителей. Вследствие быстрой прирабатываемости и упругости стальные кольца хорошо прилегают к гильзе цилиндра.

Поршневой палец служит для соединения поршня с шатуном и представляет собой короткую трубку. Пальцы изготовляют из легированной цементованной стали или из углеродистой стали, Закаленной токами высокой частоты. Наиболее распространены «плавающие» пальцы, свободно поворачивающиеся во втулке верхней головки шатуна и в бобышках поршня. От осевого смещения поршневой палец предохраняется стопорными кольцами, вставляемыми в выточки обеих бобышек поршня.

LabRaboty1-7 — Стр 2

Поршень ДВС работает в очень тяжелых условиях. С одной стороны, он должен выдерживать высокие давления и температуру, возникающие в цилиндре при работе ДВС. С другой стороны, он испытывает значительные знакопеременные нагрузки от сил инерции, возникающих при изменении направления его движения. (Например, при минимальных оборотах коленвала ДВС, составляющих около 600 об/мин, поршень проходит свой путь от в.м.т. к н.м.т и обратно 10 раз в секунду, а при максимальных оборотах (6000 об/мин) – 100 раз!) Поэтому поршень ДВС должен быть одновременно и прочным, и легким. Кроме того, поршень должен достаточно плотно располагаться в цилиндре, но не должен заклинивать при нагревании. Для предотвращения заклинивания поршня внутри цилиндра ему (поршню) придают особую форму в продольном и поперечном сечениях, а также выполняют в юбке разрезы и углубления для компенсации неравномерного расширения поршня в различных направлениях.

Помимо поршня к подвижным деталям относятся поршневой палец, шатун, коленчатый вал и маховик. Они преобразуют возвратнопоступательное движение поршня во вращательное движение коленвала. Коленчатый вал состоит из нескольких колен, по одному на каждый цилиндр. Каждое колено включает в себя две коренные шейки, одну шатунную и объединяющие их элементы, называемые щеками. Шейки имеют цилиндрическую поверхность, являющуюся частью подшипника скольжения. Коренные шейки всех кривошипов (колен) лежат на одной оси и являются опорами для вращения коленвала. Шатунные шейки вращаются вокруг коренных под действием сил, передаваемых шатунами от поршней соответствующих цилиндров. (Расстояние от оси коренных до оси шатунных шеек называется радиусом кривошипа) Поршневые пальцы связывают верхние головки шатунов с поршнями. Нижние головки шатунов выполнены разрезными и надеты на шатунные шейки коленвала. На заднем конце коленвала закреплен маховик, обладающий определенной инертностью. Во время рабочих ходов в цилиндрах ДВС он накапливает энергию, необходимую для движения поршней во время вспомогательных тактов (впуска, сжатия и выпуска). Наличие маховика увеличивает равномерность вращения коленвала, то есть обеспечивает постоянство его угловой скорости.

Равномерность вращения коленвала не следует путать с уравновешиванием ДВС. Оно состоит в компенсации сил инерции, создаваемых движущимися деталями. Дело в том, что поршни с пальцами и верхними головками шатунов движутся с большой частотой и создают силы инерции, приводящие к значительным вибрациям ДВС внутри автомобиля. Для исключения этих вибраций силы инерции компенсируют с помощью противовесов, расположенных на коленчатом валу, а иногда еще и на специальных балансирных валах. Существуют ДВС (шестицилиндровые рядные), которые не требуют дополнительного уравновешивания, так как силы инерции в различных цилиндрах взаимно уравновешивают друг друга.

11

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.Назначение кривошипно-шатунного механизма и каждой из его деталей. Общее устройство КШМ, подвижные и неподвижные детали. Материалы деталей КШМ.

2.Устройство блока цилиндров, варианты расположения цилиндров. Гильзы цилиндров и их крепление в блоке. Расположение рубашек охлаждения. Крепление двигателя на автомобиле.

3.Устройство головки блока цилиндров. Расположение рубашек охлаждения и каналов для подвода масла. Расположение каналов для подвода и отвода газов. Конструктивное исполнение камеры сгорания. Крепление головки блока к блоку цилиндров.

4.Устройство поршня, поршневых колец, поршневого пальца. Головка, днище и юбка поршня. Форма днища в бензиновых и дизельных двигателях. Ребра жесткости, бобышки, крепление поршневого пальца в поршне и в верхней головке шатуна. Форма поршня в продольном и поперечном сечениях, способы предотвращения заклинивания поршня внутри цилиндра при его нагревании.

5.Типы поршневых колец и их назначение и конструкция. Назначение радиального и осевого расширителей маслосъемных колец.

6.Устройство коленчатого вала. Коренные и шатунные шейки коленчатого вала, щеки, противовесы. Конструкция переднего и заднего концов вала, его фиксация от осевого смещения. Крепление коленчатого вала к блоку цилиндров.

7.Устройство шатуна, конструкция коренных и шатунных подшипников, назначение и материал вкладышей, их фиксация внутри подшипника.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Для чего предназначен КШМ?

2.Из каких деталей состоит КШМ?

3.Каково назначение блока цилиндров?

4.Какие существуют варианты расположения цилиндров в блоке цилиндров?

5.Как двигатель закреплён на автомобиле?

6.Из какого материала и каким методом изготавливаются блоки цилиндров?

7.Как гильзы цилиндров крепятся в блоке?

8.Чем сухие гильзы цилиндров отличаются от мокрых?

9.Для чего нужна головка блока цилиндров (ГБЦ)?

10.Как ГБЦ крепится к блоку цилиндров?

11.Зачем нужно уплотнение между ГБЦ и блоком цилиндров?

12.Какую форму может иметь камера сгорания?

13.Чем камеры сгорания дизельных двигателей отличаются от камер сгорания бензиновых ДВС?

14.Для чего предназначен поршень ДВС?

12

15.Что такое днище поршня?

16. Что такое головка поршня?

17.Что такое юбка поршня?

18.Как называются приливы в поршне, предназначенные для крепления в нём поршневого пальца?

19.Как поршневой палец фиксируется от осевого смещения?

20.Что такое плавающий поршневой палец?

21.Как шатун соединяется с поршнем?

22.К чему присоединена нижняя головка шатуна?

23.Для чего нужны поршневые кольца?

24.Чем маслосъемные кольца отличаются от компрессионных?

25.Как поршень уплотняется внутри цилиндра?

26.Как поршневые кольца крепятся на поршне?

27.Какую форму имеет поршень в продольном сечении?

28.Какую форму имеет поршень в поперечном сечении?

29.Как расположена ось поршневого пальца относительно оси симметрии поршня?

30.Почему поршень может заклинить внутри цилиндра при перегреве ДВС?

31.Как предотвращают заклинивание поршня внутри цилиндра при нагревании?

32.Из каких функциональных частей состоит шатун?

33.Для чего нужны шатуны?

34. Почему верхняя головка шатуна выполнена неразъемной, а нижняя разъединяется на две части?

35.Что такое шатунные вкладыши?

36.Зачем нужны шатунные вкладыши?

37.Почему недопустимо проворачивание вкладыша в нижней головке шатуна?

38.Как предотвращают проворачивание вкладышей в нижней головке шатуна?

39.Из каких функциональных элементов состоит коленчатый вал?

40.Для чего нужно отверстие в боковой стенке верхней головки шатуна?

41.Для чего нужно отверстие в боковой стенке нижней головки шатуна?

42.Как коленвал закреплен внутри блока цилиндров?

43.Как коленвал фиксируется от смещения в осевом направлении?

44.Чем коренные шейки коленвала отличаются по назначению от шатунных?

45.Зачем нужны отверстия на поверхности коренных и шатунных шеек коленвала?

46.Зачем нужен маховик?

47.К чему прикреплён маховик ДВС?

48.Какую функцию выполняют противовесы коленчатого вала?

49.Почему масса поршня должна быть минимальной?

50. Что такое кривошип?

51.Сколько колен включает в себя коленчатый вал?

13

СОДЕРЖАНИЕ ПРОТОКОЛА ОТЧЕТА

1.Схемы кривошипно-шатунных механизмов рядного и V-образного двигателей.

2.Схема коленчатого вала 4-х цилиндрового рядного ДВС.

3.Поперечный разрез поршня автомобильного двигателя.

Лабораторная работа № 3 ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить устройство и принцип действия газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя, а также особенности работы ГРМ в соответствии с фазами газораспределения.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ПОНЯТИЯ

Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для своевременного открытия и закрытия клапанов в соответствии порядком работы двигателя. Под порядком работы подразумевается последовательность чередования тактов в различных цилиндрах ДВС. Как известно, при такте впуска цилиндр заполняется свежим зарядом, при такте выпуска из него удаляются отработавшие газы, а на тактах сжатия и рабочего хода пространство внутри цилиндра остается герметичным, изолированным от атмосферы. Такой газообмен организуется путем открытия и закрытия клапанов, находящихся в головке блока цилиндров (ГБЦ). На такте впуска открыт впускной клапан, на такте выпуска – выпускной, на тактах сжатия и рабочего хода оба клапана закрыты.

Каждый клапан состоит из тарелки (или головки) и стержня. Тарелка своей конической поверхностью, называемой фаской, плотно прилегает к седлу, расположенному в ГБЦ. Поверхности седла и фаски плотно притерты друг к другу, что обеспечивает при закрытом клапане герметичное разобщение камеры сгорания и соответствующего канала в головке блока цилиндров (впускного или выпускного). Стержень клапана вставлен с минимальным зазором в направляющую втулку, что обеспечивает его прямолинейное движение при открытии-закрытии. Направляющая втулка клапана запрессована в ГБЦ.

На верхнем конце стержня клапана выполнена кольцевая проточка. В нее вставляются два сухаря, служащие для крепления упорной шайбы кла-

14

панной пружины. Для установки сухарей и шайбы на место пружину клапана необходимо предварительно сжать. После этого она, пытаясь распрямиться, удерживает сухари в проточке и, с другой стороны, прижимает клапан к седлу. Таким образом, в собранном состоянии все клапаны прижаты к своим седлам с помощью предварительно сжатых пружин и находятся в закрытом состоянии.

Для открытия клапанов используется кулачковый механизм. Кулачки всех клапанов объединены в один или несколько валов (по одному на каждый ряд клапанов), называемых распределительными. Распредвалы имеют привод от коленчатого вала. Кулачки расположены на них так, чтобы открывать и закрывать клапаны в соответствии с порядком работы ДВС. При вращении распредвала они поочередно набегают на толкатели клапанов, вынуждая их (клапаны) открываться, преодолевая сопротивление пружин. Когда кулачок сбегает с толкателя, пружина возвращает клапан обратно, то есть закрывает его.

Усилие от толкателя клапана может передаваться на торец стержня клапана либо непосредственно, либо через передаточный механизм, который включает в себя штанги толкателей и коромысла. Все зависит от того, где расположен распредвал внутри ДВС. В настоящее время применяются две схемы ГРМ: с нижним и с верхним расположением распредвала.

При нижнем расположении распредвал находится в блоке цилиндров, а усилие от кулачка передается на расположенные в ГБЦ клапаны через штанги и коромысла. Такая схема наиболее благоприятна для долговечной работы распредвала, поскольку он, во-первых, удален от нагретых частей ДВС, окружающих камеру сгорания, и, во-вторых: хорошо смазывается, так как расположен недалеко от источника смазки – масляного насоса. Однако в этом случае привод ГРМ обладает повышенной инертностью (из-за наличия дополнительный деталей), что не позволяет клапанам своевременно закрываться при работе ДВС на высоких оборотах. Поэтому нижнее расположение распредвала используется, в основном, на сравнительно тихоходных (до 2500…3500 об/мин) дизельных двигателях коммерческих автомобилей, где особенно важен ресурс ДВС.

При верхнем расположении распредвал закреплен на головке блока цилиндров, в непосредственной близости от клапанов. Такая схема снижает инертность привода клапанов и позволяет работать двигателю на высоких оборотах (порядка 6000 об/мин). Но в этом случае распредвал находится в наиболее нагретой части ДВС и вдали от источника смазки, что снижает его ресурс. Поэтому такая схема используется, в основном, в двигателях легковых автомобилей, предназначенных для индивидуальных владельцев.

Конструкция ГРМ оказывает большое влияние на наполняемость цилиндров, то есть на их способность максимально полно очищаться от отработавших газов и заполняться свежим зарядом. Она зависит не только от размера и количества клапанов, но и от так называемых фаз газораспреде-

15

ления. Дело в том, что газовая смесь, движущаяся по впускным и выпускным каналам ДВС, обладает определенной инертностью и упругостью. Периодическое открытие и закрытие клапанов возбуждает в этой среде продольные волны разряжения-сжатия. Эти волны можно использовать для повышения наполняемости цилиндров. Поэтому клапаны ГРМ открываются и закрываются не строго в начале и в конце каждого такта (то есть, не строго в мертвых точках движения поршня), а с некоторым опережением или запаздыванием. Графическое изображение моментов открытия и закрытия клапанов ГРМ в зависимости от угла поворота коленчатого вала

двигателя называется диаграммой фаз газораспределения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.Назначение и принцип действия газораспределительного механизма.

2.Типы ГРМ по месту расположения клапанов и распределительного вала. Устройство, работа, преимущества и недостатки ГРМ каждого типа.

3.Конструкция деталей ГРМ.

3.1Устройство распредвала, его крепление в блоке цилиндров. Крепление шестерни привода распредвала.

3.2Толкатели, штанги толкателей, коромысла и их крепление в блоке цилиндров на головке блока.

3.3Конструкция клапанов, направляющих клапана, клапанных седел и пружин, их крепление в головке блока цилиндров. Различие конструкции впускных и выпускных клапанов. Назначение механизма вращения выпускных клапанов.

4.Диаграмма фаз газораспределения. Взаимосвязь между углом поворота коленчатого вала и положением поршня в цилиндре. Необходимость согласования открытия и закрытия клапанов с движением поршня. Цель опережения открытия клапанов и запаздывания их закрытия. Перекрытие клапанов. Оптимальные и неоптимальные фазы газораспределения. Необходимость изменения фаз при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя. Конструктивное обеспечение расчетных фаз газораспределения.

5.Назначение и регулировка теплового зазора в ГРМ, его влияние на работу двигателя.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Для чего нужен газораспределительный механизм?

2.В течение каких тактов работы ДВС оба клапана ГРМ остаются закрытыми?

3.При каких тактах работы ДВС клапаны ГРМ открываются?

4.Что удерживает клапаны ГРМ в закрытом состоянии?

5.Под действием чего открываются клапаны ГРМ?

6.Из каких функциональных частей состоит клапан ГРМ?

16

7.Какая поверхность клапана ГРМ прижимается к седлу?

8.Где расположены сёдла клапанов ГРМ?

9.Как клапаны ГРМ закреплены в головке блока цилиндров?

10.Что такое направляющая клапана?

11.Зачем нужны клапанные пружины?

12. Как клапанная пружина закреплена на стержне клапана ГРМ?

13.Чем впускные клапаны отличаются по конструкции от выпускных?

14.Сколько клапанов ГРМ имеет каждый цилиндр?

15.С какой целью увеличивают количество клапанов ГРМ, приходящихся на один цилиндр?

16.Каковы преимущества и недостатки ГРМ с верхним расположением распредвала по сравнению с ГРМ с нижним расположением распредвала?

17.Какие детали ГРМ с нижним расположением распредвала отсутствуют в ГРМ с верхним расположением распредвала?

18.В каком случае используют два распредвала на один ряд цилиндров?

19.Как приводится во вращение распредвал при его нижнем расположении?

20.Как приводится во вращение распредвал при его верхнем расположении?

21.Как устроен распредвал?

22.Как крепится распредвал в двигателе при верхнем и нижнем его расположении?

23.Зачем нужны опорные шейки распредвала?

24.Чемкулачкивпускныхклапановотличаютсяоткулачковвыпускныхклапанов?

25.Для чего предназначены коромысла ГРМ?

26. Как коромысла ГРМ крепятся на двигателе?

27.Как толкатели клапанов ГРМ крепятся на двигателе?

28.Как штанги толкателей крепятся на двигателе?

29.Почему необходима синхронизация открытия и закрытия клапанов с вращением коленчатого вала ДВС?

30.Как осуществляется синхронизация открытия и закрытия клапанов с вращением коленчатого вала ДВС?

31.Почему шестерни привода распредвалов устанавливаются по меткам относительно шестерни привода ГРМ, расположенной на коленвале?

32.Почему ремень привода ГРМ выполнен не гладким, а зубчатым?

33.Что представляет собой диаграмма фаз газораспределения?

34.С какой целью клапаны ГРМ открываются не строго в мёртвых точках, а с некоторым опережением или запаздыванием?

35.Что такое наполняемость цилиндра?

36.С какой целью необходимо увеличивать наполняемость цилиндра?

37.Как продолжительность открытого состояния клапанов влияет на наполняемость цилиндра?

38.В какой момент рабочего цикла ДВС открывается впускной клапан?

39. В какой момент рабочего цикла ДВС закрывается впускной клапан?

40.В какой момент рабочего цикла ДВС открывается выпускной клапан?

17

41.В какой момент рабочего цикла ДВС закрывается выпускной клапан?

42.Что такое перекрытие клапанов?

43.В какой момент рабочего цикла ДВС происходит перекрытие клапанов?

44.За счёт чего осуществляется продувка цилиндра в момент перекрытия клапанов в ДВС без наддува?

45.Что такое свежий заряд в ДВС?

46.Какая сила заставляет свежий заряд поступать в цилиндр ДВС от момента прохождения поршнем н.м.т. до момента закрытия впускного клапана?

47.За счёт чего свежий заряд поступает в цилиндр ДВС при движении поршня от в.м.т. к н.м.т.?

48.С какой целью выпускной клапан ГРМ открывают раньше, чем поршень пройдёт н.м.т. и начнётся такт выпуска?

49.С какой целью выпускной клапан ГРМ закрывают позже, чем поршень пройдёт в.м.т. и закончится такт выпуска?

50.С какой целью впускной клапан ГРМ открывают раньше, чем поршень пройдёт в. м.т. и начнётся такт впуска?

51.С какой целью впускной клапан ГРМ закрывают позже, чем поршень пройдёт н.м.т. и закончится такт впуска?

52.Что произойдёт, если впускной клапан откроется раньше, чем это необходимо?

53.Что произойдёт, если впускной клапан откроется позже, чем это необходимо?

54.Что произойдёт, если выпускной клапан откроется раньше, чем это необходимо?

55.Что произойдёт, если выпускной клапан откроется позже, чем это необходимо?

56.Чем оптимальные фазы газораспределения отличаются от неоптимальных?

57.Как зависят оптимальные фазы газораспределения от частоты вращения коленвала?

58.Почему оптимальные фазы газораспределения зависят от частоты вращения коленвала?

59.Чем регулируемые фазы газораспределения лучше нерегулируемых?

60.Между какими деталями ГРМ находится тепловой зазор?

61.Для чего нужен тепловой зазор в ГРМ?

62.На холодном или на горячем ДВС проверяют тепловой зазор в ГРМ?

63.Чем вреден излишне большой тепловой зазор в ГРМ?

64. Чем вреден слишком малый тепловой зазор в ГРМ?

65.Как влияет увеличение и уменьшение теплового зазора ГРМ на фазы газораспределения?

СОДЕРЖАНИЕ ПРОТОКОЛА ОТЧЕТА

1.Схемы ГРМ с верхним и нижним расположением распределительного вала.

2.Диаграмма фаз газораспределения.

18

Лабораторная работа № 4 СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить устройство и принцип действия системы охлаждения ДВС

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ПОНЯТИЯ

Для нормальной работы ДВС необходимо поддерживать его температуру на определённом уровне, называемом оптимальным температурным режимом. Этот уровень, для применяемых на сегодняшний день конструкционных материалов, составляет порядка 90…120°C. Более высокая температура ДВС может привести к разрушению деталей из-за термических напряжений, схватывания и задиров трущихся поверхностей, увеличения интенсивности изнашивания в результате ухудшения условий смазывания и т. п. Чрезмерно низкая температура ДВС приводит к ухудшению условий для смесеобразования и воспламенения топлива, а также к увеличению механических потерь и износа деталей из-за увеличения вязкости моторного масла. Для поддержания оптимального температурного режима ДВС служит система охлаждения.

При холодном ДВС система охлаждения переносит тепло от поверхностей, контактирующих с горячими газами (стенок цилиндра и камеры сгорания, выпускных каналов ГБЦ) к менее нагретым деталям, помогая, таким образом, двигателю быстрее прогреться до нужной температуры. После этого она отводит тепло от нагретых деталей в атмосферу, поддерживая тем самым температуру ДВС на оптимальном уровне.

Перенос тепла осуществляется системой охлаждения за счёт циркуляции теплоносителя, называемого охлаждающей жидкостью. (Существуют воздушные системы охлаждения, в которых ДВС охлаждается потоком воздуха, но они не способны ускорить прогрев холодного двигателя.) В качестве охлаждающей жидкости используются вода или антифриз. Антифриз состоит из воды и этиленгликоля, образующих эвтектику с низкой температурой замерзания, а также содержит добавки (присадки), придающие антифризу дополнительные свойства (антикоррозионные, противовспенивающие и смазывающие).

Теплообменник между охлаждающей жидкостью и атмосферой называется радиатором. При движении автомобиля он обдувается набегающим потоком воздуха, отводя тепло от нагретой жидкости. Этот поток усиливается вентилятором охлаждения ДВС, который имеет либо механический (от коленчатого вала), либо электрический привод. Охлаждённая в радиаторе жидкость возвращается обратно в так называемые рубашки ох-

19

лаждения блока цилиндров и ГБЦ, где она омывает горячие поверхности и снова нагревается. Циркуляцию жидкости в системе обеспечивает водяной насос, приводимый в движение от коленвала ДВС.

При холодном ДВС охлаждать жидкость в радиаторе нет необходимости, поэтому он исключается из контура циркуляции жидкости. При этом жидкость циркулирует по так называемому малому кругу, т.е. внутри рубашек охлаждения двигателя. Переключение циркуляции жидкости с малого круга (без радиатора) на большой круг (с радиатором) и обратно осуществляется с помощью устройства, называемого термостатом. Он представляет собой тарельчатый клапан, открывающий или закрывающий проход жидкости в радиатор. Существуют так же трехпозиционные термостаты, которые после открытия большого круга могут ещё закрывать малый круг, т.е. имеют три позиции: «малый круг открыт, большой – закрыт», «оба круга открыты», «малый круг закрыт, большой – открыт». (В двухпозиционных термостатах существуют только первые две позиции.) Закрытие малого круга увеличивает поток жидкости, проходящей через радиатор, что увеличивает эффективность охлаждения.

Помимо закрытия термостата для ускорения прогрева ДВС могут использоваться жалюзи и отключение вентилятора системы охлаждения. Жалюзи перекрывают доступ наружного воздуха к радиатору и имеют ручное управление. Вентиляторы с электроприводом при низкой температуре охлаждающей жидкости автоматически отключаются бортовой электросистемой автомобиля, а вентиляторы с механическим приводом могут отключаться с помощью вязкостной муфты. В зависимости от конструкции муфты это отключение может происходить либо как автоматически, так и вручную, либо только автоматически. Существуют так же и неотключаемые вентиляторы охлаждения ДВС.

Как известно, при нагревании жидкость расширяется. Для компенсации этого явления в системе охлаждения имеется расширительный бачок с необходимым свободным пространством. В некоторых системах функцию расширительного бачка выполняет верхний бачок радиатора. Сверху бачок имеет заливное отверстие, закрытое пробкой.

Большинство систем охлаждения выполнены закрытыми, т.е. герметично разобщенными с атмосферой. Это позволяет повысить давление в системе выше атмосферного и, следовательно, увеличить температуру кипения жидкости. Диапазон рабочих температур ДВС при этом так же повышается на 15…20°C, что положительно сказывается на его работоспособности. (Кипение жидкости внутри системы охлаждения – опасное явление, т. к. пузырьки пара могут объединиться в паровые пробки, что приведёт к прекращению циркуляции жидкости и перегреву ДВС с последующим выходом его из строя. Кроме того, даже при незначительном кипении на стенках системы охлаждения образуется накипь, снижающая коэффициент теплопередачи и уменьшающая проходное сечение каналов. )

20

Что такое поршень — определение, детали, типы, применение

Поршень описан наряду с основным пониманием, определением, типами, характеристиками, функциями, преимуществами, недостатками и т. д.

Что такое поршень?

Поршень Основы

Поршень является неотъемлемой частью поршневых двигателей. Они являются важным аспектом автомобильных транспортных средств. Встречается не только в двигателях,

• Компрессоры,
• Насосы,
• Гидравлические и пневматические цилиндры и многое другое.

По сути, это небольшая движущаяся деталь, плотно окруженная поршневыми кольцами. Мы познакомимся с более подробной информацией о поршнях и всей информацией, связанной с поршнями.

Поршень Определение

Поршень определяется как кусок металла, работающий против давления жидкости в цилиндре.

• В основном, поршень, используемый в двигателях, известен всем, они расширяют и сжимают топливо с помощью шатунов и других деталей внутри цилиндра сгорания.
• В случае насоса усилие передается от коленчатого вала к поршням для сжатия или выброса жидкости.
• Итак, все, что я должен сказать, это то, что поршни имеют более широкое применение, и не только в двигателях.

Что такое определение поршня

Форма поршня и материалы

Говоря о его форме, он имеет цилиндрическую форму. В случае двигателя возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Они сделаны из разных материалов.

Как правило, поршни изготавливаются из литейных алюминиевых сплавов.

Существуют и другие материалы, например,

• Чугунные поршни,
• Литые стальные поршни,
• Литой алюминий,
• Гиперэвтектика,
• Алюминиевый сплав, Алюминиевые кованые поршни.

Эти материалы обладают высокой прочностью и используются в соответствии с требованиями. Для низкоскоростных применений используется чугун, а для высокоскоростных — алюминиевый сплав.

Итак, прежде чем узнать больше о типах и деталях поршней, давайте узнаем об общих функциях поршней.

Функции поршней

Функции поршня следующие:

• В двигателях передать силу взрыва коленчатым валам.
• Служит теплоносителем для стенок цилиндров.
• Поршни также действуют как регулирующий клапан.
• Помогает направлять движение шатуна.
• Поршни как бы уплотняют, чтобы газы не попадали из камеры сгорания в картер.

Итак, чтобы поршень работал эффективно, он должен обладать некоторыми характеристиками. Вот некоторые желаемые характеристики, которыми должен обладать поршень для идеальной работы.

XPH — ваш дом для запасных частей BMW, Audi, Ford Mustang, VW, Porsche и Nissan GTR.

Желательные характеристики поршней

Давайте обратимся к основным желательным характеристикам поршня, как показано ниже:

• Поршень должен работать бесшумно.
• Должен обладать коррозионно-стойкими свойствами.
• Должен быть легче по весу.
• Поршень должен иметь длительный срок службы и высокую теплопроводность.
• Должна быть как можно короче, а конструкция должна исключать заедание.

Существуют различные типы поршней, и они называются в соответствии с их различными принципами работы и устройством. Мы рассмотрим обычно используемые поршни в кратких деталях.

Давайте узнаем о деталях или компонентах поршней.

Parts of Piston

There are few parts of a piston, as follows:

• Piston rings
• Piston Ring grooves
• Piston skirt
• Piston pins
• Piston head
• Piston bearings

Parts of piston

Попробуем рассмотреть все это вкратце,

Поршневое кольцо

Поршневые кольца представляют собой разрезные кольца, которые устанавливаются в углублении поршня.

• Обычно используются 3 типа поршневых колец.
• Поршни могут иметь одно или три кольца в зависимости от требований.
• Кольца монтируются таким образом, что конструкция выглядит конусообразной.

Итак, какова функция поршневых колец? Они изолируют камеру сгорания и регулируют расход смазочного масла.

Кроме того, они служат для отвода тепла к отверстию цилиндра. Как мы уже говорили выше, используются 3 типа колец.

Давайте проверим каждый из них.

Компрессионные кольца

Компрессионные кольца расположены на верхней стороне поршня ближе к камере сгорания.

• Их также называют газовыми кольцами или прижимными кольцами.
• Компрессионные кольца выполняют функцию колец, препятствующих утечке продуктов сгорания и помогающих передавать тепло от поршня к стенкам цилиндра.

Маслосъемные кольца

Маслосъемные кольца расположены посередине компрессионных и маслосъемных колец.

Они имеют коническую поверхность и служат для герметизации камеры сгорания и удаления масла с поршневого цилиндра.

Маслосъемные кольца или Масляные кольца

Они расположены под маслосъемными кольцами. Масляные кольца состоят из двух поверхностей с отверстиями по всему периметру. Эти прорези позволяют маслу стекать обратно в картер.

Когда поршень движется вперед и назад, маслосъемные кольца удаляют избыток масла со стенок цилиндра.

Канавки для поршневых колец

Канавки для поршневых колец означают канавки или прорези, в которые входит поршневое кольцо.

Весна пришла! Сэкономьте на нашем бестселлере WAGNER TUNING BMW F CHASSIS N55 CATTED DOWNPIPE

Юбка поршня

Круглая часть поршня известна как юбка поршня.

• Изготовлены из чугуна благодаря высокой износостойкости и способности к самосмазыванию.
• Имеет канавки для установки поршневых маслосъемных колец, а также компрессионных колец.

Юбка поршня предназначена для направления поршня вверх и вниз по цилиндру. Конструкция сделана так, что поможет поршню преодолевать боковые силы.

Используется два типа юбок.

• Пышная юбка – Пышная юбка известна как сплошная юбка; они имеют трубчатую форму и обычно используются в больших автомобилях.
• Юбка тапочка – Юбка тапочка используется на поршнях мотоциклов и автомобилей. Юбка тапочка имеет часть юбки, которая срезана, чтобы остались только поверхности на задней и передней стенке цилиндра.

Поршневые пальцы

Возможно, вы слышали название «поршневой палец», если когда-либо изучали поршень или знали о нем. Поршневой палец обеспечивает опору подшипника и помогает поршню правильно функционировать.

Проще говоря, он соединяет шатун и поршень в шарнирном соединении. Существует три способа установки пальцев на поршни.

• Фиксированная канцелярская принадлежность – В этом методе штифт будет прикрепляться к бобышке поршень с помощью винтов.
• Полуплавающий — этот штифт будет прикреплять шатун посередине, и штифт будет свободно перемещаться внутри подшипника и у бобышек.
• Полностью плавающий – В полностью плавающем штифт фиксируется заглушками. Этот может колебаться на бобышках, а также на шатуне.

Головка поршня

Головка поршня также известна как головка поршня. Как следует из названия, это верхние части поршней. Дымовые газы соприкасаются с днищем поршня.

Из-за высокой температуры дымовых газов головки поршней изготавливаются из специальных сплавов, стальных сплавов.

Вот функции головки поршня.

• Головка поршня создает завихрение, благодаря чему сгорание будет равномерным и равномерным.
• Головка поршня действует как тепловой барьер, ограничивая попадание высокотемпературного тепла к нижним частям поршня.
• Давления, ответственные за детонацию в цилиндре, головка поршня может их сдерживать.

Подшипники поршня

В месте, где происходят осевые вращения, предусмотрены подшипники.

• Они имеют полукруглую форму и входят в эти отверстия на шарнирах.
• Вкладыши поршневых колец доступны на большой головке, где шатун соединяет коленчатые валы.
• Подшипники изготовлены из свинцовых, медных, силиконовых алюминиевых материалов.

Посмотрите хорошее ВИДЕО от Habib Mechanics!

Типы поршней

Существует множество типов поршней в зависимости от их устройства и применения.

Вот наиболее часто используемые типы поршней.

• Сметный штифт тип
• CAM GRAUND TYPE
• Тип масляного охлаждения
• Taper Type
• Стальной проволочный тип
• ACOnoguide Type
• Piston с нагреванием
• Автотермический тип
• Биртовый Давайте изучим основы всех этих типов поршня,

  Станьте экспертом «Зеленого пояса шести сигм», освоив такие концепции, как диаграмма «Рыбья кость»/Исикава, анализ первопричин, взаимосвязь и статистический анализ данных, работая над отраслевыми вариантами использования и проектами.

  Поршень со смещенным штифтом

  Как следует из названия, в этом типе поршень смещен в сторону основной упорной стороны поршня.

  Такое расположение помогает уменьшить износ, а также шум поршня.

  • Если вам интересно, что такое основная сторона тяги, то сторона тяги нагружается во время события питания.
  • Принимая во внимание, что сторона малого осевого усилия нагружается во время сжатия.

  Поршень со шлифованным кулачком

  В основном используются поршни со шлифованным кулачком. Они не идеально круглые, и диаметр этих поршней большой на ненапорной стороне. Потому что, когда температура поршня увеличивается, они имеют тенденцию к расширению.

  Поршень со шлифованным кулачком

  Поршень с масляным охлаждением

  В этом типе с масляным охлаждением под днищем поршня предусмотрена полость. Почему это? Потому что для снижения температуры поршня на верхнем кольце и предотвращения образования нагара в канавке.

  Они предусмотрены для средне- и высокоскоростных дизельных двигателей.

  Конические поршни

  В этом типе головка поршня меньше диаметра юбки. Когда высокая температура доходит до головки, сторона расширяется, и диаметр поршня становится однородным в условиях.

  Поршни стальные проволочные

  Лента из стальной проволоки под натяжением помещается между маслосъемным кольцом и поршневым пальцем.

  Поршень Aconoguide

  Эти поршни снабжены выступающими подушками особой формы, способствующими гидродинамической смазке.

  Поршень с тепловой заслонкой

  В этих поршнях в верхней части поршня имеется канавка. Это уменьшит передачу тепла от короны к юбке. Так юбка будет холоднее бегать и не будет сильно расширяться.

  Автотермический поршень

  Эти поршни содержат стальные вставки с низким коэффициентом расширения в бобышках поршневого пальца. При более высоких температурах поршень расширяется вместе с поршневым пальцем.

  Автотермический поршень

  Сжатие происходит в направлении, перпендикулярном поршневому пальцу, за счет металлического воздействия.

  Биметаллические поршни

  Как следует из названия, они сделаны из двух металлов. Один стальной, другой алюминиевый. Юбка изготовлена ​​из стали, а алюминиевые коты внутри образуют головку поршня и бобышки поршневого пальца.

  В некоторых случаях может произойти выход поршня из строя. Поэтому мы должны знать, как происходят обычные повреждения поршня и их описание.

  Присоединяйтесь к тысячам компаний, которые процветают благодаря интеллектуальной технологии электронного обучения LearnWorlds, отмеченной наградами поддержке и вдохновляющему контенту.

  Как работает поршень?

  Принцип работы

  Энергия вырабатывается в цилиндре в результате процесса сгорания. Поршень работает внутри цилиндра и связан с коленчатым валом через шатун.

  Итак, после сгорания эта энергия передается коленчатому валу через шатун.

  Поршень также рассеивает тепло, выделяемое при сгорании.

  Давайте пошагово рассмотрим принцип работы поршня.

  Пошаговый принцип работы

  • Поршень движется от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке,
  • В цилиндре создается вакуум.
  • Воздушно-топливная смесь поступает из-за разрежения.
  • Поршень сжимает смесь.
  • Повышение давления и температуры.
  • Рабочий ход или сжигание топлива.
  • Поршень перемещается из верхней мертвой точки в нижнюю.
  • Мощность передается на шатун.
  • От шатуна мощность передается на коленчатый вал.
  • Наконец, выхлопные газы удаляются в такте выпуска.

  Неисправности поршня

  Рассмотрим основные неисправности,

  Задиры на поршнях

  Задиры на поршнях возникают из-за перегрева, из-за которого поршень расширяется и сжимается в цилиндре. Из-за расширения смазка будет выдавливаться из стенок цилиндра, вызывая контакт металла с металлом.

  Прогоревший поршень

  Прогоревший поршень может быть основной причиной детонации и преждевременного зажигания. При детонации газы выделяют огромное количество энергии. При преждевременном зажигании горящий оккус обычно находится возле головки поршня.

  Сухой ход поршня

  Выход из строя поршня на сухом ходу может быть вызван конденсацией несгоревшего топлива в цилиндре. Это приводит к длинным узким следам трения из-за взаимодействия скользящих частей.

  Повреждение бобышки поршневого пальца

  При механическом перенапряжении поршня происходит повреждение бобышки поршневого пальца. Кроме того, при недостаточной подаче масла в бобышке поршневого пальца появится трещина, которая в дальнейшем будет равномерно распространяться при нормальных нагрузках и, в конце концов, поршень расколется.

  Преимущества поршней

  У поршней много преимуществ, а именно:

  • Поршни проще механически.
  • Гибкие и более надежные.
  • У них хорошее соотношение веса и мощности.
  • Меньше техобслуживания, вибрации и шума при работе
  • Многотопливность, может работать на любом топливе
  • Меньше производственных затрат за счет массового производства
  • Поршень обеспечивает высокую маневренность

  Недостатки поршней

  5

  2 У поршня также много недостатков:

  • Экономия топлива может ухудшиться
  • Стабильность подачи топлива является проблемой
  • Низкая эффективность при частичной нагрузке
  • Требуется редуктор

  Как мы уже обсуждали ранее, существует более широкое применение поршней во многих машинах. Общие области применения поршней приведены ниже.

  Применение поршня

  • Наиболее популярным и известным применением является использование поршня в камере сгорания двигателей внутреннего сгорания.
  • В самозарядном огнестрельном оружии поршень используется для толкания затвора.
  • Они используются в гидравлических насосах и гидроцилиндрах в качестве цилиндров или приводов двойного действия.
  • Воздушный компрессор.
  • В кондиционерах для облегчения циркуляции рабочей жидкости.
  • В паровых двигателях для преобразования потока в силовое движение.
  • Тепловые насосы.
  • Прочие автомобильные детали и оборудование.

  Курс автомобильной инженерии с высоким рейтингом

  Автомобильная промышленность 101: Руководство для начинающих по ремонту автомобилей

  Автомобильная инженерия: автомобильные основы и продвинутый уровень

  Автомобильная техника; Гибридные электромобили

  Сделай сам — диагностика электрооборудования автомобиля — начинающий

  Самостоятельно — диагностика электрооборудования автомобиля — средний уровень

  Автомобильная инженерия; Common Rail Direct Injection (CRDI)

  Основы двигателей внутреннего сгорания — двигатели внутреннего сгорания

  Гибридные и электрические транспортные средства для начинающих ПОЛНЫЙ курс 2021

  Автомобильная безопасность: понимание автомобильных аварий для начинающих

  Гибридные автомобили. Основы и принципы работы

  Введение в автомобильную технику. Производительность

  Автомобильная промышленность 102: Аккумулятор, система зарядки и система запуска типы, различные детали, преимущества, недостатки и т. д. Любые сомнения, пожалуйста, сообщите нам.

  Наши приложения

  Ознакомьтесь с нашим «MechStudies — обучающее приложение» в iOS  &  Android

  Further Study

  There are many interesting articles, you can refer,

  Reciprocating pumps

  Welding Defects

  Brake system

  Turbocharger

  Supercharger

  Centrifugal clutch

  What поршень? | Как работает поршень?

  Содержание

  • 1 Что такое поршень?
  • 2 Работа поршня
  • 3 Типы поршней
    • 3.1 1) Трунковые поршни
    • 3.2 2) Пьесные поршни
    • 3,3 3) Раздвижной поршень
    • 3.4 4) Дефлекторные поршни
    • 3,5 5) Гоночные поршни
    • 3,6 6).
    • 3.8 8) Поршни Specialliod
  • 4 Части поршня
  • 5 Функция поршня
  • 6 Характеристики поршня
  • 7 Преимущества и недостатки поршня 9.
  9.0110 9. Преимущества и недостатки поршня 9.0012
  • 7.2 Недостатки поршня

• 8 Применение поршня
• 9 Раздел часто задаваемых вопросов
  • 9.1 Что такое поршень двигателя?
  • 9.2 Какие бывают поршни?
  • 9.3 Для чего используются поршни?
  • 9.4 Какова функция поршня?
  • 9.5 Из каких компонентов состоит поршень?

Двигатель состоит из топливного насоса, шатуна, коленчатого вала и топливной системы. Поршень известен как сердце поршневого двигателя. Без поршня поршневой двигатель не может сжимать топливовоздушную смесь. Поэтому техническое обслуживание и ремонт поршня очень важны для правильной работы двигателя. Поршни чаще всего используются в бензиновых двигателях и дизельных двигателях. В этой статье в основном объясняется работа, типы и некоторые другие аспекты поршня.

Что такое поршень?

Поршень представляет собой возвратно-поступательный механический диск , совершающий возвратно-поступательные движения вперед и назад внутри камеры сжатия двигателя . Он передает свое движение коленчатому валу через шатун.

Работа двигателя внутреннего сгорания зависит от работы поршня.

Эта часть двигателя внутреннего сгорания имеет подвижную часть из металла с поршневым кольцом. Поршневой палец используется для соединения шатуна с поршнем. Этот шатун дополнительно соединяется с коленчатым валом через шатунные шейки.

Когда жидкость или газ в камере сжатия сжимаются или расширяются, поршневой диск начинает двигаться в камере. В процессе сгорания топливовоздушной смеси выделяется химическая энергия.

При расширении сгоревшей воздушно-топливной смеси вырабатываемая энергия создает тягу. Эта тяга перемещает поршень вперед и назад. Он передает свое движение коленчатому валу, который далее приводит в движение автомобиль.

Ваш поршень должен обладать высокой надежностью и гибкостью, но его вес должен быть как можно меньше. Легкий поршень помогает уменьшить инерцию, создаваемую его возвратно-поступательной массой.

Он должен выдерживать высокую взрывную силу и температуру, возникающие в камере сжатия. Поршень вашего двигателя должен совершать возвратно-поступательные движения с минимальным трением в камере сжатия.

Работа поршня

Поршень является возвратно-поступательным элементом двигателя. Он совершает возвратно-поступательные движения внутри камеры сгорания или цилиндра сжатия. Его возвратно-поступательное движение помогает вырабатывать энергию из воздушно-топливной смеси и вращает колесо автомобиля.

Поршень работает следующим образом:

1. Для такта всасывания поршень перемещается от ВМТ до НМТ. Во время этого движения он создает вакуум внутри камеры сгорания. При достижении BDC создается вакуум, который открывает всасывающий клапан. Когда всасывающий клапан открывается, топливовоздушная смесь поступает из карбюратора в камеру сгорания .
2. После такта всасывания поршень выполняет такт сжатия. Для этого хода он перемещается из НМТ в ВМТ. Во время этого движения он уменьшает объем камеры сгорания.
3. При уменьшении объема камеры сгорания происходит сжатие топливно-воздушной смеси. Когда поршень достигает ВМТ , топливовоздушная смесь полностью сжимается.
4. Свеча зажигания воспламеняет смесь, когда смесь полностью сжата в соответствии с требованиями. За счет воспламенения топливовоздушной смеси внутри камеры сгорания вырабатывается тепловая энергия.
5. Когда сгоревшее воздушно-топливное топливо проходит через расширительный клапан, оно расширяется и заставляет поршень двигаться от ВМТ к BDC .
6. Когда поршень получает мощность от расширенной топливно-воздушной смеси, он совершает возвратно-поступательное движение, а затем и шатун. Шатун вместе с шатунной шейкой преобразует возвратно-поступательное движение во вращательное и передает его на коленчатый вал. Коленчатый вал также передает вращательное движение маховику, который вращает колеса автомобиля.
7. Наконец, поршень выполняет такт выпуска. Для этого такта поршень снова перемещается из НМТ в ВМТ и выбрасывает выхлопные газы из камеры сгорания. После этого последнего удара весь цикл повторяется.

Types of Pistons

The piston has the following major types:

1. Trunk Pistons
2. Crosshead Pistons
3. Sliding piston
4. Deflector Pistons
5. Racing pistons
6. Invar strut piston
7. Autothermic Pistons
8. Поршни Specialliod

1) Поршни магистральные

Эти типы поршней имеют большой диаметр. Это поршень двойного назначения (т. е. он может работать и как цилиндрическая траверса, и как поршень).

Когда шатун наклоняется почти на всем протяжении своего движения, в нем все еще действует боковая сила, действующая на стенки цилиндра по обе стороны от поршня.

Это наиболее часто используемый тип поршня для поршневых двигателей внутреннего сгорания. Они используются как в дизельном двигателе, так и в бензиновом двигателе, но высокоскоростные двигатели теперь имеют более легкие проскальзывающие поршни.

Одной из наиболее характерных особенностей этих поршней (особенно для двигателей с КИ) является то, что помимо маслосъемного кольца между днищем поршня и поршневым пальцем они содержат маслосъемную канавку под поршневым пальцем.

Подробнее: Различные типы двигателей

2) Поршни крейцкопфа

Дизельному двигателю с высоким замедлением могут потребоваться дополнительные ресурсы для боковых усилий на поршнях . Поэтому в быстроходном дизеле обычно используется крейцкопфный поршень. Главный поршень содержит большой поршневой шток, который проходит вниз от поршня к вторичному поршню меньшего диаметра.

Главный поршень обеспечивает газонепроницаемость и подвижность поршневых колец. Меньший поршень приводится в действие механически. Он работает в небольшой компрессионной камере. Он передает поршневой палец и выполняет роль направляющей ствола.

Смазочное масло крейцкопфа лучше, чем смазочное масло для тронкового поршня. Теплота сгорания не влияет на смазку крейцкопфа. Смазочное масло поршней крейцкопфов не загрязняется горючими частицами сажи, не повреждается при нагревании и может быть разбавлено.

3) Подвижный поршень

Эти типы поршней лучше всего подходят для бензиновых двигателей. Эти поршни имеют наименьшие размеры и массу. В рискованных случаях они имеют только юбку поршня, опору поршневого кольца и головку поршня, чтобы оставить две площадки, которые предотвращают вибрацию поршня в отверстии.

Край юбки поршня отходит от стенки цилиндра вокруг поршневого пальца. Целью этого процесса является уменьшение массы возвратно-поступательного движения, что позволяет легко балансировать двигатель и создавать высокие скорости.

4) Дефлекторные поршни

Эти типы поршней чаще всего используются в двухтактных двигателях с компрессией коленчатого вала, которая аккуратно направляет поток воздуха в цилиндр для обеспечения эффективного выпуска. У бокового пылесоса впускное и выпускное отверстия находятся на стороне, обращенной непосредственно к стенке цилиндра.

Эти поршни имеют приподнятое ребро в верхней части для предотвращения прямого прохождения поступающей воздушно-топливной смеси из одного отверстия во второе отверстие. Это служит для отвода поступающей смеси вокруг камеры сгорания.

5) Гоночные поршни

Гоночные двигатели имеют более жесткие и прочные поршни, чем двигатели легковых автомобилей. Они легче для достижения желаемой скорости двигателя.

6) Поршень стойки из инвара

Поршни стойки из инвара имеют инвар, который представляет собой сплав, состоящий из 64% сталь и 36% никель . Его коэффициентом расширения можно пренебречь (т.е. 000000063/°C ). В поршне стойка из инвара фиксирует юбку и бобышки поршневого пальца, что позволяет поршню расширяться примерно до размера цилиндра.

7) Автотермические поршни

Этот тип поршня имеет стальную вставку с низким коэффициентом расширения в бобышках поршневого пальца. Форма этих вставок такова, что их концы закреплены на юбке поршня.

8) Поршни Specialliod

Поршни Specialloid производят широкий спектр двигателей с нулевым поршнем CI и двигателей SI для главных судовых двигателей, железнодорожной тяги, промышленных канцелярских принадлежностей, коммерческих транспортных средств и вспомогательных приложений.

Новейшие дизельные поршни Specialloid имеют вертикальные зубчатые колеса на внутренней поверхности юбки и прочные опоры, передающие нагрузки непосредственно сверху на опорную зону поршневого пальца.

Части поршня

The piston has the following major parts:

1. Cap
2. Connecting rod bearing
3. Piston Rings
4. Bolt
5. Connecting rod 
6. Piston Head or Crown
7. Piston pin
8. Piston skirt
9. Piston ring grooves

1) Поршневые кольца

Поршневое кольцо является наиболее важной частью поршня двигателя. При возвратно-поступательном движении поршня внутри камеры сгорания происходит сгорание воздушно-топливной смеси. Кольцо используется для предотвращения утечки продуктов сгорания через поршень и для уменьшения трения. Это кольцо обеспечивает уплотнение между клапаном цилиндра и поршнем.

Для изготовления этих колец используется легированный чугун или чугун.

Поршневые кольца бывают следующих типов:

1. Кольцо регулятора уровня масла
2. Кольцо компрессора и

2) Головка поршня или головка поршня

Головка поршня устанавливается поверх поршня. Благодаря своему положению он способен выдерживать очень высокие температуры и давление. Корона используется для ограничения времени процесса удержания, пигмент, выходящий из выхлопа, помогает вывести его из двигателя.

3) Канавки для поршневых колец

Состоит из канавки в верхней части поршня, в которой используется кольцо.

4) Юбка поршня

Это цилиндрический материал, прикрепленный к круглой части поршня. Чугунная часть чаще всего используется для строительных юбок, потому что она обладает превосходными характеристиками самосмазывания и износостойкости.

Юбка поршня имеет канавки для установки компрессионных и поршневых маслосъемных колец. Эти юбки имеют несколько дизайнов в зависимости от характера применения:  

Эти юбки бывают следующих основных типов:  

1. Полная юбка: Эта юбка также называется сплошной юбкой. Имеет трубчатую конструкцию. Полные юбки чаще всего используются для двигателей больших автомобилей.
2. Юбка тапочка: Эти юбки чаще всего используются для поршней мотоциклов и некоторых других транспортных средств. На стенке цилиндра остались только задняя и передняя части, т.к. часть юбки срезана. Это снижает вес и минимизирует площадь контакта между поршнем и стенкой цилиндра.

5) Поршневой палец

Также известен как поршневой палец. Он используется для соединения шатуна с поршнем. Эти штифты изготовлены из твердой стали.

6) Болт

Используется для соединения шатуна и хомута.

7) Подшипник шатуна

Подшипник шатуна устанавливается из двух частей. Эти две части соединяются таким образом, что образуют полный круг. Этот подшипник устанавливается между шатунной шейкой и шатуном.

8) Крышка

Это нижняя часть узла поршня. Это нижняя половина шатуна, образующая корпус для поддержки шатуна.

9) Болт шатуна

Болт шатуна является наиболее важной частью поршня. Этот болт используется для соединения шатуна и коленчатого вала. Этот болт имеет подшипник и крышку стержня на нижнем конце. Затем сборка скрепляется гайками.

Болт предназначен для крепления шатуна к коленчатому валу, чтобы шатун мог выдерживать нагрузку, создаваемую вращением коленчатого вала.

Сталь используется для изготовления болтов, а алюминий используется для изготовления легких болтов.

Никель лучше всего подходит для изготовления прочных болтов. Никелевые болты также имеют длительный срок службы и используются для большегрузных транспортных средств.

Назначение поршня

• Основной функцией поршня является сжатие внутри цилиндра только воздуха или воздушно-топливной смеси и получение мощности от сгоревшей смеси.
• Принимает тягу, создаваемую сгорающей топливно-воздушной смесью в цилиндре, и передает ее на шатун.
• Имеет возвратно-поступательное движение внутри камеры сгорания. Он выполняет такты всасывания, сжатия, расширения и выпуска. После завершения этих тактов он вращает коленчатый вал, который дополнительно вращает колесо автомобиля.

Поршень Характеристика

• Поршень двигателя должен обладать высокой надежностью и гибкостью.
• Способен выдерживать взрывную силу, высокое давление и температуру сгораемой воздушно-топливной смеси в камере сжатия.
• Он должен выдерживать воздействие переменных нагрузок.
• Должен быть легким. Легкий поршень помогает уменьшить инерцию, создаваемую его возвратно-поступательной массой.
• Поршень вашего двигателя должен работать бесшумно и иметь малый вес.
• Должен быть механически прочным.

Преимущества и недостатки поршня

Преимущества поршня

• Простая конструкция
• Малый вес
• Высокая надежность и гибкость
• Высокое соотношение мощности и веса
• Простота изготовления
• Очень низкая вибрация, так как нет контакта с рабочей частью
• Возможность использования нескольких видов топлива
• Модульность
• Низкая рабочая температура турбины
• 2
• 2
• 2
• Требуют минимального обслуживания
• Низкий уровень выбросов отработавших газов
• Легкий запуск поршневого двигателя
• Низкие производственные затраты
• Обеспечивают высокую степень маневренности
• Best appropriate for waste heat recovery
• Internally balanced
• It offers the HCCI combustion process

Disadvantages of Piston

1. Low efficiency of the fuel
2. low stability
3. Requires reduction gearing
4. Stability подачи топлива
5. Высокая скорость сгорания
6. Не подходит для работы с частичной нагрузкой
7. Не подходит для перевозки тяжелых грузов на большие расстояния

 

Применение поршня

• Поршни чаще всего используются в двигателях для сжатия воздушно-топливной смеси. Это поршневая часть двигателя.
• Также используются в поршневых насосах. Возвратно-поступательное движение внутри цилиндра насоса. Основное их предназначение – повысить давление жидкости и перекачать ее в нужный участок.
• Используются в компрессорах для сжатия газов или воздуха.

Раздел часто задаваемых вопросов

Что такое поршень двигателя?

Поршень известен как сердце поршневого двигателя . Он сжимает воздух или воздушно-топливную смесь внутри камеры сгорания. Это сжатие воздушно-топливной смеси вызывает взрыв, который создает тягу. Эта тяга совершает возвратно-поступательное движение поршня, который далее передает свое движение коленчатому валу через шатун.

Какие бывают поршни?

Поршни бывают следующих типов:

1. Specialliod Piston
2. Trunk Piston
3. Autothermic Piston
4. Invar strut Piston
5. Crosshead Piston
6. Racing Piston
7. Sliding Piston
8. Deflector Piston

What are the pistons used for?

Поршни служат для сжатия топливно-воздушной смеси. При сгорании воздушно-топливной смеси выделяется тепловая энергия, которая воздействует на поршень. Когда поршень получает силу, он приводит в движение автомобиль. Поршни чаще всего используются в поршневых двигателях, дизельных двигателях, двухтактных и четырехтактных двигателях.

Какова функция поршня?

В поршневом двигателе основная функция поршня заключается в сжатии воздушно-топливной смеси и в передаче тяги, создаваемой сгоревшим воздухом-топливом, на коленчатый вал, который приводит в движение колеса автомобиля.

В насосе и компрессоре поршень получает вращательное движение от коленчатого вала и сжимает рабочую жидкость внутри компрессионного цилиндра.

Из каких компонентов состоит поршень?

The piston has the following major components:

1. Piston Rings
2. Piston crown or Piston head
3. Piston ring grooves
4. Piston skirt
5. Piston pin
6. Bolt
7. Connecting rod bearing
8. Cap
9. Connecting rod болт

Подробнее

1. Различные типы поршневых двигателей
2. Работа распределительного вала
3. Работа коленчатого вала
4. Типы и работа шатуна
5. Функция системы охлаждения двигателя

Юбка поршня, шток поршня и магистральный 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 являются тремя компонентами поршня в судовых дизельных двигателях. В этой статье мы узнаем о каждом из них.

Обычно используются два типа поршня:

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

• Магистральный поршень: Состоит из поршня с удлиненной юбкой для восприятия 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 стороны) 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 трения на сальниковой коробке
• Царапина или вмятина из-за неправильного обращения
• Округлость стержня в различных положениях
• Блеск поверхности поршневого штока (шероховатость поверхности измеряется в рупиях)

Магистральный поршень

Магистральный поршень — термин, обычно используемый для обозначения 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.