Устройство поршня двигателя: Поршень двигателя – конструкция, условия работы, нагрузки

Содержание

Поршень двигателя внутреннего сгорания: устройство, назначение, принцип работы.

  • 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:

Volkswagen AG

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

Не буду растягивать вступление, кратко расскажу, о чем будет этот большой пост. И так речь идет о типах поршней, четырех тактные бензиновые, дизельные и двух тактные, Основная задача всех рассмотренных

типов поршней , это контролировать тепловое расширение и противостоять определенной нагрузке, ниже разберемся как это решается.

Поршни для четырехтактных бензиновых двигателей

В современных бензиновых двигателях используют поршни с симметричной или асимметричной юбкой
с различной толщиной днища и юбки поршня.

Поршни управляемого расширения

Поршни с кольцевой вставкой, которая управляет тепловым расширением.
Вставки выполнены из серого чугуна. Главная цель этого кольца уменьшить тепловое расширение алюминиевого сплава поршня, так как чугун имеет относительно небольшое расширение и малую теплопроводность, вставка тем самым сдерживает металл сохраняя форму. Производство таких поршней более затратное, соответственно и выше цена готового продукта. Основной недостаток, это невозможность изготовления кованного поршня, так необходимого для турбированых двигателей, большая масса поршня. Такой тип поршней больше уходит в далекое прошлое.

Авто термические поршни

Авто термические поршни, имеют разделение(пропил) между кольцевым поясом и юбкой в канавке маслосъемного кольца, юбка держится в районе бобышек. Это позволяет снизить теплопередачу от кольцевого пояса поршня к его юбке, тем самым достигается более стабильная форма юбки. Стальная вставка в районе бобышек, контролирует тепловое расширение и увеличивает прочность. Такие поршни не способны выдерживать огромные нагрузки из-за «пропила», в работе отличаются низким шумом и относятся к более современным типам.

Поршни Autothermatik

Действуют по такому же принципу, как и авто
термические поршни, но не имеют пропила в маслосъемной канавке. Так же имеют стальные пластины в районе бобышек. Более прочные из-за целостности кольцевого пояса и юбки, лучше выдерживают боковые нагрузки по сравнению с первым вариантом. Применяются как в бензиновых, так и частично в дизельных двигателях.

Чем- то похожи на авто термические, но вместо пропила в юбке имеют стальную вставку по всему диаметру. Таким образом ограничивая температурный переход от кольцевого пояса к юбке и контролирую форму по всей окружности.

Этот тип поршней имеет большой холодильник и узкую часто овальную форму юбки. Поршень спроектирован так что при тепловом расширении он меняет свою форму из овальной в правильную круглую.

В дополнение к такому типу поршней еще есть вариант со скошенной юбкой к вершине поршня. имеет более широкую часть юбки снизу сужаясь к кольцевому поясу.

У поршней для двигателей с очень высокой выходной мощностью (больше, чем 100 кВт/л) может быть выполнен охлаждающий канал.

Самый большой потенциал для того, чтобы уменьшить поршневую массу в четырехтактных бензиновых двигателях несут в себе поршни EVOTEC®, в котором прежде всего стоит отметить трапециевидные поддержки бобышек, что позволяет расположить палец особенно глубоко, близко к днищу, сократив всю длину и массу поршня. В посте Масса поршня мы уже говорили о достоинстве такого расположения пальца. Такое расположение стенок юбки позволяет очень хорошо усилить верхнюю часть бобышек имея небольшую толщину перегородок и облегчить нижнюю выполнив поршень асимметричной формы. Юбка достаточно узкая и на краях имеет прочные перегородки, переходящие к бобышкам, это тоже является большим плюсом. Такая компоновка поршня очень хорошо препятствует боковым нагрузкам, мала вероятность деформации юбки, при этом толщина юбки намного меньше чем в обычном поршне, что тоже сокращает общий вес. На всем фоне отмеченных выше достоинств поршень значительно похудел, это позволяет сделать бобышки тоньше, так как инерционная нагрузка на нижние стенки бобышек стала меньше.

Кованные алюминиевые поршни

В двигателях с очень большими удельными нагрузками — такими как турбонадув или впрыск закиси азота используют кованные поршни . Преимуществом несомненно является прочность кованного алюминиевого сплава. Выдерживают более высокую температуру и лучше противостоят детонации. Из недостатков отмечается более высокая цена, невозможность применения некоторых технологий, например, некоторые из тех что описаны выше из-за технологического процесса изготовления.

Кованный поршень для Формулы 1

В следующем посте поговорим о поршнях для двухтактных и дизельных двигателей, где нагрузки и температуры еще больше.

Думаю, любой автомобилист, скорее всего знает как выглядит поршень. Но на этом, как правило, познания о главной детали двигателя и заканчиваются. Поэтому восполним пробел и поговорим о назначении поршня, его конструктивных особенностях и материалах для изготовления.

Как выглядит поршень? Сложная деталь. Это подтверждает такой факт – очень мало автомобилестроителей сами изготавливают поршни, поручая это специализированным производителям.

А еще – это главное звено в процессе превращения химической энергии топлива в тепловую, а затем в механическую.

Поршень, я бы сказал, это красивая деталь цилиндрической формы, она выполняет умопомрачительные возвратно-поступательные движения в цилиндре, принимает на себя высокие температуры и изменения давления газа, превращая все это в механическую работу.

То есть, вот какою работу выполняет поршень:

  • принимает на себя давление газов из камеры сгорания и передает это давление на коленчатый вал двигателя;
  • обеспечивает жесткий процесс микровзрывов в цилиндре, при этом герметично изолируя надпоршневую полость от подпоршневого пространства, предохраняя от попадания газов в кратер, а смазочного масла в камеру сгорания.

Как выглядит поршень. Конструкция

Схема подготовлена по материалам Volkswagen AG

  1. головка поршня;
  2. палец;
  3. стопорное кольцо;
  4. бобышки;
  5. головка шатуна;
  6. юбка; вставка стальная;
  7. трапециевидноекомпрессионное кольцо;
  8. коническое с подрезом компрессионное кольцо;
  9. маслосъемное кольцо с пружинным расширителем

Поршень состоит из днища, уплотняющей части с поршневыми кольцами для создания компрессии и удаления масла, и направляющей части (юбки).

В средней части поршня (зона юбки) находятся бобышки с отверстиями для пальца и стопорных колец.

Рабочее днище

Знаете как выглядит поршень и как называется эта часть? Эта часть детали служит для приема усилия от давления газов в камере сгорания и называется рабочее днище . Ее форма зависит от геометрии этой камеры и размещения клапанов.

В случае, когда днище вогнутое, форма камеры сгорания напоминает сферическую. Это увеличивает ее поверхность, но ведет к возрастанию образования нагара, а прочность вогнутого днища ниже, чем плоского.

Выпуклое днище делает камеру сгорания щелевидной формы, что приводит к ухудшению процесса завихрения смеси и охлаждения самого днища, хотя нагарообразование снижается.

Кроме того, такая форма днища уменьшает массу поршня при достаточной прочности.

Плоское днище по своим показателям промежуточный вариант между двумя предыдущими и чаще используется в карбюраторных двигателях.

В дизельных моторах разнообразие форм днищ еще больше, они изменяются в зависимости от степени сжатия, метода образования смеси, расположения форсунок и многих других факторов.

Уплотнительный сектор

Головка поршня герметизирует подвижное соединение поршня с цилиндром за счёт поршневых колец, которые установлены в специальных канавках. В верхних канавках вставлены компрессионные кольца, а в нижней – маслосъёмное кольцо. В канавке для маслосъёмного кольца есть сквозные отверстия, через них происходит отвод излишков масла во внутреннюю полость поршня.

Направляющая юбка, бобышки

Участок поршня, расположенный ниже маслосъемного кольца, называют юбкой поршня, а еще тронковой или направляющей частью.

Ее функция – удержание поршня в нужном направлении и восприятие боковых нагрузок.

С внутренней стороны на юбке есть приливы – бобышки, в них просверлены отверстия для поршневого пальца. А для его фиксации в отверстиях проточены канавки, для запирания пальца стопорными кольцами.

Что скажут металурги

Так как деталь работает в невыносимых условиях, то к металлам, для его изготовления, предъявляются достаточно жесткие требования:

  • для уменьшения инерционных нагрузок у материала должен бить малый удельный вес при достаточной прочности;
  • малый коэффициент температурного расширения;
  • сохранение физических свойств (прочность) при повышенных температурах;
  • значительная теплопроводность и теплоёмкость;
  • минимальный коэффициент трения в паре с материалом стенки цилиндра;
  • значительная сопротивляемость износу;
  • отсутствие усталостного разрушения материала под воздействием нагрузок;
  • низкая цена, общедоступность и легкость механической и других видов обработки в процессе производства.

Понятно, что металла, полностью соответствующего перечисленным требованиям, просто не существует. Поэтому для массовых автомобильных двигателей поршни изготавливаются в основном из двух материалов – чугуна и сплавов алюминия, а если быть точным, то из силуминовых сплавов, содержащих алюминий и кремний.

Чугунный вариант

У чугуна много плюсов, он твёрд, хорошо переносит повышенные температуры, отличается оптимальной сопротивляемостью к износу, имеет низкий коэффициент трения (пара чугун – чугун). И коэффициент температурного расширения у него ниже чем у алюминиевого поршня.

Но есть и недостатки: низкая теплопроводность, из-за чего температура днища у чугунного поршня больше чем у алюминиевого аналога.

Но основной недостаток чугуна ‒ значительная плотность, а значит вес. Для увеличения мощности и эффективности двигателя конструкторы обычно повышают обороты, но тяжелые чугунные поршни не позволяют это делать по причине высоких инерционных нагрузок.

Поэтому для современных автомобильных двигателей, как бензиновых, так и дизельных, отливают алюминиевые поршни.

Алюминиевый вариант

Алюминий имеет значительно меньший вес нежели чугун, но так как он мягче, толщину стенок поршня приходится увеличивать, в результате вес поршня становится легче всего лишь на 30 – 40 процентов по отношению к чугунному.

Коме того у алюминия повышенный температурный коэффициент расширения, поэтому в тело детали приходится вплавлять термостабилизирующие пластины из стали, и делать увеличенные зазоры.

У алюминия довольно малый коэффициент трения (пара: алюминий – чугун), что хорошо для работы алюминиевых поршней в двигателях с чугунным блоком цилиндров или чугунными гильзами.

На современных двигателях немецких марок – Ауди, Фольксваген, Мерседес нет чугунных гильз. Алюминиевые цилиндры там обработаны специальным способом, так что поверхность стенок получается очень твёрдая и имеет сопротивление износу даже выше чем при установке чугунных гильз.

А чтобы уменьшить трение в паре алюминий – алюминий, проводится железнение поверхности юбки. Таким образом отказ от чугунных гильз намного снижает вес блока цилиндров.

В кремнеалюминиевые сплавы, из которых делают поршни основной массы автомобильных двигателей, для улучшения показателей добавляют медь, никель и другие металлы.

Поршни серийных автомобилей производятся методом литья, а на форсированных двигателях применяют изделия, изготовленные методом горячей штамповки. Это улучшает структуру материала ‒ увеличивается прочность и устойчивость к износу. Правда, в штампованный вариант невозможно вмонтировать стальные терморегулирующие пластины.

Вот пожалуй и всё. Вами получен необходимый минимум знаний, как выглядит поршень, его конструкции и условиях работы.

Осталось поделится этой информацией с друзьями в соц.сетях, пригласить их на рюмочку чая и в домашней, непринужденной обстановке пригласить их пополнить ряды читателей нашего блога.

А еще вам будет интересно знать про и . Дерзайте, жмите на ссылку!

До новых встреч, друзья!

Конструкция поршня ВАЗ

Поршневая группа двигателя включает в себя — поршень, поршневые кольца и поршневой палец. Общая конструкция поршневой группы сложилась еще в период появления первых двигателей внутреннего сгорания. С тех пор ни один из элементов поршневой группы не утратил своего функционального назначения.

Поршень, является наиболее важным элементом любого двигателя внутреннего сгорания.

Именно на эту деталь, выпадает основная нагрузка по преобразованию энергии расширяющихся газов в энергию вращения коленчатого вала. Свойства, которыми должен обладать поршень, трудно совместимы и технически тяжело реализуемы. Вот некоторые требования, которым должна соответствовать эта деталь:

Температура в камере сгорания может достигать более 2000°С а температура поршня, без риска потери прочности материала, не должна превышать 350°С;

После сгорания бензино-воздушной смеси, давление в камере сгорания может достигать 80 атмосфер. При таком давлении, оказываемое на днище усилие, будет составлять свыше 4-х тонн. Толщина стенок и днища поршня должна обеспечивать возможность выдерживать значительные нагрузки. Но любое увеличение массы изделия приводит к увеличению динамических нагрузок на элементы двигателя, что в свою очередь, ведет к усилению конструкции и росту массы двигателя;

Зазор между поршнем и поверхностью цилиндра должен обеспечивать эффективную смазку и возможность перемещения с минимальными потерями на трение. Но в тоже время зазор должен учитывать тепловое расширение и исключить возможность заклинивания.

Изготовление должно быть достаточно дешевым и отвечать условиям массового производства.

Очертания поршня за более стопятидесятилетнюю историю двигателя внутреннего сгорания мало изменились.

В конструкции поршня можно выделить несколько зон, каждая из которых, имеет свое функциональное назначение.

Днище поршня – поверхность, обращенная к камере сгорания. Днище, своим профилем, определяет нижнюю поверхность камеры сгорания.

Форма днища зависит от формы камеры сгорания, расположения клапанов, от особенности подачи топливо-воздушной смеси в камеру сгорания и объема самой камеры.

маркировка поршней

Днища разных моделей применяемых на двигателях ВАЗ приведены на рисунке. Поршни ВАЗ 21213 и ВАЗ 21230 отличаются нанесенной маркировкой.

Маркировка наносится на поверхность рядом с отверстием под поршневой палец.

На поршне ВАЗ 21213 нанесены цифры -«213», на модели ВАЗ 2123 — «23».

На модели ВАЗ 21080, ВАЗ 21083, ВАЗ 21100 нанесена соответствующая маркировка — «08»,»083″, «10».

Поршень 2108 имеет диаметр 76мм, модели 21083 и 2110 — 82мм.

Поршни ВАЗ 2112 и ВАЗ 21124, имеют соответствующую маркировку — «12»и «24» и отличаются глубиной выборки под клапана.

Модели 21126 и 11194 отличаются диаметром.

маркировка поршней ваз 2106, подгруппа

Если углубления на днище увеличивают объем камеры сгорания, то для уменьшения объема применяют вытеснители. Вытеснителем называют объем металла, который находится выше плоскости днища.

«Жаровым поясом»(огневым) , называют расстояние от днища до канавки первого поршневого кольца. Чем ближе располагаются поршневые кольца к днищу, тем более высокой тепловой нагрузке они подвергаются, тем больше сокращается их ресурс.

Уплотняющий участок — это участок канавок, расположенных на боковой цилиндрической поверхности поршня. Канавки предназначены для установки поршневых колец. Поршневые кольца обеспечивают подвижное уплотнение. На всех моделях для двигателей ВАЗ, выполнены две канавки под компрессионные кольца и одна канавка под маслосъемное кольцо.

В канавке под маслосъемное кольцо есть отверстия, через которые отводится излишек масла во внутреннюю полость поршня. Уплотняющий участок выполняет еще одну очень важную функцию — через установленные поршневые кольца, осуществляется отвод значительной части тепла от поршня к цилиндру. Если конструкция изделия не будет предусматривать эффективный отвод тепла от днища, то это приведет к его прогоранию.

По расчетам, через компрессионные кольца, передается до 60-70% выделенного тепла. Однако это требует плотного прилегания поршневых колец к цилиндру и к поверхностям канавок. Для обеспечения работоспособности, торцевой зазор первого компрессионного кольца в канавке должен составлять 0,045-0,070мм.

Для второго компрессионного кольца зазор — 0,035-0,060мм, для маслосъемного – 0,025-,0050мм. Между внутренней поверхностью кольца и канавки должен быть радиальный зазор — 0,2-0,3мм.

Головку поршня образуют днище и уплотняющая часть.

Расстояние от оси поршневого пальца до днища, называют компрессионной высотой поршня .

«Юбкой », называют нижнюю часть поршня. На этом участке находятся бобышки с отверстиями – место, куда устанавливается поршневой палец. Внешняя поверхность юбки, исполняет роль опорной и направляющей поверхности. Юбка обеспечивает соосность положения детали к оси цилиндра блока.

Кроме того, боковая поверхность юбки участвует в передаче к цилиндру возникающих поперечных усилий. На поверхность юбки(или на все изделие) могут наноситься защитные покрытия улучающие прирабатываемость и снижающих трение.

Покрытие слоем олова позволяет сгладить неточности профиля и предотвратить наволакивание алюминия на поверхности цилиндра. Могут применяться покрытия созданные на основе графита и дисульфида молибдена. Другой способ, снижающий потери на трение – нанесение на юбке канавок специального профиля. Глубина канавок составляет 0,01-0,015мм. При движении, канавки не только удерживают масло, но и создают гидродинамическую силу, которая препятствует контакту со стенками цилиндра.

Одним из факторов определяющих геометрию поршня, является необходимость снижения сил трения. Для этого требуется обеспечение определенной толщины масляного слоя в зазоре между поршнем и стенками цилиндра. Причем маленький зазор повлечет за собой увеличение сил трения и как следствие повышение нагрева деталей и их ускоренный износ а возможно и заклинивание.

Слишком большой зазор, увеличит шумность двигателя, приведет к росту динамических нагрузок на сопрягаемые детали и будет способствовать их ускоренному износу. Поэтому величина зазора подбирается в соответствии с рекомендациями для конкретного типа двигателя.

В истории применения конструкций поршней для двигателей ВАЗ, просматриваются этапы влияния нескольких европейских конструкторских школ. На первых моделях двигателей ВАЗ применяется «итальянская» конструкция. Поршни отличаются большой компрессионной высотой, широкой опорной поверхностью юбки. Поверхность изделия покрыта слоем олова. В разработке последующих конструкций принимают участие немецкие компании.

У поршней уменьшается компрессионная высота. На юбке применяется микропрофиль – специальный профиль канавок, для удержания смазки в зоне трения. Поршни моделей ВАЗ 21126 и ВАЗ 11194 получают Т-образный профиль и рассчитаны на установку «тонких» поршневых колец. Так внешне сравнивая модели от 2101 до 21126, можно получить представление об общих тенденциях совершенствования конструкции, основанных на новых научных разработках.

В процессе работы, различные участки поршня нагреваются не равномерно, следовательно, и тепловое расширение будет больше там, где выше температура и больше объем металла.

В связи с этим, на уровне днища размер выполняют меньшим, чем диаметр в средней части. Таким образом, в продольном сечении профиль будет коническим. Нижняя часть юбки тоже может иметь меньший диаметр. Это позволяет, при движении вниз, в пространстве между юбкой и цилиндром, создавать масляный клин, который улучшает центрирование в цилиндре.

Для компенсации тепловых деформаций, в поперечном сечении поршень выполнен виде овала. Это связано с тем, что в районе бобышек под поршневой палец сосредоточен значительный объем металла. При нагреве, в плоскости поршневого пальца, расширение будет осуществляться в большей степени. Овальность и бочкообразность детали в холодном состоянии, позволяет иметь поршень, приближающийся к цилиндрической форме, при работающем двигателе.

Такая форма изделия создает сложности при контроле его диаметра. Фактический диаметр можно определить, только замеряя его в плоскости перпендикулярной оси отверстия под поршневой палец на определенном расстоянии от днища.

При этом, для разных моделей это расстояние будет отличаться. Тепловые нагрузки порождают еще одну проблему. Поршни изготавливают из алюминиевого кремнесодержащего сплава, а для блока цилиндров используют чугун. У этих материалов разная теплопроводность и разный коэффициент теплового расширения. Это приводит к тому, что в начале работы двигателя, поршень нагревается и увеличивается в диаметре быстрее, чем увеличивается внутренний диаметр цилиндра.

При и без того малых зазорах, это может приводить к повышенному износу цилиндров, а в худшем случае, к заклиниванию поршня. Для решения этой проблемы, во время отливки поршня, в тело заготовки внедряют специальные стальные или чугунные элементы, которые сдерживают резкое изменение диаметра. Для уменьшения теплового расширения и отвода тепла, на некоторых типах двигателя, используются системы подачи масла во внутреннюю полость поршня.

Поршневой палец обеспечивает шарнирное соединение поршня и верхней головки шатуна. Во время работы двигателя, на поршневой палец воздействуют значительные переменные силы.

Палец и отверстия под палец должны сопрягаться с минимальным зазором, обеспечивающим смазку. На двигателях ВАЗ используется два типа шарнирного соединения «поршень-палец-шатун». На поршнях моделей 2101, 21011, 2105, 2108, 21083 – палец устанавливается в верхней головке шатуна по плотной посадке, исключающей его вращение. Отверстие в поршне под поршневой палец выполнено с зазором, обеспечивая свободное вращение.

В дальнейшем от этой схемы отказались и перешли на схему с «плавающим» пальцем. На поршнях моделей 21213, 2110, 2112, 21124, 21126, 11194, 21128 – палец устанавливается с минимальным зазором и в головке шатуна, и в отверстиях поршня. Для исключения осевого смещения пальца, в поршне, в отверстиях под поршневой палец устанавливаются стопорные кольца. Во время работы, у пальца есть возможность проворачиваться, обеспечивая равномерный износ поверхностей.

Для обеспечения надежной смазки пальцев, в бобышках предусмотрены специальные отверстия.

По результатам фактического замера отверстия под поршневой палец, поршням присваивается одна из трех категорий(1-я, 2-я, 3-я). Разница в размерах для категорий составляет — 0,004мм. Номер категории клеймится на днище. Для обеспечения необходимого зазора, поршневые пальцы, по наружному диаметру подразделяются на три класса.

Отличие в размерах составляет — 0,004 мм. Маркировка класса производится краской по торцу пальца: синий цвет — первый класс, зеленый — второй, красный — третий класс. При сборке, поршню первой категории должен подбираться палец первого класса и т.д.

Особенностью работы шатунного механизма, является то, что до достижения верхней мертвой точки, поршень прижат к одной стороне цилиндра, а после прохождения ВМТ – к другой стороне цилиндра.

При приближении к верхней мертвой точке, на поршень действует максимальная нагрузка, следовательно растет сила давления на палец. Возростающие силы трения препятствуют повороту поршня на пальце. При таких условиях поворот может происходит скачкообразно, со стуком о стенку цилиндра.

Для того, чтобы снизить динамические нагрузки и шум, применяют поршни со смещенным отверстием под поршневой палец. Ось отверстия смещена в горизонтальной плоскости от оси поршня. В работающем двигателе это приводит к возникновению момента силы, который облегчает преодоление сил трения. Такое конструктивное решение позволяет добиться плавности, при смене точек контакта поршня с цилиндром.

На такие изделия обязательно наносится метка для правильной ориентации при его установке. Однако, чем больше будет износ цилиндров и юбки, тем в большей степени будет проявляться стук в цилиндре.

Существуют поршни, в которых применяется не только горизонтальное смещение оси пальца, но и вертикальное. Такое смещение ведет к уменьшению компрессионной высоты.

Поршни, с дополнительным смещением оси отверстия под палец вверх, применяются для тюнинговой доработки двигателя. В качестве основной характеристики для таких поршней используется величина смещения, указывающая на сколько смещен центр отверстия под палец, по сравнению со стандартным изделием.

На рынке продаж, поршень представлен значительным количеством отечественных и иностранных производителей. Независимо от производителя, они должны соответствовать требованиям, рассчитанным для конкретной модели двигателя. Поршни, входящие в комплект, не должны отличаться по массе более чем на ±2,5 грамм. Это позволит снизить вибрации работающего двигателя. Для розничной сети, в комплекты подбираются поршни одной весовой группы. В случае необходимости можно осуществить подгонку поршня по массе.

Зазор между цилиндром и поверхностью поршня должен соответствовать величине установленной для данной модели двигателя.

Поршни номинального размера по своему диаметру относят к одному из пяти классов. Различие между классами составляет 0,01 мм.

Классы маркируются на днище буквами — (А, В, С, D, Е).

В качестве запасных частей поставляются поршни классов — А, С, Е. Этих размеров достаточно, чтобы осуществить подбор деталей для любого блока цилиндров и обеспечить необходимый зазор.

Поршни ВАЗ 11194 и ВАЗ 21126 имеют только три класса (A, B, C) с размерным шагом — 0,01 мм. Кроме номинальных размеров, изготавливаются поршни 2-х ремонтных размеров, с увеличенным наружным диаметром на 0,4 и 0,8 мм.

Для распознавания, на днищах ремонтных изделий ставится маркировка: символ «треугольник» соответствует первому ремонтному размеру(с увеличением наружного диаметра на 0,4 мм), символ «квадрат» — увеличение диаметра на 0,8 мм. До 1986 г. ремонтные размеры отличались от современных.

Так для двигателя 2101 существовало три ремонтных размера: на 0,2мм., 0,4мм., 0,6 мм; для двигателя 21011 два размера: 0,4 мм. и 0,7 мм.

В качестве материала для изготовления поршней применяются сплавы алюминия. Использование кремния в составе сплава, позволило снизить коэффициент теплового расширения и увеличить износостойкость.

Сплавы, где содержание кремния может достигать 13%, называют – эвтектическими. Сплавы с более высоким содержанием кремния относят к заэвтектическим сплавам. Повышение процента содержания кремния улучшает теплопроводные характеристики, однако приводит к тому, что при охлаждении в сплаве происходит выделение кремния в виде зерен размером 0.5-1.0мм.

Это приводит к ухудшению литейных и механических свойств. Для улучшения физико-механических свойств, в сплавы вводят легирующие добавки меди, марганца, никеля, хрома.

Существует два основных способа получения заготовки поршня. Отливка в кокиль – специальную форму, является более распространенным способом. Другой способ — горячая штамповка(ковка). После этапов механической обработки, изделие подвергают термической обработке для повышения твердости, прочности и износостойкости, а также для снятия остаточных напряжений в металле.

Структура кованого металла позволяет повысить прочностные характеристики изделия. Но есть существенные недостатки кованых изделий классической конструкции(с высокой юбкой)– они получаются более тяжелыми. Кроме того, в кованных деталях, невозможно использовать термокомпенсирующие кольца или пластины. Увеличенный объем металла ведет к увеличенной тепловой деформации и необходимости увеличивать зазор между поршнем и цилиндром.

И как следствие – повышенный шум, износ цилиндров, расход масла. Применение кованых поршней оправдано в тех случаях, когда большую часть времени двигатель автомобиля эксплуатируется на предельных режимах.

В современном конструировании поршней, наблюдаются следующие тенденции: уменьшение веса, использования «тонких» поршневых колец, уменьшение компрессионной высоты, использование коротких поршневых пальцев, применение защитных покрытий.

Все это, нашло свое применение, в конструкции Т-образных поршней. Наименование конструкции обусловлено схожестью профиля детали с буквой «Т». На этих изделиях, юбка уменьшена и по высоте и по площади направляющей части. В качестве материала для изготовления таких поршней используется заэвтектический сплав, с большим содержанием кремния. Поршни Т-образной конструкции практически всегда изготавливаются горячей штамповкой.

Принятие разработчиками решения о применении той или иной конструкции поршня всегда предшествует расчет и глубокий анализ поведения всех узлов шатунно-поршневой группы.

Детали современных двигателей рассчитаны на пределе возможностей конструкции и материалов. В таких расчетах предпочтение отдается конструкциям с минимальной стоимостью обеспечивающих утвержденный ресурс и не более. Поэтому любое отклонение от штатных режимов работы двигателя ведет к сокращению ресурса тех или иных деталей и узлов.

Вопрос-ответ

Для чего выемки на поршнях ваз?

Это выемки под клапана. Для того что бы не погнуло клапана при обрыве.

Поршень занимает центральное место в процессе преобразования энергии топлива в тепловую и механическую. Поговорим про поршни двигателя, что это такое и как они работают.

Что это такое?
Поршень — деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри цилиндра двигателя. Нужен для изменения давления газа в механическую работу, или наоборот — возвратно-поступательного движения в изменение давления. Т.е. он передаёт на шатун усилие, возникающее от давления газов и обеспечивает протекание всех тактов рабочего цикла. Он имеет вид перевёрнутого стакана и состоит из днища, головки, направляющей части (юбки).

В бензиновых моторах применяются поршни с плоским днищем из-за простоты изготовления и меньшего нагрева при работе. Хотя на некоторых современных авто делают специальные выемки под клапаны. Это нужно, чтобы при обрыве ремня ГРМ поршни и клапана не встретились и не повлекли серьёзный ремонт. Днище поршня дизеля делают с выемкой, которая зависит от степени смесеобразования и расположения клапанов, форсунок. При такой форме днища лучше перемешивается воздух с поступающим в цилиндр топливом.

Поршень подвержен действию высоких температур и давлений. Он движется с высокой скоростью внутри цилиндра. Поэтому изначально для автомобильных двигателей их отливали из чугуна. С развитием технологий стали использовать алюминий, т.к. он давал следующие преимущества: рост оборотов и мощности, меньшие нагрузки на детали, лучшую теплоотдачу.


С тех пор мощность моторов выросла многократно. Температура и давление в цилиндрах современных автомобильных двигателей (особенно дизельных моторов) стали такими, что алюминий подошёл к пределу своей прочности . Поэтому в последние годы подобные моторы оснащаются стальными поршнями, которые уверенно выдерживают возросшие нагрузки. Они легче алюминиевых за счет более тонких стенок и меньшей компрессионной высоты, т.е. расстояния от днища до оси алюминиевого пальца. А еще стальные поршни не литые, а сборные.

Помимо прочего, уменьшение вертикальных габаритов поршня при неизменном блоке цилиндров дает возможность удлинить шатуны. Это позволит снизить боковые нагрузки в паре «поршень-цилиндр, что положительно скажется на расходе топлива и ресурсе двигателя. Или, не меняя шатунов и коленвала, можно укоротить блок цилиндров. Таким образом облегчим мотор.

Какие требования?
  • Поршень, перемещаясь в цилиндре, позволяет расширяться сжатым газам, продукту горения топлива, и совершать механическую работу. Следовательно, он должен быть устойчивым к высокой температуре, давлению газов и надежно уплотнять канал цилиндра.
  • Он должен наилучшим образом отвечать требованиям пары трения с целью минимизировать механические потери и, как следствие, износа.
  • Испытывая нагрузки со стороны камеры сгорания и реакцию от шатуна, он должен выдерживать механическое воздействие.
  • Совершая возвратно-поступательное движение с высокой скоростью, должен как можно меньше нагружать кривошипно-шатунный механизм инерционными силами.
Основное назначение
Топливо, сгорая в надпоршневом пространстве, выделяет огромное количество тепла в каждом цикле работы двигателя . Температура сгоревших газов достигает 2000 градусов. Только часть энергии они передадут движущимся деталям мотора, все остальное в виде тепла нагреет двигатель. То, что останется, вместе с отработанными газами улетит в трубу. Следовательно, если не будем охлаждать поршень, он через некоторое время расплавится. Это важный момент для понимания условий работы поршневой группы.

Еще раз повторим известный факт, что тепловой поток направлен от более нагретых тел к менее нагретым.


Наиболее нагретым является рабочее тело, или, другими словами, газы в камере сгорания. Совершенно понятно, что тепло будет передано окружающему воздуху – самому холодному. Воздух, омывая радиатор и корпус двигателя, остудит охлаждающую жидкость, блок цилиндров и корпус головки. Остается найти мостик, по которому поршень отдает свое тепло в блок и антифриз. Есть для этого четыре пути.

Итак, первый путь, обеспечивающий наибольший поток , – это поршневые кольца . Причем первое кольцо играет главную роль, как расположенное ближе к днищу. Это наиболее короткий путь к охлаждающей жидкости через стенку цилиндра. Кольца одновременно прижаты и к поршневым канавкам, и к стенке цилиндра. Они обеспечивают более 50% теплового потока.

Второй путь менее очевиден. Вторая охлаждающая жидкость в двигателе – масло. Имея доступ к наиболее нагретым местам мотора, масляный туман уносит и отдает в поддон картера значительную часть тепла от самых горячих точек. В случае применения масляных форсунок, направляющих струю на внутреннюю поверхность днища поршня, доля масла в теплообмене может достигать 30 – 40%. Понятно, что, нагружая масло функцией теплоносителя, мы должны позаботиться, чтобы его остудить. Иначе перегретое масло может потерять свои свойства. Также, чем выше температура масла, тем меньше тепла оно способно перенести.

Третий путь. Часть тепла отбирает на нагрев свежая топливовоздушная смесь, поступившая в цилиндр. Количество свежей смеси и количество тепла, которое она отберет, зависит от режима работы и степени открытия дросселя. Надо заметить, что тепло, полученное при сгорании, также пропорционально заряду. Поэтому этот путь охлаждения носит импульсный характер; отличается скоротечностью и высокоэффективен благодаря тому, что тепло отбирается с той стороны, с которой поршень нагревается.

В силу большей значимости следует уделить пристальное внимание передаче тепла через поршневые кольца. Понятно, что если этот путь мы перекроем, то маловероятно, что двигатель выдержит сколько-нибудь длительные форсированные режимы. Температура вырастет, материал поршня «поплывет», и двигатель разрушится.


Вспомним такую характеристику, как компрессия . Представим, что кольцо не прилегает по всей длине к стенке цилиндра. Тогда сгоревшие газы, прорываясь в щель, создадут барьер, препятствующий передаче тепла от поршня через кольцо в стенку цилиндра. Это то же самое, как если бы закрыли часть радиатора и лишили его возможности охлаждаться воздухом.

Более страшна картина, если кольцо не имеет тесного контакта с канавкой. В тех местах, где газы имеют возможность протекать мимо кольца через канавку, участок поршня лишается возможности охлаждаться. Как результат – прогар и выкрашивание части, прилегающей к месту утечки.

Сколько колец нужно для поршня? С точки зрения механики, чем меньше колец, тем лучше. Чем они уже, тем меньше потери в поршневой группе. При уменьшении их количества и высоты ухудшаются условия охлаждения поршня, увеличивая тепловое сопротивление днище – кольцо – стенка цилиндра. Поэтому выбор конструкции – всегда компромисс.

Поршневая группа: поршень

Поршневую группу образует поршень в сборе с комплектом уплотняющих колец, поршневым пальцем и деталями его крепления. Назначение поршневой группы состоит в том, чтобы:

1) воспринимать давления газов и через шатун передавать эти давления на коленчатый вал двигателя;

2) уплотнять надпоршневую полость цилиндра как от прорыва газов в картер, так и от излишнего проникновения в нее смазочного масла.

Функции уплотнения, выполняемые поршневой группой, имеют большое значение для нормальной работы поршневых двигателей. О техническом состоянии двигателя судят по уплотняющей способности поршневой группы. Например, в автомобильных двигателях не допускается, чтобы расход масла из-за угара его вследствие избыточного проникновения (подсоса) в камеру сгорания превышал 3% от расхода топлива. При выгорании масла наблюдается повышенная дымность отработавших газов и двигатели снимаются с эксплуатации вне зависимости от удовлетворительности мощностных и других его показателей.

Поршневая группа работает в сложных температурных условиях с циклическими резко изменяющимися нагрузками при ограниченной смазке и недостаточном теплоотводе вследствие трудностей охлаждения. Поэтому детали поршневой группы имеют наиболее высокую тепловую напряженность, что обязательно учитывается при выборе их конструкции и материала. Элементы поршневой группы обычно разрабатывают с учетом назначения и типа двигателей (стационарные, транспортные, форсированные, двухтактные двигатели, дизели и т. д.), но общее их устройство в двигателях тронкового типа остается сходным.

Поршни. Поршень состоит из двух основных частей: головки I и направляющей части II (рис. 1, а).

 

Рисунок 1

Направляющую (тронковую) часть обычно называют юбкой поршня. С внутренней стороны она имеет приливы — бобышки 8, в которых просверливают отверстие 9 для поршневого пальца. Для фиксации пальца в отверстиях 9 протачивают канавки 10, в которых размещают детали, запирающие палец. Нижнюю кромку юбки часто используют в качестве технологической базы при механической обработке поршня. С этой целью она снабжается иногда точно растачиваемым буртиком 6. С внутреннего торца 5 буртика снимают металл при подгонке поршня по весу в случаях, если вес поршня после обработки превышает норму, принятую для данного двигателя. В зоне выхода отверстий под поршневой палец на внешних стенках юбки 11 делают местные углубления 4, вследствие чего стенки этих зон не соприкасаются со стенками цилиндра и не трутся о них, образуя так называемые холодильники.

Юбка служит не только направляющей частью поршня, ее стенки воспринимают также силы бокового давления N6, что увеличивает силу их трения о стенки цилиндра и повышает нагрев поршня и цилиндра.

Для обеспечения свободного перемещения поршня в цилиндре прогретого и нагруженного двигателя между направляющей его частью (юбкой) и стенками цилиндра предусматривают зазор. Величина этого зазора определяется из условий линейного расширения материала поршня и цилиндра при нормальном тепловом состоянии двигателя. Перегрев поршня опасен, так как приводит к захватыванию и даже к аварийному заклиниванию его в цилиндре. Опыт свидетельствует, что излишне большие зазоры между поршнем и стенками цилиндра тоже не желательны, поскольку это ухудшает уплотняющие свойства поршневой группы и вызывает стуки поршня о стенки цилиндра. Работа автомобильного двигателя со стуками поршней не допускается.

Головка поршня имеет днище 1 и несет уплотняющие поршневые кольца, которые размещают на боковых ее стенках 11 в канавках 2, разделяемых друг от друга перемычками 12. Нижняя канавка снабжается дренажными отверстиями 3, через которые со стенок цилиндра отводят смазочное масло с тем, чтобы предотвратить его проникновение (подсос) в камеру сгорания. Диаметр дренажных отверстий составляет примерно 2,5—3 мм. При меньшем размере они быстро загрязняются и выходят из строя. Поршни изготовляют с несколькими рядами дренажных отверстий, располагая их под поршневыми кольцами, а также рядом с ними на специально проточенных поясках (лысках).

Днище головки поршня является одной из стенок камеры сгорания и воспринимает поэтому большие давления газов, омывается открытым пламенем и раскаленными до температуры 1500—2500°С газами. Для увеличения прочности днища и повышения общей жесткости головки ее боковые стенки 11 снабжают массивными ребрами 13, связывающими стенки и днище с бобышками 8. Ореб-ряют иногда и днище, но чаще всего оно выполняется гладким, с переменным сечением, постепенно утолщающимся к периферии, как показано на рис. 1, а. При таком сечении улучшается тепло-отвод от днища и уменьшается температура его нагрева.

Высокий нагрев днища вообще нежелателен, так как это ухудшает весовое наполнение цилиндров и приводит к снижению мощности двигателя из-за повышенного подогрева свежего заряда от соприкосновения с чрезмерно горячей поверхностью днища. В карбюраторных двигателях возможны при этом преждевременные вспышки и появление разрушительного детонационного сгорания.

Днища поршней в двигателях автомобильного, тракторного и мотоциклетного классов изготовляются плоскими, выпуклыми, вогнутыми и фигурными (см. рис. 1, а, г—к). Форма их выбирается с учетом типа двигателя, камеры сгорания, принятого смесеобразования и технологии изготовления поршней.

Самой простой и технологически целесообразной является плоская форма днища (см. рис. 1, а). Такая форма находит применение в различных двигателях и особенно широко используется в автомобильных и тракторных двигателях, в которых камера сгорания, или основной ее объем, располагается в головке цилиндра. Плоские днища имеют относительно малую поверхность соприкосновения с раскаленными газами, что положительно сказывается на их тепловой напряженности.

Сравнительно несложную геометрическую форму имеют также выпуклые и вогнутые днища (см. рис. 1, г, д). Выпуклая форма придает днищу большую жесткость и уменьшает возможное нагаро-образование (масло, проникающее в камеру сгорания, с выпуклого днища легко стекает, но выпуклое днище всегда бывает более горячим, чем плоское). Вогнутая форма днищ облегчает общую компоновку сферических камер сгорания, но создает благоприятные условия для повышенного нагарообразования. Масло, проникающее в камеру сгорания, накапливается здесь в наиболее горячей центральной зоне днища. Поэтому в четырехтактных двигателях выпуклые и особенно вогнутые днища находят ограниченное применение. Однако в двухтактных двигателях с контурно-щелевой, продувкой, где выпуклые и вогнутые формы днищ облегчают организацию продувки цилиндров, они широко используются. В двухтактных двигателях используются также и фигурные днища с козырьками-отражателями или дефлекторами (см. рис. 1, г), обеспечивающими заданное направление потоку горючей смеси при продувке цилиндров.

Фигурные днища с различного рода вытеснителями (см. рис. 1, ж) применяют и в четырехтактных карбюраторных двигателях. При необходимости днища с вытеснителями легко позволяют видоизменять или уменьшать камеру сгорания. С этой целью применяют иногда и выпуклые днища, как, например, в двигателе МЗМА-412. В последнее время для автомобильных карбюраторных двигателей стали применять фигурные днища, позволяющие полностью или частично размещать камеру сгорания в головке поршня (см. рис 1, з). Карбюраторные двигатели с камерой сгорания в поршне обладают хорошими показателями и являются перспективными.

Поршни автомобильных и тракторных дизелей в зависимости от принятого смесеобразования строят как с плоскими, так и с фигурными днищами. Часто днищу придают форму (см. рис. 1, и), соответствующую форме факелов топлива, распыли-ваемого через многодырчатую форсунку, расположенную в центре камеры сгорания. Широко распространены фигурные днища, форма которых предопределяется принятой для дизеля камерой сгорания с частичным или полным размещением ее в головке поршня. На рис. 1, к в качестве примера показана камера сгорания ЦНИДИ (Центральный научно-исследовательский дизельный институт, г. Ленинград), обеспечивающая работу двигателя с хорошими показателями.

Головка поршня по сравнению с юбкой в любом случае имеет более высокую рабочую температуру, а следовательно, и больше, чем юбка, увеличивается в размерах. Поэтому диаметр ее Dr всегда делают меньше диаметра юбки Dю. У поршней автомобильных двигателей эта разница составляет в среднем 0,5 мм. Боковым стенкам головки придают форму цилиндра или усеченного конуса с малым основанием у днища или же выполняют их ступенчатыми. Размеры при этом выбирают так, чтобы стенки головки в горячем состоянии на режиме максимальной мощности двигателя не соприкасались со стенками цилиндра. Тем не менее головку считают уплотняющей частью поршня, имея в виду, что стенки ее вместе с поршневыми кольцами, как будет показано ниже, образуют уплотняющий лабиринт. В некоторых конструкциях на стенках головки делают проточку 14, изменяющую направление теплового потока у верхнего поршневого кольца.

На днище поршня иногда делают технологическое центровочное отверстие 15, для размещения которого при отсутствии оребрения предусматривают специальный прилив. Если центровка днища не предусмотрена конструкцией, то поршень при обработке на станках крепят с использованием отверстий 9 в бобышках. Базовой поверхностью в обоих случаях является точно обработанный буртик 6 или просто поясок 18, растачиваемый непосредственно в стенках 7 юбки (см. рис. 1, б). Для этих же целей бобышки часто снабжаются приливами 16 и технологическими отверстиями 19 (см. рис. 1, в). При отсутствии буртика 6 подгонка поршней по весу осуществляется за счет снятия металла с торцов 17 приливов 16 на бобышках.

Поршневая группа совершает возвратно-поступательное движение, вследствие чего подвергается воздействию сил инерции. Опытами и расчетами установлено, что максимальная величина сил инерции на больших скоростных режимах работы составляет значительную долю от газовых сил.

Таким образом, на поршень действует комплекс различных силовых и тепловых нагрузок в условиях, неблагоприятных для смазки и охлаждения. Являясь базовой деталью поршневой группы и наиболее напряженным элементом кривошипно-шатунного механизма, поршень должен обладать высокой прочностью, теплопроводностью, износостойкостью и при этом иметь наименьший вес. С учетом этого и выбирают конструкцию и материал поршней.

Для двигателей автомобильного типа поршни изготовляют в основном из алюминиевых сплавов и чугуна.3 н/м3), что приводит к переутяжелению изготовленных из него поршней. В связи с этим область применения чугунных поршней ограничивается сравнительно тихоходными двигателями, где силы инерции возвратно движущихся масс не превосходят одной шестой от силы давления газа на днище поршня. Чугун имеет еще и низкую теплопроводность, поэтому нагрев днища у чугунных поршней достигает 350÷400°С. Такой нагрев нежелателен особенно в карбюраторных двигателях, поскольку это служит причиной возникновения детонации.

Указанные недостатки чугунных поршней в определенной мере присущи и стальным поршням. Однако стенки стальных поршней значительно тоньше стенок чугунных поршней, но сложность отливки удорожает их производство. Стальные поршни не получили распространения в автомобилестроении.

Потеряли практическую ценность и поршни из магниевых сплавов, основу которых составляет магнии, сплавленный с 5—10% алюминия. Такие сплавы отличаются малым удельным весом (1,8 г/см3, или 1,8-10^3 н/м3), но не обладают нужной прочностью.

Подавляющее большинство быстроходных карбюраторных двигателей и дизелей автомобильного типа снабжается поршнями, изготовленными из алюминиевых сплавов. Основу их составляет алюминий, сплавленный с медью (6—12%) или кремнием (до 23%). В зависимости от марки алюминиевые поршневые сплавы содержат в небольших (1,0—2,5%) количествах никель, железо, магний, а иногда до 0,5% титана. Особенно широко применяют теперь силумины — алюминиевые сплавы, содержащие примерно 13% кремния. Внедряются сплавы с 20 — 22% кремния.

Большим достоинством алюминиевых поршневых сплавов является то, что они примерно в 2,6 раза легче чугуна, обладают в 3—4 раза большей теплопроводностью и хорошими антифрикционными свойствами. Благодаря этому вес изготовленных из этих сплавов гак называемых алюминиевых поршней, как минимум, на 30% бывает легче чугунных, хотя стенки их по соображениям прочности делаются толще последних. Нагрев днища алюминиевых поршней обычно не превышает 250°С, что способствует лучшему наполнению цилиндров и в карбюраторных двигателях позволяет несколько увеличивать степень сжатия при работе на данном сорте топлива. Поэтому мощностные и экономические показатели двигателей при переходе на алюминиевые поршни улучшаются. Появляется возможность форсирования двигателей с целью повышения их мощности путем увеличения числа оборотов коленчатого вала.

Недостатками алюминиевых поршневых сплавов являются: большой коэффициент линейного расширения (примерно в 2 раза больший, чем у чугуна), значительное уменьшение механической прочности при нагреве (нагрев до температуры 300°С снижает их прочность на 50—55% против 10% у чугуна) и сравнительно малая износостойкость. Однако современные методы производства и конструкции алюминиевых поршней позволяют использовать алюминиевые сплавы для поршней любых быстроходных автомобильных двигателей.

Необходимое повышение механической прочности и износостойкости поршней из алюминиевых сплавов в зависимости от состава последних в определенной мере достигается путем одно- или многоступенчатой термической обработки. Например, в течение 12— 14 часов поршни выдерживают в нагревательной печи при температуре 175—200°С (близкой к рабочей). После завершения такого искусственного старения твердость поршней с 80 единиц по Бринеллю повышается до НВ 110—120 и резко увеличивается их долговечность.

Недопустимые для нормальной работы поршневой группы большие зазоры между стенками цилиндра и юбкой алюминиевого поршня, обусловливаемые высоким коэффициентом линейного расширения алюминиевых сплавов, устраняются применением рациональной конструкции для элементов поршня. Опыт показывает, что правильно спроектированные алюминиевые поршни могут работать с очень малыми зазорами, не вызывая стука даже в холодном состоянии. Достигается это с помощью компенсационных прорезей или вставок, которыми снабжают стенки юбки, приданием юбке овальной или овально-конусной формы, путем изолирования рабочей (направляющей) ее зоны от более горячей части поршня головки и принудительным охлаждением последней.

В практике автомобилестроения часто применяют сразу несколько дополняющих друг друга мероприятий. Основными из них являются:

1) разрез юбки по всей ее длине (рис. 2, а). Такой разрез, как правило, делают косым так, что верхний и нижний участки его перекрываются. Косой разрез не оставляет следа на стенках цилиндра и позволяет разрезанным стенкам юбки при их нагреве сходиться (сближаться) за счет уменьшения ширины прорези, обеспечивая тем самым свободное перемещение горячего поршня в цилиндре. Чтобы увеличить пружинящие свойства разрезанных стенок и уменьшить температуру их нагрева, юбка в этой зоне отделяется от головки широкой горизонтальной прорезью, которая обычно проходит по канавке нижнего поршневого кольца, как показано на рис. 2, а. Горизонтальная прорезь в данном случае является одновременно изолирующей, защищающей юбку от теплового потока, идущего со стороны более горячей головки, и дренажной, позволяющей отводить масло со стенок цилиндра.

 

Рисунок 2

Юбка с разрезом на всю ее длину выполняется цилиндрической а ширину прорези выбирают так, чтобы полностью исключалась возможность захватывания горячего поршня в цилиндре. Рассмотренный метод несколько снижает жесткость поршня и пригоден только для карбюраторных двигателей. Он используется в известном отечественном двигателе ЗИЛ-120, где тепловые зазоры между поршнем и цилиндром составляют 0,08—0,10 мм.

Поршни с полностью разрезанной юбкой устанавливаются в цилиндр так, чтобы разрезанная сторона юбки не нагружалась боковыми силами при рабочем ходе;

2) разрез юбки не на полную ее длину, а в виде Т- и П-образных прорезей (рис. 2, б, в). Такие прорези сочетаются с овальной формой юбки. Величина овала составляет 0,3—0,5 мм, причем большая ось его располагается перпендикулярно к оси поршневого пальца как показано на рис. 2. Вследствие этого юбка соприкасается со стенками цилиндра только в плоскости качания шатуна узкими полосками и при нагреве может свободно расширяться в обе стороны по оси поршневого пальца, увеличивая зону своего контакта с цилиндром.

В поршнях с Т- и П-образными разрезами изолирующие горизонтальные прорези между юбкой и головкой делают с обеих сторон бобышек, поэтому тепловой поток от головки направляется непосредственно на бобышки и не оказывает интенсивного влияния на нагрев стенок юбки в зоне их контакта с цилиндром. Эти виды прорезей придают юбке пружинящие свойства, облегчая этим деформацию ее стенок. Чтобы не допустить появление трещин на концах прорезей в связи с деформацией стенок, их засверливают, как показано на рис. 2.

Поршни с овальной, частично разрезанной юбкой обладают достаточной прочностью и обеспечивают удовлетворительную работу поршневой группы автомобильных двигателей с очень малыми тепловыми зазорами, составляющими в среднем 0,02—0,03 мм. Часто юбке таких поршней придают не только овальную, но и конусную форму, располагая большой диаметр усеченного конуса по нижней кромке юбки. Величина конусности составляет примерно 0,05 мм;

3) компенсационные вставки, ограничивающие тепловое расширение юбки в плоскости качания шатуна (рис. 2, г, д, е). Вставки применяются различной конструкции, но чаще всего они представляют собой пластины инварные или стальные, связывающие стенки юбки с бобышками поршня. Чтобы уменьшить при этом температуру нагрева юбки, последняя с двух сторон бобышек отделяется от головки поперечными изолирующими прорезями.

Инварные вставки, содержащие около 35% никеля, имеют весьма низкий коэффициент линейного расширения (в 10—11 раз меньший, чем у алюминиевых поршневых сплавов). С их помощью зазор между юбкой поршня и стенками цилиндра практически удается сохранять неизменным как в холодном, так и прогретом состоянии двигателя. Поршни с ииварными вставками обычно имеют развитые- холодильники и свободно расширяются только в направлениях оси поршневого пальца (см. рис. 2, д), не изменяя рассматриваемого зазора.

В настоящее время широко применяют более дешевые вставки из нелегированной стали, которые заливаются в бобышки так, что вместе с тонким слоем основного алюминиевого сплава поршня они образуют биметаллические пары (см. рис. 2, г). Вследствие разности коэффициентов линейного расширения стали и алюминиевого сплава при нагреве таких стенок они деформируются и придают юбке овальную форму, изгибаясь наружу в разные стороны по оси поршневого пальца, т. е. в сторону развитых холодильников. Такие поршни называются «автотермик». Они обладают хорошими эксплуатационными качествами, имеют повышенную прочность и жесткость, поэтому могут использоваться даже в дизелях.

Компенсационные вставки обеспечивают удовлетворительна ю работу поршневой группы с зазорами менее 0,02 мм. Иногда компенсационные вставки выполняются также в виде различных стальных колец, которые заливаются в верхнюю часть юбки, как показано на рис. 2, е.

Чтобы исключить ошибки при установке поршня в цилиндр, на одной из его бобышек отливают метку-надпись «назад», т. е. эта бобышка должна быть расположена со стороны маховика двигателя. Иногда для этой цели используется стрелка-указатель.

Цилиндрическая головка поршня с плоским днищем снабжена тремя канавками под поршневые кольца, причем в нижней канавке сделаны дренажные отверстия, а поперечные изолирующие прорези размещены под этой поршневой канавкой. Юбку поршня изготовляют с овальностью 0,36 мм и конусностью в пределах 0,013— 0,038 мм. По цилиндрам поршни подбираются с зазором 0,012— 0,024 мм.

Правильность подбора зазора проверяется ленточным щупом с размерами 0,05 X 13 мм, который устанавливают под углом 90° к оси поршневого пальца (при снятых поршневых кольцах).

Поршни дизелей работают с большей, чем в карбюраторных двигателях, механической и тепловой напряженностью, поэтому им придают форму, обеспечивающую возможно высокую прочность и жесткость. Они изготовляются сравнительно толстостенными литыми или штампованными (Штампованные или кованые поршни из легких сплавов бывают прочнее соответствующих литых и предпочтительно применяются в форсированных дизелях) со сплошной юбкой, т. е. с юбкой, не имеющей разрезов, прерывающих тепловые потоки и облегчающих деформацию стенок. Вследствие этого юбка всегда имеет повышенную температуру нагрева, что вынуждает устанавливать поршни в цилиндры с довольно большими зазорами. Для уменьшения этих зазоров юбку выполняют овальной или овально-конусной конструкции. В отдельных случаях днище и стенки головки поршня для уменьшения их нагрева дополнительно охлаждают струйкой масла, которое через форсунку, расположенную в головке шатуна, подастся на внутренние стенки головки.

Следовательно, поршни из легких сплавов с перазрезной (сплошной) юбкой, хотя и обладают повышенной прочностью и жесткостью, но обеспечивают удовлетворительную работу поршневой группы с зазорами, в 5—10 раз превышающими зазоры, которые в сопоставимых условиях допускаются для овально-конусных юбок с компенсационными прорезями и вставками.

 

Источник: Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Двигатели внутреннего сгорания, 1971 г.


Newer news items:

Older news items:


Что такое поршень двигателя внутреннего сгорания автомобиля?

В цилиндро-поршневой группе (ЦПГ) происходит один из основных процессов, благодаря чему двигатель внутреннего сгорания функционирует: выделение энергии в результате сжигания топливовоздушной смеси, которая впоследствии преобразуется в механическое действие – вращение коленвала. Основной рабочий компонент ЦПГ — поршень. Благодаря ему создаются необходимые для сгорания смеси условия. Поршень — первый компонент, участвующий в преобразовании получаемой энергии.

Поршень двигателя цилиндрической формы. Располагается он в гильзе цилиндра двигателя, это подвижный элемент – в процессе работы он совершает возвратно-поступательные движения, из-за чего поршень выполняет две функции.

  1. При поступательном движении поршень уменьшает объем камеры сгорания, сжимая топливную смесь, что необходимо для процесса сгорания (в дизельных моторах воспламенение смеси и вовсе происходит от ее сильного сжатия).
  2. После воспламенения топливовоздушной смеси в камере сгорания резко возрастает давление. Стремясь увеличить объем, оно выталкивает поршень обратно, и он совершает возвратное движение, передающееся через шатун коленвалу.

КОНСТРУКЦИЯ

Устройство детали включает в себя три составляющие:

  1. Днище.
  2. Уплотняющая часть.
  3. Юбка.

Указанные составляющие имеются как в цельнолитых поршнях (самый распространенный вариант), так и в составных деталях.

ДНИЩЕ

Днище — основная рабочая поверхность, поскольку она, стенки гильзы и головка блока формируют камеру сгорания, в которой и происходит сжигание топливной смеси.

Главный параметр днища — форма, которая зависит от типа двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и его конструктивных особенностей.

В двухтактных двигателях применяются поршни, у которых днище сферической формы – выступ днища, это повышает эффективность наполнения камеры сгорания смесью и отвод отработанных газов.

В четырехтактных бензиновых моторах днище плоское или вогнутое. Дополнительно на поверхности  проделываются технические углубления – выемки под клапанные тарелки (устраняют вероятность столкновения поршня с клапаном), углубления для улучшения смесеобразования.

В дизельных моторах углубления в днище наиболее габаритны и имеют разную форму. Такие выемки называются поршневой камерой сгорания и предназначены они для создания завихрений при подаче воздуха и топлива в цилиндр, чтобы обеспечить лучшее смешивание.

Уплотняющая часть предназначена для установки специальных колец (компрессионных и маслосъемных), задача которых — устранять зазор между поршнем и стенкой гильзы, препятствуя прорыву рабочих газов в подпоршневое пространство и смазки – в камеру сгорания (эти факторы снижают КПД мотора). Это обеспечивает отвод тепла от поршня к гильзе.

УПЛОТНЯЮЩАЯ ЧАСТЬ

Уплотняющая часть включает в себя проточки в цилиндрической поверхности поршня — канавки, расположенные за днищем, и перемычки между канавками. В двухтактных двигателях в проточки дополнительно помещены специальные вставки, в которые упираются замки колец. Эти вставки необходимы для исключения вероятности проворачивания колец и попадания их замков во впускные и выпускные окна, что может стать  причиной их разрушения.

Перемычка от кромки днища и до первого кольца именуется жаровым поясом. Этот пояс воспринимает на себя наибольшее температурное воздействие, поэтому высота его подбирается, исходя из рабочих условий, создаваемых внутри камеры сгорания, и материала изготовления поршня.

Число канавок, проделанных на уплотняющей части, соответствует количеству поршневых колец (а их может использоваться 2 — 6). Наиболее же распространена конструкция с тремя кольцами — двумя компрессионными и одним маслосъемным.

В канавке под маслосъемное кольцо проделываются отверстия для стека масла, которое снимается кольцом со стенки гильзы.

Вместе с днищем уплотнительная часть формирует головку поршня.

ЮБКА

Юбка выполняет роль направляющей для поршня, не давая ему изменить положение относительно цилиндра и обеспечивая только возвратно-поступательное движение детали. Благодаря этой составляющей осуществляется подвижное соединение поршня с шатуном.

Для соединения в юбке проделаны отверстия для установки поршневого пальца. Чтобы повысить прочность в месте контакта пальца, с внутренней стороны юбки изготовлены специальные массивные наплывы, именуемые бобышками.

Для фиксации поршневого пальца в поршне в установочных отверстиях под него предусмотрены проточки для стопорных колец.

ТИПЫ ПОРШНЕЙ

В двигателях внутреннего сгорания применяется два типа поршней, различающихся по конструктивному устройству – цельные и составные.

Цельные детали изготавливаются путем литья с последующей механической обработкой. В процессе литья из металла создается заготовка, которой придается общая форма детали. Далее на металлообрабатывающих станках в полученной заготовке обрабатываются рабочие поверхности, нарезаются канавки под кольца, проделываются технологические отверстия и углубления.

В составных элементах головка и юбка разделены, и в единую конструкцию они собираются в процессе установки на двигатель. Причем сборка в одну деталь осуществляется при соединении поршня с шатуном. Для этого, помимо отверстий под поршневой палец в юбке, на головке имеются специальные проушины.

Достоинство составных поршней — возможность комбинирования материалов изготовления, что повышает эксплуатационные качества детали.

МАТЕРИАЛЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

В качестве материала изготовления для цельнолитых поршней используются алюминиевые сплавы. Детали из таких сплавов характеризуются малым весом и хорошей теплопроводностью. Но при этом алюминий не является высокопрочным и жаростойким материалом, что ограничивает использование поршней из него.

Литые поршни изготавливаются и из чугуна. Этот материал прочный и устойчивый к высоким температурам. Недостатком их является значительная масса и слабая теплопроводность, что приводит к сильному нагреву поршней в процессе работы двигателя. Из-за этого их не используют на бензиновых моторах, поскольку высокая температура становится причиной возникновения калильного зажигания (топливовоздушная смесь воспламеняется от контакта с разогретыми поверхностями, а не от искры свечи зажигания).

Конструкция составных поршней позволяет комбинировать между собой указанные материалы. В таких элементах юбка изготавливается из алюминиевых сплавов, что обеспечивает хорошую теплопроводность, а головка – из жаропрочной стали или чугуна.

Но и у элементов составного типа есть недостатки, среди которых:

  • возможность использования только в дизельных двигателях;
  • больший вес по сравнению с литыми алюминиевыми;
  • необходимость использования поршневых колец из жаростойких материалов;
  • более высокая цена;

Из-за этих особенностей сфера использования составных поршней ограничена, их применяют только на крупноразмерных дизельных двигателях.

ВИДЕО: ПОРШЕНЬ. ПРИНЦИП РАБОТЫ ПОРШНЯ ДВИГАТЕЛЯ. УСТРОЙСТВО

поршневых машин | SpringerLink

БКД

нижняя мертвая точка

БМЭП

разрыв среднее эффективное давление

ЦКЗ

мертвая точка кривошипа

ХФУ

хлорфторуглероды

КИ

воспламенение от сжатия

КИ

фирменный стиль

СИФИ

индивидуальный впрыск топлива по цилиндрам

CMCV

клапан управления движением заряда

СПГ

сжатый природный газ

ЧР

Аккумуляторная топливная система

ДИ

непосредственный впрыск

ЕСМ

электрохимическая обработка

ЕСМ

электронный блок управления

ЭБУ

электронный блок управления

Система рециркуляции отработавших газов

рециркуляция выхлопных газов

АООС

Агенство по Защите Окружающей Среды

ГИЛ

чугун с пластинчатым графитом

ХК

углеводороды

HDC

головная мертвая точка

HFID

пламенно-ионизационный детектор с подогревом

ИДИ

непрямой впрыск дизельного топлива

ISB

взаимодействующая система B

ЛХВ

низшая теплотворная способность

СПГ

сжиженный природный газ

СНГ

нефтяной газ

МЕР

среднее эффективное давление

МТБЭ

метил т -бутиловый эфир

НДИР

недисперсионный инфракрасный

NEDC

Новый европейский ездовой цикл

ПКМ

модуль управления силовым агрегатом

ПМ

порошковая металлургия

ПВ

клапан давления

СЕФИ

последовательный впрыск топлива

ПФС

удельный расход топлива

СИ

вторичные ионы

СИ

Искра зажигания

СИ

искровой

СИ

система международная

СОФ

растворимая органическая фракция

ВМТ

верхняя мертвая точка

УВК

несгоревший углеводород

ЛОС

летучее органическое соединение

ВОФ

летучая органическая фракция

об/мин

число оборотов в минуту

Инспекция бороскопом поршневого двигателя: советы по максимально эффективному использованию этого ценного инструмента

Советы по максимально эффективному использованию этого ценного инструмента

Джо Эскобар

Бороскопы стали ценным инструментом в нашем арсенале неразрушающего контроля.Однако часто, когда мы думаем об осмотрах с помощью бороскопа, на ум приходят осмотры газотурбинных двигателей. Но бороскопы могут быть эффективным инструментом для обслуживания поршневых двигателей. Мы рассмотрим некоторые области применения, в которых эти инструменты могут пригодиться при проведении следующей проверки поршневого двигателя.

Полезный инструмент

Бороскопы могут быть полезным инструментом для осмотра поршневых двигателей. В отличие от их турбинные аналоги, поршневые двигатели, как правило, не требуют регулярного осмотра с помощью бороскопа.Но вы не должны игнорировать использование бороскопа, потому что это не является обязательным требованием. В противном случае вы можете упустить ценную информацию о состоянии проверяемого двигателя.

Стив Дайер из Lycoming рассказывает о преимуществах использования бороскопа во время осмотра. «Использование бороскопа — это хорошая практика. Хорошо осматривать двигатель каждые 100 часов или хотя бы раз в год. Он позволяет вам увидеть, что у вас есть. год, осмотр за осмотром, он может заметить любое изменение внешнего вида и предупредить клиента на ранней стадии для корректирующих действий.

«Мы используем бороскопы для осмотра поршневых двигателей здесь, на нашей ремонтной станции, — делится Джером Ходж, президент AvDyne AeroServices, LLC из Балтимора, штат Мэриленд. — Мы обычно используем бороскоп, когда у нас есть сомнительные показания компрессии в цилиндрах. Это помогает нам оценить ситуацию и лучше понять, что происходит в двигателе».

Обычно механики используют звуковую индикацию для определения причины плохих показателей компрессии. применяется сжатый воздух, они слушают различные области двигателя.Если слышно, как воздух выходит из области выхлопной трубы, выпускной клапан цилиндра не сидит должным образом. Если слышен воздух, выходящий из карбюратора или впускной воздушной камеры, виновником является впускной клапан. Если маслоизмерительный щуп извлечен и слышен выходящий воздух, то это указывает на прорыв газов в кольцах, который может быть вызван износом колец, износом цилиндра, задирами или совмещением всех зазоров в кольцах. Шипение между ребрами охлаждения цилиндра нехорошо и обычно означает треснутый цилиндр.

В поисках большего
Бороскоп дает вам возможность обнаружить дефекты, которые невозможно обнаружить при проверке компрессии. Такие вещи, как остекление или задиры на стенке цилиндра. Коррозию цилиндра также можно определить с помощью бороскопа. А проверка с помощью бороскопа может подтвердить (или устранить) возможные причины низких показателей компрессии.

Советы по использованию бороскопа
Дайер делится некоторыми советами по использованию бороскопа для осмотра двигателя.«Одна из самых важных вещей — знать силу своего бороскопа. Это очень важно. Не так давно один парень дал мне бороскоп, и я использовал его, чтобы заглянуть в цилиндр. стенка цилиндра, похожая на большой каньон. Если механик не знал, что он Глядя на этот очевидный большой дефект через бороскоп с 15-кратным увеличением, он может принять опрометчивое решение снять цилиндр». , важно говорить об опыте.Как и в случае проверки газотурбинных двигателей, если вы не знаете, на что смотрите, вы не можете рассчитывать на эффективную проверку. Вы должны знать, как выглядит хороший товар, а также плохой.

Опыт лучше всего приобретается благодаря опыту ваших коллег. Они могут передавать знания и информацию, которые сложно передать в книге. Дайер объясняет важность опыта. «Когда вы занимаетесь бороскопированием, требуется опыт, чтобы понять, на что вы смотрите. Это то, что вы можете получить благодаря опыту других.Вот так я научился. Товарищ-механик показал мне веревки. Он помещал бороскоп в цилиндр и говорил: «Вот это остекление». И мне довелось воочию увидеть, как выглядело остекление. Я могу описать, как выглядят дефекты для вас, но пока вы сами не увидите их, вам будет трудно понять». увеличение имеет значение.Кроме того, полезно знать, как управлять бороскопом и перемещать его, чтобы увидеть то, что вам нужно. объясняет Дайер. «Еще одна проблема, которую я вижу у многих новых механиков, заключается в попытке установить положение бороскопа. Вы смотрите прямо в бороскоп. Но вам нужно выяснить, где находится ваше зеркало. И это иногда может быть непростой задачей. для новичков, чтобы привыкнуть — ориентация места дефекта и попытка контролировать обзор бороскопа, чтобы попасть туда, куда они хотят.Так что это возвращается к знакомству. Очень важно быть знакомым с самим прицелом и с тем, на что вы смотрите». Во время осмотра вы можете осмотреть днище поршня и стенки цилиндров, а также головку цилиндров на наличие дефектов, включая задиры, коррозию и трещины, а также проверить на наличие таких состояний, как повреждение колец и признаки чрезмерного прорыва газов.Также можно проверить впускной и выпускной клапаны. Это может помочь выявить проблему (или устранить возможность) без необходимости разборки цилиндра. При наличии некоторого оборудования можно делать фотографии проверяемых предметов для документирования или ведения учета. Боковая панель на этой странице показывает типичные дефекты двигателя и их появление во время осмотра.

Другие области применения бороскопов
Хотя в основном бороскопы на поршневых двигателях используются для осмотра цилиндров, они также могут быть полезны при осмотре других удаленных частей двигателя.Например, проверка воздухозаборников или моторных отсеков на предмет FOD. Некоторые бороскопы, представленные сегодня на рынке, даже предлагают порты, позволяющие вам проводить проверку методом проникающих красок и извлекать FOD через сам инструмент.

Выбор бороскопа
Если вы ищете бороскоп, на него может повлиять множество факторов. Для многих людей деньги являются важным фактором. Но сегодня на рынке гораздо больше бороскопов, чем всего несколько лет назад. Проведя небольшое исследование, вы сможете найти тот, который соответствует вашим потребностям и укладывается в ваш бюджет.

Перед покупкой бороскопа следует учесть несколько моментов:
Портативность. Если вы собираетесь проводить инспекции в ангаре, то портативность может не быть большой проблемой. Но если вы собираетесь осматривать самолеты на линии полета или в ангарах клиентов, то мобильность может стать важным фактором при принятии решения о покупке.

Жесткий или гибкий прицел. Обе эти сферы имеют свои преимущества и недостатки. Какой из них лучше всего соответствует вашим потребностям, зависит от типа проверок ты будешь делать.Если вы будете использовать его только для осмотра цилиндров поршневых двигателей, то жесткого эндоскопа может вполне хватить. Но если вам нужен инструмент с большей гибкостью в применении, то вам может подойти гибкий бороскоп.

Фибероскоп или видеоскоп? Это еще одно соображение, о котором следует помнить. Для многих небольших магазинов GA дорогой видеоскоп, вероятно, может оказаться излишним. Но если вы будете использовать эндоскоп для частых осмотров, то преимущества, предлагаемые некоторыми видеоскопами на рынке, могут стоить вам дополнительных затрат.Кроме того, имейте в виду, что существуют продукты, которые могут преобразовать существующий жесткий бороскоп или фиброскоп в видеоскоп с помощью простого адаптера. Это позволяет экономично модернизировать вашу технологию без больших затрат.

Если вы ищете новый бороскоп, вы можете подумать о посещении торговой выставки. Выставки предлагают уникальную возможность попробовать все новейшие продукты, которые могут предложить компании-бороскопы. Вы можете протестировать их продукцию и получить ответы на свои вопросы прямо на месте.Это ценное преимущество, особенно если вы планируете приобрести дорогой товар.

Это введение в осмотр поршневых двигателей с помощью бороскопа. Имея некоторый практический опыт и правильные инструменты, вы сможете выполнять более эффективные проверки поршневых двигателей.

Индикация неисправности двигателя
Нормальный цилиндр. На стенках цилиндров будет видна штриховка. Небольшое скопление углерода будет видно на верхней части поршня и клапанов.

Преждевременное зажигание или детонация. Об этом свидетельствует полное отсутствие нагара на верхней части поршня. Будет выглядеть так, как если бы он был пескоструйным.

Повреждение поршневых колец. Обычно это видно по надрезам или царапинам. стенки цилиндра параллельно ходу поршня.

Коррозия. Ржавчина в цилиндре проявляется в виде более темной области на стенке цилиндра. Будет похоже на тень.

Трещины. Трещины трудно увидеть при осмотре с помощью бороскопа.Основная причина заключается в том, что трещины имеют тенденцию распространяться снаружи цилиндра внутрь. К тому времени, когда трещина будет видна внутри цилиндра, вы получите другие признаки, такие как громкое шипение между ребрами при проверке компрессии. .

Глазурованные цилиндры. У застекленного цилиндра вы не увидите штриховки на стенке цилиндра. Стена будет блестеть, как в зеркале.

Прорыв газов. Прорыв поршневых колец будет заметен по скоплению масла на дне цилиндра.


ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ

Для получения дополнительной информации о продуктах для бороскопов и о том, как они могут помочь вам в осмотр двигателя, вы можете связаться со следующими компаниями. Информация о компании и продуктах также доступна в разделе «Руководство для покупателей» на сайте AMtonline.com.

Borescopes-R-Us Inc.
Clarksville, TN
(931) 362-4009
www.borescopes-r-us.biz

Everest VIT Inc.
Фландрия, Нью-Джерси
(888) 332-3848
www.эверествит.com

FRS-Omega, Inc.
Фелан, Калифорния
(760) 868-5812
www.frsomega.com

Gradient Lens Corporation
Rochester, NY
(800) 536-0790
www.gradientlens.com

Instrument Technology Inc.
Westfield, MA
(413) 562-3606
www.scopes.com

Karl Storz Endoscopy America Inc.
Калвер-Сити, Калифорния
(800) 421-0837
www.karlstorz.com

Lenox Instrument
Trevose, PA
(215) 322-9990
www.lenoxinst.com

Machida Inc.
Orangeburg, NY
(845) 365-0600
www.machidascope.com

Olympus Industrial America Inc.
Orangeburg, NY
(866) 642-4725
www.olympusindustrial.com

Titan Tool Supply Co.
Буффало, Нью-Йорк
(716) 873-9907
www.titantoolsupply.com

Двигатель поршневой HS6

Авиадвигатель поршневого типа — это машина, которая использует смесь бензина и воздуха, сгорает в закрытом сосуде (цилиндре) и вырабатывает мощность при расширении. Двигатель поршневого типа должен приводить в движение винтовой винт, создающий толкающую (тянущую) силу и подходящий для средне- и низколетящих средне- и малогабаритных самолетов. В июне 1958 года Zhuzhou Aero-Engine Factory успешно изготовил девятицилиндровый двигатель поршневого типа со звездчатым охлаждением, который применяется для поставки оборудования на самолет-5 и становится первым авиадвигателем нового Китая.В настоящее время компания произвела более 4100 комплектов, а годовой объем производства составляет 200 комплектов. Авиадвигатель поршневой 6К является последней моделью поршневой 6-й серии и применяется в качестве динамического устройства доставки 11-й модели и сельскохозяйственных самолетов 5-й модели.

  • Взлетная мощность: 294 кВт
  • Номинальная мощность: 276 кВт
  • Взлетный расход масла: 384 г/(кВт.ч)
  • Номинальный расход масла: 343~377 г/(кВт.ч)
  • Масса: 210 кг
  • Габаритные размеры (Д*Ш*В): 1046.5996996мм

В 1957 году Китай начал разработку своего основного учебно-тренировочного самолета CJ-6. Первоначально было решено использовать в качестве силовой установки чехословацкий поршневой двигатель Doris-B. Так как заказанные двигатели не могли быть доставлены в срок, то было решено использовать вместо них наш отечественный двигатель М-11ФР. Поскольку два типа двигателей не могли удовлетворить потребности самолета, в конце концов было решено использовать двигатели HS6.

HS6 представлял собой однорядный радиальный 9-цилиндровый поршневой двигатель воздушного охлаждения, изготовленный по российской документации на двигатель АИ-14Р.Это был легкий вес с хорошими характеристиками, а его взлетная мощность составляла 191 кВт (260 л.с.), что составляло 163% от мощности М-11ФР. ZEF начал производство в августе 1960 года. Вскоре после того, как советское правительство расторгло контракт. Все сотрудники и рабочие фабрики рассчитывали на собственные силы и больше работали, постоянно повышая свою квалификацию. Усилиями за один год и 9 месяцев они добились успеха в лицензионном производстве двигателей HS6 в июне 1962 года. Всего было выпущено около 700 двигателей.

Характеристики CJ-6 с двигателем HS6 были выше, чем у CJ-5. Пользователи самолета высоко оценили его, но при полете на высоте более 2000 м он потерял большую часть высоты, отражая недостаточную тягу двигателя на большой высоте.

С целью улучшения летно-технических характеристик самолета и расширения полигона учебной эксплуатации в начале 1963 г. на заводе приступили к выполнению работ по модификации двигателя HS6 для увеличения его номинальной мощности.Модификации в основном включали переработку около 12 компонентов, включая цилиндр, коленчатый вал и нагнетатель, чтобы увеличить степень сжатия в цилиндре, увеличить число оборотов в минуту. кривошипа в номинальном состоянии и увеличить передаточное число нагнетателя. Номинальная мощность увеличилась со 162 кВт (220 л.с.) до 199 кВт (270 л.с.), а взлетная мощность — со 191 кВт (260 л.с.) до 210 кВт (285 л.с.), прибавив 23% и 10% соответственно. 600-часовые стендовые испытания были проведены в октябре 1963 года и достигли ожидаемых результатов.

В 1964 г. была предпринята мера по вырезанию разгрузочного паза на границе между кожухом и цилиндром, что решило основную проблему трещин на промежуточном кожухе. Серьезные испытания на земле и в воздухе прошли гладко. В декабре 1965 года он был допущен к серийному производству и получил обозначение HS6A. Самолет CJ-6 с доработанным двигателем HS6A был намного лучше: максимальная скорость горизонтального полета увеличилась на 10 км, время набора высоты сократилось примерно на 30%, практический потолок увеличился более чем на 1000 м и существенно улучшилась потеря высоты при вертикальном полете и выполнении фигур высшего пилотажа. .В 1964 году двигатель HS6A .engine получил награду первого класса за национальную промышленную продукцию. До 1986 года было построено около 3000 двигателей.

В 1975 году, чтобы удовлетворить требования к самолету Y-11, завод дополнительно модифицировал двигатель и переименовал его в HS6D. За счет увеличения оборотов и усиления редукторов взлетная мощность двигателя увеличилась до 220 кВт (300 л.с.). В августе 1980 года двигатель прошел полигонные испытания. Это был успешный проект.

Затем завод модифицировал двигатель как HS6E.Они модифицировали или переработали 36 деталей, таких как выпускной клапан и редукторы, а также увеличили степень сжатия. Мощность двигателя была увеличена до 257 кВт (350 л.с.), что означает, что теперь его можно было установить на новый сельскохозяйственный самолет. До этого в 1966 году завод разработал двигатель HS6B, чтобы улучшить высотные характеристики за счет добавления турбонагнетателя. С 1963 по 1970 год завод успешно модифицировал и проектировал HS6C для легких вертолетов. Затем он использовался на китайских вертолетах «701» и «Yan’an II».Выступление было хорошим.

Серия двигателей HS6 — это качественные, недорогие, небольшие поршневые двигатели, модифицированные Китаем. Они получили много похвал за их применение в различных самолетах.

НОВОСТИ ПИСЬМО

Присоединяйтесь к списку рассылки GlobalSecurity.org

ПРИБОР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОРШНЕВЫХ КОЛЬЦ В ДВИГАТЕЛЯХ С СВОБОДНЫМ ПОРШНЕМ

Настоящее изобретение относится к устройству для проверки поршневых двигателей и, в частности, к устройству для проверки поршневых колец свободно плавающего поршневого двигателя.

В свободноплавающих поршневых двигателях мощность между ведущим поршнем и ведомым или выходным валом двигателя передается через гидростатические преобразователи движения с правильным положением каждого поршня относительно углового положения выходного вала, поддерживаемым синхронизирующим управлением системы, которые влияют на количество жидкости под давлением в гидростатической системе, чтобы уменьшить любые существующие ошибки синхронизации.

В больших дизельных двигателях, особенно в тех, которые используются для двигателей кораблей или океанских судов, поршневые кольца необходимо проверять на предмет износа или ослабления крепления примерно через каждые 1000 часов работы.Для этой цели двигатель обычно медленно проворачивают с помощью понижающего двигателя с высокой передачей, соединенного с приводным валом двигателя, до тех пор, пока поршневое кольцо одного из поршней не появится перед впускным или выпускным пазами рядом с поршнем. После проверки поршневого кольца двигатель необходимо снова провернуть до появления следующего кольца. Соответственно, одновременно можно осматривать только одно кольцо, и маневр необходимо повторять до тех пор, пока не будут осмотрены все поршневые кольца всех поршней.Поскольку вращение коленчатого вала большого судового дизельного двигателя при осмотре поршневых колец таким образом обычно занимает до 20 минут, и поскольку на каждом поршне имеется до четырех (4) колец, общее время осмотра составляет на значительный период, что особенно нежелательно, когда судно находится в море и вследствие этого не может маневрировать в течение продолжительного периода осмотра. Более того, поскольку при осмотре поршней необходимо эксплуатировать карданный вал корабля, вал и гребной винт не могут быть проверены независимо от осмотра поршневых колец и, как следствие, количество времени, затрачиваемого на осмотр системы привода двигатель корабля существенно увеличен.

Соответственно, целью настоящего изобретения является исследование поршневых колец свободно плавающих поршневых двигателей независимо от положения выходного вала мощности двигателя.

Другой целью настоящего изобретения является исследование поршневых колец свободно плавающих поршневых двигателей относительно быстрым и недорогим способом.

Еще одной целью настоящего изобретения является исследование поршневых колец свободно плавающих поршневых двигателей с помощью способа и устройства, которые относительно просты и точны в работе.

В соответствии с аспектом настоящего изобретения поршневые кольца свободно плавающего поршневого двигателя, в котором мощность от поршня передается на выходной вал двигателя через гидростатический преобразователь движения, исследуются с помощью устройства, которое позволяет избежать упомянутых выше недостатков традиционных систем обследования и существенно сокращает период обследования. Как правило, датчик поршня связан с каждым из поршней в двигателе для создания непрерывного выходного сигнала, соответствующего мгновенному или мгновенному положению связанного с ним поршня, когда он проходит свой цикл.Датчик одиночного вала расположен рядом с выходным валом двигателя для определения мгновенного углового положения вала и выдачи выходного сигнала, представляющего это положение.

Между каждым из поршневых детекторов и детектором вала оперативно подключены независимые компараторы для сравнения выдаваемых ими выходных сигналов и формирования сигнала ошибки синхронизации для каждого из поршней, сигналы которого подаются на независимые средства управления потоком.Последние приспособлены для выборочного добавления жидкости или удаления жидкости из системы гидростатического преобразователя между соответствующим поршнем и выходным валом в ответ на синхронизирующие сигналы, так что ошибки синхронизации между соответствующими поршнями и валом уменьшаются.

В соответствии с особенностью настоящего изобретения регулируемый генератор сигналов, который предназначен для выборочной выработки выходных сигналов, соответствующих заданным положениям выходного вала, выборочно подключается к компаратору через переключатель, чтобы заставить компаратор генерировать заранее определенные сигналы ошибки синхронизации.Эти сигналы активируют средства управления текучей средой заданным образом и тем самым заставляют поршни перемещаться в заданные положения в соответствии с выбранными выходными сигналами генератора сигналов. Соответственно, регулируя средство генератора сигналов, жидкость может подаваться или удаляться из гидростатической системы, чтобы поднимать или опускать поршни независимо от положения выходного вала двигателя, чтобы представить поршневые кольца рядом с смотровым окном. В результате осмотр поршневых колец можно производить без учета углового положения выходного вала двигателя.Наоборот, проверка проводится путем подачи в систему предварительно определенных сигналов, которые могут быть предварительно выбраны на генераторе сигналов, чтобы соответствовать тем положениям выходного вала, когда требуемые поршневые кольца находятся в положении для проверки.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения используется один генератор сигналов, соединенный со всеми средствами сравнения, связанными с различными поршнями в двигателе, так что все поршни будут перемещаться одновременно и параллельно друг другу при их исследовании. позиции.

Вышеупомянутые и другие задачи, особенности и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из следующего подробного описания иллюстративного варианта его осуществления, которое следует читать вместе с прилагаемыми чертежами, на которых:

РИС. 1 представляет собой схематическое изображение системы управления синхронизатором для свободно плавающего поршневого двигателя с гидростатическим преобразователем движения в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

РИС. 2 представляет собой схематическую блок-схему устройства управления для свободно плавающего поршневого двигателя с одним поршнем; и

РИС.3 представляет собой схематическую блок-схему системы управления для свободно плавающего поршневого двигателя, имеющего множество поршней, управляемых одним генератором сигналов.

Обращаясь к чертежам в деталях и сначала к фиг. 1 видно, что свободно плавающий поршневой двигатель Е обычной конструкции имеет рабочий цилиндр 1, в котором расположен ведущий поршень 2, образующий камеру 2′ сгорания, в которой топливо для привода двигателя сгорает с воздухом. известным образом.

Поршень 2 соединен штоком 3′ с подъемным поршнем 3, входящим в состав преобразователя гидростатического движения системы. Поршень 3 непроницаем для жидкости внутри канала или камеры 4′, которая содержит жидкость 4 под давлением. Противоположный конец канала 4′ сообщается по текучей среде с обычным роторным преобразователем 5, так что, когда поршень 2 совершает возвратно-поступательное движение при сгорании топлива в камере 2′, сила сгорания прикладывается через поршень 3, жидкость 4 и роторный преобразователь 5. вращать выходной вал 6 двигателя.

Генератор сигналов или устройство обнаружения поршня 7 расположено рядом с рабочим цилиндром 1 для определения мгновенного, т.е. мгновенного положения поршня 2 и генерирования электрического сигнала, представляющего это положение, который передается по линии 7′. Детектор 7 может быть электромагнитным устройством обнаружения, приспособленным для приема записанного сигнала на поршне 2, фотоэлектрическим устройством или другими хорошо известными устройствами обнаружения положения, которые используются в данной области техники.

Второй детектор и генератор сигналов 8 расположены рядом с выходным валом 6 двигателя.Детектор 8 определяет мгновенное или мгновенное угловое положение вала и выдает непрерывный выходной сигнал, отражающий мгновенное положение вала.

Существует заданное положение вала относительно детектора 8 для каждого положения поршня 2, поэтому при правильной синхронизации двигателя E сигналы от генераторов 7 и 8 также будут синхронизированы. Для проверки и управления этой синхронизацией сигналы, создаваемые генераторами 7 и 8, передаются по линиям 7′, 8′ соответственно на устройство сравнения сигналов 9, которое выполнено с возможностью формирования сигнала ошибки, если сигналы от детекторов 7 и 8 не синхронно, т.е.д., когда поршень 2 и вал 6 не синхронизированы. Сигнал синхронизации, создаваемый компаратором 9, который имеет обычную конструкцию, используется для управления элементом 10 управления жидкостью, который может быть золотниковым клапаном или чем-то подобным, так что жидкость под давлением будет течь либо в направлении стрелки, либо из источник 11 в трубопровод 4′ или будет вытекать из трубопровода 4′ через управляющий элемент 10 в направлении, указанном стрелкой 12. Соответственно, сигнал ошибки синхронизации будет добавлять или удалять жидкость из трубопровода 4′, чтобы отрегулируйте положение поршня 2 относительно вала 6 так, чтобы поршень и вал находились в идеальной синхронизации.Таким образом, видно, что система приспособлена для поддержания углового положения вала 6 синхронно с соответствующими положениями поршня 2. чтобы разрешить независимую проверку поршневых колец двигателя. Ссылаясь на фиг. 2 чертежей проиллюстрирована схема системы управления согласно изобретению, на которой видно, что переключатель 13 предусмотрен между детектором или генератором 8 и избирательно действующим генератором электрических сигналов 14.Генератор сигналов сконструирован так, чтобы вырабатывать выбираемые вручную сигналы, соответствующие сигналам, генерируемым детектором 8, но он приспособлен для выработки только такого количества отдельных заданных сигналов, сколько имеется поршневых колец на поршне. Каждый из этих сигналов соответствует сигналу, генерируемому детектором 8, когда вал 6 находится в синхронизированном положении с выбранным поршневым кольцом на поршне, примыкающим к воздушному порту или контрольному отверстию в двигателе. В результате, когда требуется проверить поршневые кольца поршня, переключатель 13 приводится в действие для подключения генератора сигналов 14 к цепи и выведения детектора 8 из строя.Генератор 14 затем настраивают для выработки сигнала, соответствующего положению вала 6, когда одно из поршневых колец находится рядом с выпускным или смотровым отверстием. Каждый из возможных выбранных сигналов, которые должен формировать генератор 14, соответствует положению вала, при котором одно из поршневых колец поршня 2 должно было бы примыкать к смотровому отверстию, если бы двигатель работал и синхронизировался. Если поршень 2 не находится в этом положении, когда генератор 14 подсоединен к средству сравнения 9, последнее выдаст сигнал ошибки синхронизации, заставляющий элемент управления 10 работать до тех пор, пока из системы не будет добавлено или удалено достаточное количество жидкости, чтобы поршень 2 был приведен в исходное положение. «синхронное» положение.В этот момент сигналы, создаваемые генераторами 7 и 14, будут синхронизированы, и сигнал ошибки не будет выдаваться, так что поршень удерживается в правильном положении для проверки. Когда нужно осмотреть следующий поршень, генератор 14 настраивается на подачу следующего сигнала, и устройство перемещает поршень 2 в его следующее синхронизированное положение. Таким образом, видно, что положение поршня 2 можно изменять для осмотра поршневых колец независимо от расположения вала 6. В результате вал 6 и гребной винт можно осматривать отдельными операциями, в то время как поршневые кольца проверяются одновременно. осмотрел.Это существенное улучшение по сравнению с ранее предложенными процедурами проверки, в которых проверка ограничивалась только последовательной проверкой поршневых колец, гребного вала и самого гребного винта.

Преимущества настоящего изобретения дополнительно проиллюстрированы на фиг. 3, где показана принципиальная схема устройства обнаружения и компараторов по настоящему изобретению, используемых в свободно плавающем поршневом двигателе, имеющем множество n приводных поршней с независимыми поршневыми детекторами 7 l — 7 n регуляторы 10 l — 10 n и соответствующие компараторы 9 l — 9 n , соединенные между собой, для управления золотниками или клапанами жидкостных регуляторов 10 l — 10 n .В этом варианте осуществления генератор 8 единого сигнала, связанный с ведущим валом 6, может быть переключен на генератор 14 единого управляющего сигнала, так что все поршни одновременно и параллельно устанавливаются в различные положения для проверки их поршневых колец.

Поскольку устройство управления в соответствии с настоящим изобретением удерживает каждый поршень в положении, установленном на генераторе сигналов 14, независимо от углового положения ведущего вала 6 или положения, в которое вал повернут тем временем, любое другое требуемое исследование может быть выполнен на движительном агрегате, т.е.д., корабельный гребной вал. Соответственно видно, что эти последние проверки могут выполняться совершенно независимо от проверки поршневых колец, чтобы не терять ненужного времени на процедуры проверки. Кроме того, поршни легко и быстро перемещаются в желаемые положения для проверки поршня, так что каждое из поршневых колец можно осматривать последовательно без необходимости переворачивать вал двигателя каждый раз, когда нужно осмотреть другое кольцо.

Хотя иллюстративный вариант осуществления настоящего изобретения был описан здесь со ссылкой на прилагаемые чертежи, следует понимать, что изобретение не ограничено этим точным вариантом осуществления и что специалист может внести в него различные изменения и модификации. области техники, не выходя за рамки объема или сущности настоящего изобретения.

Что такое поршень? — Определение, части и типы

Что такое поршень?

Поршень представляет собой диск или короткий цилиндр, плотно прилегающий к цилиндру двигателя, в котором он движется вверх и вниз против жидкости или газа, используемый в двигателе внутреннего сгорания для создания движения или в насосе для передачи движения.

Поршень является компонентом поршневых двигателей, поршневых насосов, газовых компрессоров, гидроцилиндров и пневматических цилиндров, а также других подобных механизмов.Это подвижный элемент, заключенный в цилиндр и герметизированный поршневыми кольцами.

В двигателе он предназначен для передачи усилия от расширяющегося газа в цилиндре на коленчатый вал через поршневой шток и/или шатун.

В четырехтактных автомобильных двигателях (бензиновых и дизельных двигателях) процессы впуска, сжатия, сгорания и выхлопа происходят над поршнем в головке блока цилиндров, что заставляет поршень двигаться вверх и вниз (или внутрь и наружу в плоский двигатель).внутри цилиндра и заставляя коленчатый вал вращаться.

В насосе функция обратная, и усилие передается от коленчатого вала к поршню с целью сжатия или выброса жидкости в цилиндре. В некоторых двигателях поршень также действует как клапан, закрывая и открывая отверстия в цилиндре.

Из чего сделан поршень?

Компоненты двигателя должны быть износостойкими для долговечности и легкими для повышения эффективности.

В результате поршни обычно изготавливаются из алюминиевого сплава, а поршневые кольца (обычно состоящие из компрессионного кольца, грязесъемного кольца и маслосъемного кольца) изготавливаются из чугуна или стали.

Масляное кольцо вытирает масло со стенок цилиндра при движении поршня, но со временем оно и другие кольца могут изнашиваться, позволяя маслу из картера попадать в камеру сгорания.

Чрезмерный расход масла и белый дым из выхлопных труб указывают на износ поршневых колец.

Двигатели внутреннего сгорания могут работать с одним цилиндром и, следовательно, с одним поршнем (мотоциклы и бензиновые газонокосилки) или с двенадцатью поршнями, но в большинстве автомобилей их четыре или шесть.

Радиальные двигатели, обычно используемые в винтовых самолетах, имеют нечетное количество цилиндров и поршней для более плавной работы.

Поршни также используются в двигателях внешнего сгорания, также известных как паровые двигатели, в которых вода нагревается в котле, а полученный пар используется для приведения в движение пары поршней (обычно) во внешних цилиндрах, которые затем приводят в движение колеса. Роторные двигатели не имеют цилиндров или поршней.

Схема деталей поршня

Детали поршня

Детали поршня

Поршень, как движущаяся часть камеры сгорания, выполняет задачу преобразования высвобождаемой энергии в механическую работу.Основная конструкция поршня представляет собой полый цилиндр, закрытый с одной стороны, с поршневой головкой, состоящей из сегментов, с кольцевым поясом, втулкой штифта и юбкой.

Основные части поршня и их функции:

  • поршневые кольца
  • юбки поршня
  • поршневой палец
  • головки поршня / Корона
  • Шатунные
  • Поршневые подшипники

1. Поршневое кольцо

Поршневые кольца поддерживают сжатие газа между поршнем и стенкой цилиндра.Поршневые кольца герметизируют цилиндр, так что продукты сгорания, образующиеся в момент воспламенения, не просачиваются в отверстие между поршнем и цилиндром.

В типичном автомобильном двигателе обычно используются 3 типа поршневых колец:

  • Компрессионное кольцо : это верхнее боковое кольцо, ближайшее к камере сгорания. Его также называют газовым или нажимным кольцом. Кольцо предотвращает утечку дымовых газов. Компрессионные кольца также помогают передавать тепло от поршня к стенкам цилиндра.
  • Грязесъемное кольцо представляет собой поршневое кольцо с конической поверхностью, расположенное в кольцевой канавке между компрессионным кольцом и маслосъемным кольцом. Грязесъемное кольцо используется для дополнительной герметизации камеры сгорания и очистки стенки цилиндра от лишнего масла. Дымовые газы, проходящие через компрессионное кольцо, останавливаются грязесъемным кольцом.
  • Масляное кольцо представляет собой поршневое кольцо, расположенное в ближайшей к картеру кольцевой канавке. Маслосъемное кольцо используется для удаления излишков масла со стенок цилиндра во время движения поршня.Избыточное масло возвращается через кольцевые отверстия в масляный резервуар в блоке цилиндров.

ДОПОЛНИТЕЛЬНО: Что такое поршневое кольцо?

2. Юбка поршня

Юбка поршня представляет собой цилиндрический материал, установленный на круглой части поршня. Деталь обычно изготавливают из чугуна из-за его отличной износостойкости и самосмазывающихся свойств. Юбка содержит канавки для установки поршневого маслосъемного кольца и компрессионных колец. Юбки поршня доступны в различных исполнениях для решения конкретных задач.

Существует два основных типа юбок поршня:

  • Полная юбка : Также известна как сплошная юбка. Полная юбка имеет трубчатую форму. Он обычно используется в двигателях больших автомобилей.
  • Юбка тапочка: Тип юбки поршня используется для поршней мотоциклов и некоторых автомобилей. Часть юбки срезается так, что на стенке цилиндра остаются только задняя и передняя поверхности. Это помогает снизить вес и минимизировать площадь контакта между стенкой цилиндра и поршнем.

3. Поршневой палец/поршневой палец

Поршневой палец, также известный как поршневой палец или поршневой палец, используется для соединения поршня с шатуном и обеспечивает подшипник, на котором шатун может вращаться как поршень. движется.

В очень ранних конструкциях двигателей, в том числе с паровым приводом, и во многих очень больших стационарных или судовых двигателях поршневой палец расположен в скользящей крейцкопфе, который соединяется с поршнем через шток.

Поршневой палец обычно представляет собой кованый короткий полый стержень из стального сплава высокой прочности и твердости, который может быть физически отделен как от шатуна, так и от поршня или крейцкопфа.

Конструкция поршневого пальца, особенно в небольших высокооборотных автомобильных двигателях, является сложной задачей. Поршневой палец должен работать при самых высоких температурах, встречающихся в двигателе, и его расположение затрудняет смазку, оставаясь при этом маленьким и легким, чтобы соответствовать диаметру поршня и не увеличивать массу поршня.

Требования к легкости и компактности требуют использования штока малого диаметра, который подвергается высоким сдвиговым и изгибающим нагрузкам и имеет одни из самых высоких сжимающих нагрузок среди всех подшипников во всем двигателе.

Чтобы решить эти проблемы, материалы, из которых изготовлен поршневой палец, и способ его изготовления являются одними из самых сложных механических компонентов, используемых в двигателях внутреннего сгорания.

Из них получаются следующие типы штифтов.

  • Стационарный/неподвижный штифт : штифт крепится к бобышкам поршня с помощью винта. Затем шток поршня поворачивается на штифте.
  • Полуплавающий : штифт крепится к шатуну посередине, а концы штифта свободно перемещаются внутри поршневого подшипника и у бобышек.
  • Полностью плавающий : в этом типе штифта штифт не прикреплен к штифту или поршню шатуна. 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.

4. Головка поршня/коронка

Также известна как головка поршня или купол, головкой поршня является его верхняя часть. Это та часть, которая вступает в контакт с дымовыми газами. Это нагревает его до чрезвычайно высоких температур.Для предотвращения оплавления детали головки поршня изготавливают из специальных сплавов, в том числе стальных.

Головка поршня обычно имеет каналы и полости. Это помогает создать завихрение, улучшающее сгорание. В разных двигателях используются разные типы головок поршней. Причины различий различаются. Предпочтительная конструкция головки поршня зависит от многих факторов, таких как ожидаемая производительность и тип двигателя.

5. Шатун

Шатун, также называемый шатуном, представляет собой часть поршневого двигателя, которая соединяет поршень с коленчатым валом.Шатун вместе с кривошипом преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращение коленчатого вала.

ДОПОЛНИТЕЛЬНО: Что такое шатун?

6. Подшипники поршня

Подшипники представляют собой детали поршня, расположенные в точках, где происходит осевое вращение. Обычно это полукруглые куски металла, которые вставляются в отверстия на этих точках. Поршневые подшипники включают чашки на большом конце, где шток соединяется с коленчатым валом.На маленьком конце, где шток соединяется с поршнем, также есть подшипники.

Поршневые подшипники обычно изготавливаются из композитных металлов, таких как свинец, медь, кремний, алюминий и другие. На подшипники часто наносят покрытие для повышения твердости и поддержки нагрузки от движений поршня и шатуна.

Типы поршней

Существует три типа поршней, каждый из которых назван по своей форме: с плоской вершиной, куполом и тарелкой.

1. Поршни с плоской вершиной

Как бы просто это ни звучало, поршень с плоской вершиной имеет плоскую верхнюю часть.Поршни с плоским верхом имеют наименьшую площадь поверхности; это позволяет им создавать наибольшую силу. Этот тип поршня идеален для создания эффективного сгорания.

Поршни с плоской вершиной обеспечивают наиболее равномерное распределение пламени. Трудность, связанная с этим, заключается в том, что он может создавать слишком большую компрессию для меньших камер сгорания.

2. Тарельчатые поршни

Тарельчатые поршни представляют наименьшие проблемы для инженеров. Это больше из-за того, где они используются, чем из-за собственности, которой они сами владеют.

Они имеют форму тарелки со слегка загнутыми внешними краями. Как правило, тарельчатые поршни используются в двигателях с наддувом, не требующих распределительного вала с большой подъемной силой или высокой степени сжатия.

3. Купольные поршни

В отличие от тарельчатых поршней, эти пузыри в середине напоминают верхнюю часть стадиона. Это делается для увеличения площади поверхности, доступной на верхней части поршня. Большая площадь поверхности означает меньшее сжатие.

Хотя большее сжатие означает, что создается большее усилие, существует верхний предел того, с чем может справиться каждая камера сгорания.Уменьшение степени сжатия таким образом, по существу, предотвращает разрыв двигателя на части.

Это всего лишь один из инструментов ограничения генерируемой силы до уровня, с которым двигатель может безопасно справиться.

Если вы только начинаете, это только начало. Вы не сможете понять всю головоломку, не поставив ее части в контекст друг друга.

Таким образом, хотя это объясняет, что делают поршни и какое значение имеют различия в форме, его необходимо понимать в контексте всего двигателя, чтобы получить полную картину.Продолжайте учиться, и вы будете в пути.

Различные виды пись тонн

Ниже перечислены типы Поршни:

  • Магистральные поршни
  • траверсы поршни
  • тапочка поршни
  • поршни заслонки для
  • Гонки Поршни

1. Магистральные пи stons

Поршни ствола длинные относительно их диаметра. Они действуют как поршневые, так и цилиндрические крейцкопфы. Поскольку шатун находится под углом на протяжении большей части своего вращения, существует также боковая сила, которая реагирует вдоль стороны поршня на стенку цилиндра.Более длинный поршень помогает поддерживать это.

Магистральные поршни были распространенной конструкцией поршней с первых дней поршневых двигателей внутреннего сгорания. Они использовались как для бензиновых, так и для дизельных двигателей, хотя в высокоскоростных двигателях теперь используются более легкие проскальзывающие поршни.

Отличительной чертой большинства тронковых поршней, особенно для дизельных двигателей, является то, что они имеют канавку для маслосъемного кольца под поршневым пальцем, в дополнение к кольцам между поршневым пальцем и головкой.

Название «хоботный поршень» происходит от «хоботного двигателя», ранней конструкции морского парового двигателя.

Чтобы сделать их более компактными, они отказались от обычного поршневого штока парового двигателя с отдельной крейцкопфом и вместо этого стали первой конструкцией двигателя, в которой поршневой палец размещался непосредственно внутри поршня.

В остальном эти поршни магистрального двигателя мало походили на поршень магистрального двигателя; они были чрезвычайно большого диаметра и двойного действия. Их «хобот» представлял собой узкий цилиндр с установленным в центре поршнем.

2.

Крейцкопф стоны

Для больших тихоходных дизельных двигателей может потребоваться дополнительная поддержка боковых сил на поршень. В этих двигателях обычно используются поршни с крейцкопфом.

Главный поршень имеет большой поршневой шток, проходящий вниз от поршня к тому, что фактически является вторым поршнем меньшего диаметра. Главный поршень отвечает за газонепроницаемость и несет на себе поршневые кольца.

Меньший поршень служит чисто механической направляющей. Он работает внутри небольшого цилиндра в качестве направляющей ствола, а также несет поршневой палец.

Смазка крейцкопфа имеет преимущества перед тронковым поршнем, так как его смазочное масло не подвержено теплу сгорания: масло не загрязнено частицами дымовой сажи, не разрушается от тепла, более жидкое, менее можно использовать вязкое масло.

Трение поршня и крейцкопфа может быть вдвое меньше, чем у тронкового поршня. Из-за дополнительного веса эти поршни не используются для высокооборотных двигателей.

3.

Slipper pi stons

Поршень Slipper представляет собой поршень для бензинового двигателя, размер и вес которого были максимально уменьшены.

В крайнем случае они уменьшаются до днища поршня, опоры для поршневых колец и оставшейся части юбки поршня ровно столько, чтобы оставалось две посадочные площадки, чтобы поршень не раскачивался в отверстии.

Стороны юбки поршня вокруг поршневого пальца сужаются от стенки цилиндра.

Основная цель состоит в том, чтобы уменьшить совершающую возвратно-поступательное движение массу, что упрощает балансировку двигателя и позволяет работать на высоких скоростях. В гонках юбки проскальзывающих поршней могут быть сконфигурированы таким образом, чтобы обеспечить чрезвычайно легкий вес при сохранении жесткости и прочности полной юбки.

Уменьшенная инерция также повышает механический КПД двигателя: силы, необходимые для ускорения и торможения возвратно-поступательных частей, вызывают большее трение поршня о стенку цилиндра, чем давление жидкости на головку поршня.

Дополнительным преимуществом может быть некоторое снижение трения о стенки цилиндра, поскольку площадь юбки, которая скользит вверх и вниз в цилиндре, уменьшается наполовину. Однако большая часть трения возникает из-за поршневых колец, которые являются частями, которые на самом деле наиболее плотно прилегают к отверстию и опорным поверхностям поршневого пальца, и, таким образом, преимущество уменьшается.

4.

Дефлектор pi stons

Дефлектор поршня используются в двухтактных двигателях с компрессией картера, где поток газа внутри цилиндра должен быть тщательно направлен для обеспечения эффективной продувки.

При поперечной продувке перепускное (впускное в цилиндр) и выпускное отверстия находятся на прямо противоположных сторонах стенки цилиндра.

Чтобы предотвратить прямое попадание поступающей смеси из одного порта в другой, на головке поршня имеется приподнятое ребро.Это предназначено для отклонения поступающей смеси вверх, вокруг камеры сгорания.

Много усилий и множество различных конструкций днища поршня ушло на разработку улучшенной продувки. Венцы развились от простого ребра до большой асимметричной выпуклости, обычно с крутой гранью на входной стороне и пологим изгибом на выпускной стороне.

Несмотря на это, перекрестная уборка никогда не была такой эффективной, как хотелось бы. Вместо этого большинство двигателей сегодня используют портирование Schnoodle. Это размещает пару переходных портов по бокам цилиндра и побуждает поток газа вращаться вокруг вертикальной оси, а не горизонтальной оси.

5.

Гоночные поршни

В гоночных двигателях прочность и жесткость поршня обычно намного выше, чем у двигателя легкового автомобиля, а вес намного меньше, что позволяет достигать высоких оборотов двигателя, необходимых в гонках.

Функция поршня:

Наиболее важными задачами, которые должны выполнять поршни, являются:

  • Передача усилия от и к рабочему газу
  • Переменное ограничение рабочей камеры (цилиндра)
  • Герметизация рабочей камеры
  • Линейная направляющая шатуна (тронговые двигатели)
  • Теплоотвод
  • Поддержка перезарядки путем втягивания и разряда (четырехтактные двигатели)
  • Поддержка смесеобразования (путем соответствующей формы поверхности поршня на
  • со стороны камеры сгорания)
  • Управление обменом заряда (в двухтактных двигателях)
  • Направление уплотнительных элементов (поршневых колец)
  • Направление шатуна (для шатунов с верхним расположением)

По мере увеличения удельной мощности двигателя , так и требования к поршню заодно.

Поршень Характеристика:
  • Поршни должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать:
  • Ударное воздействие давления дымовых газов,
  • Переменная нагрузка и
  • Высокая температура газов.
  • Поршень должен быть:
  • Легким
  • Бесшумным в работе и
  • Механически прочным.
  • Из-за малого веса:
  • Потери инерции и
  • Снижение инерционных нагрузок на подшипник из-за изменения движения

Поршень Применение или использование:

Основное применение поршней:

    6

    6

    6

    6

    6

    6 Уменьшенная инерция также улучшает механический КПД двигателя.
  • Сжимает жидкость внутри цилиндра, тем самым повышая давление и температуру жидкости внутри цилиндра.
  • Он также обеспечивает направление.

Преимущества поршня:

Основные преимущества поршней:

  • МЕХАНИЧЕСКАЯ ПРОМИЧЕНИЯ
  • .
  • Меньше техобслуживания
  • Легкий запуск поршня
  • Отлично подходит для рекуперации отработанного тепла
  • Обеспечивает высокую степень маневренности
  • Меньше производственных затрат
  • Низкий уровень выбросов NOx
  • Внутреннее сгорание 9037 4HCCI 9037 Сбалансированная
  • Модульность

Поршень.

9000 5

Часто задаваемые вопросы.

Что такое поршень?

Поршень является компонентом поршневых двигателей, поршневых насосов, газовых компрессоров, гидравлических и пневматических цилиндров, а также других подобных механизмов. Это подвижный компонент, заключенный в цилиндр и газонепроницаемый с помощью поршневых колец.

Из каких частей состоит поршень?

Основные части поршня:

    .

    Существует три типа поршней, каждый из которых назван в честь своей формы: с плоской вершиной, куполом и тарелкой.

    1. Как бы просто это ни звучало, поршень с плоской верхней частью имеет плоскую верхнюю часть.
    2. Тарельчатые поршни представляют наименьшие проблемы для инженеров.
    3. Концепции, противоположной тарельчатым поршням, они пузырятся посередине, как крыша стадиона.

    Что такое поршень двигателя?

    В основе поршневого двигателя лежит поршень. Он состоит из движущегося круглого куска металла с поршневыми кольцами для обеспечения воздухонепроницаемого уплотнения после его установки в цилиндр двигателя.Поршень прикреплен через поршневой палец к шатуну, который, в свою очередь, соединен с коленчатым валом.

    В четырехтактных (бензиновых и дизельных) автомобильных двигателях процесс впуска, сжатия, сгорания и выпуска происходит над поршнем в головке блока цилиндров, что заставляет поршень двигаться вверх и вниз (или внутрь и наружу в плоский двигатель) внутри цилиндра, тем самым заставляя коленчатый вал вращаться.

    Что такое поршень и как он работает?

    Поршень представляет собой подвижный диск, заключенный в цилиндр, газонепроницаемый с помощью поршневых колец.Диск движется внутри цилиндра, когда жидкость или газ внутри цилиндра расширяются и сжимаются. Поршень способствует преобразованию тепловой энергии в механическую работу и наоборот.

    Какова функция поршня в двигателе?

    Одной из основных функций поршня и поршневых колец является герметизация камеры сгорания под давлением от картера. Из-за зазора между поршнем и цилиндром продукты сгорания (картерные газы) могут попасть в картер во время кинематической последовательности движения.

    Как движется поршень?

    Поршень прикреплен через поршневой палец к шатуну, который, в свою очередь, соединен с коленчатым валом, и вместе они превращают движение вверх и вниз (возвратно-поступательное) в движение по кругу и по кругу (вращательное) для привода колес. В результате взрыва поршень движется вниз, создавая выхлопные газы.

    Какие бывают 3 типа поршней?

    Существует три типа поршней, каждый из которых назван в честь своей формы: с плоской вершиной, куполом и тарелкой.

    Что такое мощность поршней?

    Основные компоненты двигателя внутреннего сгорания. Цилиндры также оснащены клапанами, которые впускают воздух и топливо и позволяют выхлопным газам выходить. Топливо внутри двигателя воспламеняется свечами зажигания, и это сгорание приводит в движение поршни.

    Где используются поршни?

    Поршень является неотъемлемой частью двигателя внутреннего сгорания, который играет ключевую роль в преобразовании топлива, используемого для заправки автомобиля, в энергию, необходимую для движения автомобиля вперед.Это движущийся компонент, который используется для передачи силы от газа, расширяющегося в цилиндрах, на коленчатый вал для вращения колес.

    Каковы четыре функции поршня?

    Функции поршня следующие:

    • Принимать тягу от взрыва и передавать усилие на коленчатый вал через шатун.
    • Для уплотнения, чтобы высокое давление сгорания не попадало в картер.
    • Служит направляющей и подшипником для головки шатуна.

    Почему трескаются поршни?

    Трещины в верхней части поршня (корона) в бензиновых двигателях обычно возникают в результате избыточного давления сгорания, вызванного чрезмерной компрессией или чрезмерно опережающим опережением зажигания. Постоянные резкие перепады температуры сгорания в конечном итоге приводят к термическим трещинам днища поршня.

    Где находится поршень?

    Поршни являются одной из наиболее важных частей двигателя, поскольку они являются механизмами, содержащими энергию двигателя.Поршни расположены в блоке цилиндров. Количество цилиндров в двигателе может быть разным. Внутрь цилиндра через впускной клапан впрыскивается смесь топлива и воздуха.

    Из какого материала поршень?

    Поршни изготавливаются либо из низкоуглеродистой стали, либо из алюминиевых сплавов. Поршень подвергается сильному нагреву, инерции, вибрации и трению. Углеродистые стали минимизируют эффекты дифференциального теплового расширения между стенками поршня и цилиндра.

    С какой скоростью движется поршень?

    Типичные значения составляют от 500 до 7000 об/мин.Поскольку каждый цилиндр должен подниматься и опускаться один раз за каждый оборот, они, очевидно, движутся быстрее, когда вы нажимаете педаль акселератора дальше вниз.

    Сколько раз в секунду поднимается и опускается поршень?

    Типичный автомобильный двигатель работает на холостом ходу около 700 об/мин, а красная зона составляет около 7000 об/мин. Это соответствует поршню, который движется вверх и вниз примерно 12 раз в секунду на холостом ходу и 120 раз в секунду на красной линии.

    Какие силы поворачивают коленчатый вал?

    Распределительный вал управляет открытием и закрытием клапанов.Распределитель вызывает искру свечей зажигания, которая воспламеняет топливно-воздушную смесь. В результате взрыва поршень движется вниз, что, в свою очередь, приводит к вращению коленчатого вала.

    Что произойдет, если поршень сломается?

    Повреждение или износ поршня является основной причиной отказа двигателя. Это приводит к потере компрессии, увеличению выбросов, утечке газов из камеры сгорания и потере смазки. Когда повреждение затрагивает поршневые кольца, это может означать попадание масла в камеру сгорания.

    ВЫ ПРОЧИТАЛИ ЭТИ СТАТЬИ ПО ТЕМЕ?

    Типы автомобильных поршней, которые необходимо знать о

    Поршни двигателей различаются по многим параметрам, и правильный тип поршня зависит от нескольких факторов. Обычно один тип поршня имеет лучшие качества по сравнению с другим, но в основном в определенных областях применения. Мы составили описание различных конструкций автомобильных поршней, материалов и методов изготовления. Используйте эту информацию, чтобы принять мудрое решение, особенно если вы планируете капитальный ремонт двигателя.

    Сначала о работе поршня в двигателе автомобиля.

    Поршень двигателя совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре и передает движения через шатун на коленчатый вал. Коленчатый вал вращается и поворачивает колеса автомобиля. Для обеспечения плавного движения вперед и назад поршень в автомобильных двигателях состоит из различных частей.

    Детали поршня включают головку или головку поршня, юбку поршня, шатун и более мелкие компоненты, такие как болты, подшипники и поршневые кольца.Эти детали играют важную роль в функционировании поршня и более крупного двигателя.

    Головка поршня влияет на процесс сгорания и, следовательно, на общую мощность двигателя. Он образует пол камеры сгорания, что означает несколько вещей. Головка поршня будет определять качество завихрения или турбулентности всасываемого воздуха, рассеивание пламени и распределение топлива.

    Производители автомобильных поршней изготавливают эти автозапчасти с различной конструкцией головки. Каждый дизайн имеет свои лучшие качества.Минусы тоже. Чтобы дать вам представление об этих вариациях, вот названия типов поршней, основанные на конструкции головки поршня.

    Поршневой тип в соответствии с конструкцией головки

    Источник: http://www.2040-parts.com

    Поршни с плоской верхней частью

    Как следует из названия, этот тип поршня имеет плоскую верхнюю часть. Конструкция поршня позволяет достичь одного из самых эффективных процессов сгорания. С плоской головкой пламя распространяется равномерно, и топливо сгорает более эффективно.

    Благодаря уменьшенной площади поверхности и равномерному сгоранию поршень с плоской вершиной создает большую силу возвратно-поступательного движения.Эти типы поршней легко сделать. Это снижает цену поршня, а также сумму, необходимую для восстановления или покупки двигателя.

    Источник: http://www.stevesnovasite.com

    Тарельчатые поршни

    Этот тип поршня также известен как тарельчатый поршень. Он имеет пластинчатую форму с приподнятыми внешними краями. Из-за увеличенного объема камеры сгорания тарельчатые поршни обеспечивают более низкую степень сжатия. Несмотря на недостаток, эта характеристика является преимуществом в некоторых ситуациях, когда нет необходимости в высоких возвратно-поступательных силах.

    Тарельчатые поршни часто используются в двигателях с турбонаддувом или с наддувом. Они помогают предотвратить детонацию или детонацию, которые могут быть вызваны повышенным сжатием. В некоторых двигателях поршни помогают сдерживать распыление топлива, улучшая процесс сгорания. В старых двигателях на процесс будет влиять несколько факторов: тип поршня, конструкция карбюратора и объем отверстия цилиндра.

    Источник: http://www.coasthigh.com

    Купольные поршни

    Конструктивно этот тип поршня является противоположностью тарельчатому поршню.Как следует из названия, поршень имеет форму приподнятого центра. Это значительно увеличивает площадь поверхности головы. Дымовые газы должны пройти дальше. В результате куполообразные поршни, как известно, создают плохо работающие камеры сгорания с недостаточным горением. Это снижает степень сжатия.

    Пониженная компрессия может быть недостатком купольного поршня. Однако для некоторых двигателей это требование. Он ограничивает силу, которую могут создавать поршни, и защищает двигатель.Другими словами, двигатель развивает только ту мощность, которую может выдержать. В современном двигателе использование куполообразного поршневого типа, действия дозирующего устройства и других систем автомобиля может помочь улучшить экономию топлива.

    Тип поршня по материалу

    Классификация также может основываться на материале поршня. При выборе поршня тип материала определяет многие его рабочие характеристики. Качества включают теплопроводность и скорость расширения, износостойкость, способность выдерживать тепло и нагрузку, долговечность и многое другое.

    Производители поршней используют различные металлы для изготовления шатунов и поршней. Основные из них чугун и алюминиевый сплав. Хотя поршни из чугуна все еще производятся сегодня, на рынке автомобильных поршней доминирует алюминиевый сплав. Давайте посмотрим описание каждого типа поршня в зависимости от материала.

    Чугунные поршни

    Чугун представляет собой тип материала поршня, который содержит 2% или более углерода. Варианты этого материала включают белый чугун, серый чугун, ковкий чугун и ковкий чугун.Поршень из железа расширяется меньше, обычно со скоростью цилиндра, внутри которого он совершает возвратно-поступательное движение.

    Низкая скорость расширения помогает избежать ударов поршня. Это также предотвращает потерю компрессии, которая может возникнуть в результате изменения зазора поршня. Недостатком железных поршней является их более высокий вес как поршня, так и коленчатого вала, что увеличивает инерцию возвратно-поступательной массы. По этой причине чугунные поршни идеально подходят только для двигателей с низким числом оборотов.

    Поршни из алюминиевого сплава

    Алюминиевый сплав, используемый производителями поршней, содержит несколько элементов (медь, цинк, марганец и другие) и алюминий в качестве основного материала.Алюминий – легкий металл. При использовании для изготовления поршней он помогает уменьшить силы инерции. Это делает материал пригодным для двигателей с высокими оборотами.

    В дополнение к снижению веса поршневой тип из алюминиевого сплава имеет более высокую теплопроводность, чем железо. Материал обеспечивает эффективную теплопроводность между поршнем и цилиндром. Это преимущество, учитывая высокие уровни тепла в камере сгорания, что приводит к образованию нагара. Алюминиевые поршни также испытывают меньшие колебания температуры внутри узла, особенно между головкой поршня и областью колец.

    Тип поршня По методу изготовления

    Производители автомобильных поршней используют разные методы для изготовления этих автозапчастей. К ним относятся литье, ковка и заэвтектический процесс. Методы производят поршни различного качества для различных применений.

    Кованые поршни

    Кованые поршни изготавливаются с помощью штамповки куска металла в форме поршня. Несмотря на трудоемкость, ковка производит более прочные поршни, чем другие методы.Это связано с полученной зернистой структурой.

    Но кованые поршни расширяются и сжимаются с большей скоростью, поэтому для них требуется больший зазор поршня и отверстия цилиндра. Поршни часто используются в тяжелых условиях, когда на узел поршня приходится большая нагрузка.

    Литой поршень

    Эти типы поршней изготавливаются путем заливки жидкого металла в формы. Литые поршни не такие прочные, как кованые, но все же могут выдерживать нагрузки при умеренной нагрузке на двигатель.Они имеют лучшие износостойкие и тепловые характеристики, чем кованые типы. В результате возможны более узкие зазоры между поршнем и цилиндром. Именно по этой причине железо используется для изготовления деталей как поршня, так и поршневых колец.

    Литые поршни имеют свои недостатки. Они рекомендуются только для маломощных двигателей. Не рекомендуется использовать их на форсированных двигателях, таких как двигатели с турбонагнетателем или нагнетателем. Кроме того, современная наука создала алюминиевые сплавы с превосходными характеристиками.Старые автомобили могут по-прежнему иметь чугунные поршни, поскольку они обычно представляют собой автомобили с мягким двигателем.

    Заэвтектические поршни

    В заэвтектические поршни, изготовленные методом литья, во время изготовления добавляется кремний. Добавление силиконового материала улучшает износостойкость, термостойкость и другие качества. В результате этот тип поршня прочнее обычного литого поршня и более долговечен.

    Заэвтектические поршни не такие прочные, как кованые. Если они подвергаются экстремальным нагрузкам и силам, они будут демонстрировать плохую пластичность и ломаться.Поршни подходят для двигателей, которые в основном используются на улице, а иногда и на высоких скоростях и в суровых условиях.

    Заключение

    Автомобильные поршни могут быть разных форм, в зависимости от материала, конструкции и методов их производства. Используемый тип поршня дает разные характеристики и в некоторой степени влияет на мощность двигателя. При восстановлении двигателя вам нужно будет выбрать правильный тип поршня, иначе вы не получите наилучших результатов. Эта статья должна помочь вам принять решение с осознанной точки зрения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.