Коллега шатуна и коленвала: «коллега» шатуна и коленвала, 6 букв

alexrif

Коллега

• 02.2020″ data-time-string=»18:25″ title=»23.02.2020 в 18:25″ itemprop=»datePublished»>23.02.2020

• #140

Вы меня просто не поняли нижнюю часть гильзы поршнем тоже раскалоло.

Вращающийся узел 101: шатуны, поршни и кривошип

Представьте, что вы разгоняетесь от полной остановки до средней скорости, приближающейся к 5000 футов в минуту, и обратно до полной остановки 125 раз в секунду. А теперь представьте, что вы делаете это в среде, где температура дымовых газов превышает 1400 градусов по Фаренгейту. Звучит как ад, и это именно то, что должен выдержать каждый поршень в вашем двигателе, когда вы гудите на 8000 об / мин (с двигателем с ходом 95 мм). Теперь представьте себе преобразование линейного движения поршней в цилиндрах во вращательное движение при крутящем моменте в 600, 700 или 800 фунто-футов. Это работа шатунов и коленчатого вала. Очевидно, поршням, шатунам и коленчатому валу нужна прочность, чтобы выдержать уровни мощности, которые будут исследованы. Однако минимизация веса вращающегося узла наряду с выбором соответствующих технологий проектирования может привести к повышению производительности и надежности.

Текст и фотографии Майкла Феррары

DSPORT Issue #105

Что не так со стандартными поршнями, шатунами и кривошипом

Заводская вращающаяся сборка изготавливается в соответствии с принципом максимально возможного снижения производственных затрат. В результате, большинство поршней, используемых в современных двигателях, являются литыми, в то время как шатуны, как правило, проектируются с небольшим запасом прочности, чтобы во многих случаях выдерживать суровые условия увеличения мощности не более чем на 30 процентов. Что касается коленчатого вала, то большинство коленчатых валов японских двигателей изготовлены из высококачественной кованой стали и, как правило, могут выдерживать практически любой уровень мощности при умеренных оборотах. Однако, когда для конкретного применения требуется больший рабочий объем, высококачественный «ходовой» коленчатый вал может добавить в смесь несколько СС для увеличения выходного крутящего момента и отклика на низких скоростях.

Расчет характеристик поршня, шатуна и коленчатого вала до сборки двигателя поможет вам определить, как ваш двигатель будет работать после сборки.

Идти правильно

В зависимости от числа оборотов двигателя (об/мин), хода двигателя и отношения длины штока к ходу кривошипа ускорение поршня может приближаться к значениям в диапазоне в 10 000 раз больше силы тяжести или 10 000 g. Если вы когда-нибудь были на аттракционе в парке развлечений, имитирующем свободное падение, представьте, что ускорение умножается на 10 000. Это безумие. Поскольку сила равна произведению массы на ускорение, сила, с которой поршень действует на штифт, пропорциональна весу поршня и его колец. Сила, с которой поршень, кольца и палец воздействуют на малый конец шатуна, пропорциональна общему весу поршня, поршневых колец и поршневого пальца. Если вы можете уменьшить вес комбинации поршня, колец и пальца на 10 или 20 процентов, вы уменьшите нагрузку на малый конец шатуна на ту же величину. Вес шатуна плюс вес поршня, колец и пальца будут влиять на нагрузки, воспринимаемые коленчатым валом. Вес самого коленчатого вала больше всего влияет на «инерцию» вращающегося узла. Более тяжелый коленчатый вал будет иметь те же характеристики, что и более тяжелый маховик. Двигатель будет вращаться более свободно, когда он не находится под нагрузкой.

Шесть способов увеличить мощность

Высокопроизводительный поршень вторичного рынка может повысить производительность шестью различными способами. Во-первых, кованый поршень может быть изготовлен с различными размерами отверстия для увеличения рабочего объема двигателя. Как правило, процентное увеличение рабочего объема обеспечивает равнопроцентное увеличение крутящего момента и лошадиных сил. Во-вторых, поршни с улучшенными характеристиками вторичного рынка можно заказать с более высокой степенью сжатия, чем у оригинального поршня. Более высокая степень сжатия улучшает тепловой КПД двигателя. Это позволяет двигателю производить больше мощности при снижении температуры выхлопных газов. Для большинства применений увеличение степени сжатия на полную точку обычно приводит к увеличению мощности и крутящего момента на четыре процента. В-третьих, кованые поршни вторичного рынка в сочетании с качественным комплектом поршневых колец, как правило, обеспечивают улучшенное кольцевое уплотнение. Это улучшенное кольцевое уплотнение означает, что давление остается в цилиндре, а не уходит в картер. В результате двигатель снова развивает большую мощность и работает более эффективно. В-четвертых, хорошо спроектированный поршень после продажи высвободит дополнительную мощность за счет уменьшения трения в цилиндре. Во многих случаях в кованых поршнях будут использоваться более тонкие наборы колец и профиль юбки, который значительно уменьшает контакт цилиндра с поршнем. Некоторые производители идут еще дальше и наносят на юбки поршня сухую смазку, чтобы минимизировать трение. В-пятых, более прочный сплав, используемый в кованых поршнях, может выдерживать большее давление наддува в двигателях с индукционным двигателем. Повышенное давление наддува в сочетании с правильным количеством топлива и моментом зажигания приведет к увеличению мощности. Наконец, поскольку материал и производственный процесс, используемые для изготовления кованого поршня, превосходят литые поршни, вес поршня часто можно уменьшить. Поршень также может быть спроектирован так, чтобы использовать более короткий поршневой палец для дальнейшего снижения общего веса. Более легкий поршень позволяет двигателю более комфортно работать на более высоких оборотах, делая его более отзывчивым.

Шесть способов повысить надежность

В дополнение к шести возможностям повышения выходной мощности кованый поршень вторичного рынка также обеспечивает шесть способов повышения прочности и надежности. Во-первых, кованые поршни доступны из материала 4032 (с низким содержанием кремния) или 2618 (без кремния). Оба этих материала обладают превосходными физическими характеристиками по сравнению с алюминиевым сплавом, используемым в большинстве литых поршней. Это означает, что вы начинаете с превосходного материала. Во-вторых, кованый поршень вторичного рынка может изменить положение канавок колец, чтобы опустить пакет колец подальше от тепла или увеличить размер контактной поверхности кольца, которая может быть повреждена детонацией. В-третьих, с помощью анализа методом конечных элементов и компьютерного моделирования; производитель поршней может изменить конструкцию поршня, чтобы обеспечить максимальное соотношение прочности и веса. В-четвертых, в том же духе производитель поршня с высокими эксплуатационными характеристиками может увеличить толщину материала в таких критических областях, как днище и бобышка поршня. В-пятых, производитель поршней может нанести тепловой барьер на головку поршня, чтобы ограничить передачу тепла через поршень. Наконец, разработчик поршней может использовать поршневые пальцы большего диаметра или с более толстыми стенками, чтобы выдерживать высокие нагрузки и нагрузки, связанные с увеличением потребляемой мощности.

Страницы: 1 2 3 4

Основы шатунов| Goodson Tools & Supplies

Главная → Газета Гудсона → Основы шатуна

Goodson Tools & Supplies For Engine Builders

В большинстве легковых автомобилей используются шатуны из кованого железа или стали. Они жесткие, легкие и относительно недорогие. Длина штока, диаметр поршня и диаметр шатунной шейки зависят от области применения и ожидаемой выходной мощности. Шатуны состоят из двух частей — колпачка и балки, скрепляемых гайками и болтами.

Литые полустальные шатуны возвращаются в серийные двигатели благодаря их сравнительно низкой стоимости и простоте изготовления. Их основным недостатком является их вес, обычно примерно на 100 граммов больше, чем у их кованых аналогов.

Некоторые производители в настоящее время производят цельный стержень из прессованного и спеченного металлического порошка (технология P-M). Колпачок либо отрезается от секции балки (как и в случае со всеми другими стержнями), либо отламывается и прикручивается обратно на место, используя линию излома в качестве разделяющей кромки.

Стержни из кованой стали необходимы в мощных двигателях с искровым зажиганием (SI) и с воспламенением от сжатия (CI). Они обеспечивают дополнительную прочность, необходимую для работы в условиях большой нагрузки.

Кованые стержни получают свою прочность в процессе ковки, что придает им определенную зернистую структуру. С другой стороны, литые стержни не имеют зернистой структуры; чугунные узелки располагаются беспорядочно, не образуя узора. Стальные стержни могут быть изготовлены из стального сплава, наиболее подходящего для конкретного применения.

Шатуны из кованой стали используются в мощных гоночных двигателях и двигателях на выносливость. Они изготовлены из цельной поковки из легированной стали SAE-4130 или SAE-4340. В них используется забитая структура зерна, установленная на сталелитейном заводе.

В двигателях для дрэг-рейсинга используются кованые алюминиевые стержни. Они легкие и позволяют быстро набирать обороты. Алюминиевые стержни также распространены в небольших двигателях с воздушным охлаждением и воздушных компрессорах.

Для удобства монтажа и обслуживания шатуны изготавливаются из двух частей; шапка и сечение балки.

В некоторых случаях кромка разъема (там, где крышка и балка сопрягаются) зубчатая или снабжена выступами. Это снижает вероятность того, что крышка ослабнет и сдвинется со своего места.

Иногда прямолинейные стержни содержат полые или сплошные штифты между балкой и крышкой. Обе меры предотвращают блуждание крышки — смещение крышки по балке при работающем двигателе. Ослабленные колпачки могут вызвать истирание, состояние, отмеченное небольшими вмятинами на колпачке и кромке разъема штока.

Некоторые стержни изготавливаются со смещенным или скошенным колпачком в качестве разделительной кромки. Это позволяет использовать поршни меньшего диаметра, сохраняя при этом достаточный диаметр шатунного подшипника. Этот тип стержня может использовать любую из разделительных кромок, описанных выше.

Когда двигатель должен поместиться в ограниченном пространстве, разработчику может потребоваться использовать отверстия малого диаметра и коленчатый вал с длинным ходом (двигатель с квадратным сечением).