Поршневой палец как элемент ДВС
«Анатомия» пальца
Поршневой палец входит в состав одноимённой группы ДВС. Полая (очень редко сплошная) деталь цилиндрической формы изготовлена из стали. С её помощью выполняется шарнирное соединение двух подвижных компонентов ДВС – шатуна и поршня. По типологии дисциплины «детали машин» ПП представляет собой ось шарнира.
В моторах поршневого типа тепловая энергия, которая образуется при горении топлива в цилиндрах, преобразуется в энергию движения с помощью кривошипно-шатунного механизма. Двумя базовыми рабочими элементами являются поршень и шатун, связанные шарниром. Благодаря последнему оси шатуна и поршня могут отклоняться от одной прямой. Палец поршневой и служит «исполнительным органом» этого подвижного соединения.
Играя роль шарнира, ПП передает вращательный момент от поршня к шатуну при работающем двигателе.
В момент запуска мотора передача моментов идёт в обратном направлении.
Роль пальца не сводится к статическому соединению двух частей поршневой группы. Это деталь, которая обеспечивает согласованную работу всех элементов группы, а косвенно – и сопряжённого коленчатого вала. Деформация и разбалансировка ПП в результате постепенного износа или удара ставит под угрозу работу силовой установки в целом. Но прежде чем приобретать новые детали, нужно разобраться в конструктивных особенностях разных видов ПП.
Виды и характеристикиКонструкция ПП едина для разных моделей ДВС. Это тонкостенный цилиндр, который крепится в поршневых бобышках и головной части шатуна. Торцы стержня снабжены фасками для простого крепления. Возможно исполнение дополнительных элементов в корпусе:
- конусообразная расточка внутренних стенок для снижения массы изделия;
- нанесение кольцеобразных поясков на внутренних поверхностях с целью повышения их прочности;
- исполнение отверстий для жёсткого крепления пальца в поршневых бобышках.
Серийные ПП делают из машиностроительной углеродистой стали марок Ст15, Ст20, Ст45 и др. В некоторых случаях берется хромистая легированная сталь (Ст-20Х, Ст-40Х, Ст-45Х, Ст-20ХНЗА).
Если изделие выполнено из стали с низким содержанием углерода, внешняя поверхность и торец подвергаются закалке на глубину до 1,5 мм. В результате твердость снаружи варьируется в диапазоне от 55 до 62 HRC1, в то время как твердость внутренней поверхности стержня не превышает 30 HRC.
Закалка деталей из среднеуглеродистых сталей выполняется с помощью высокочастотного электрического тока. Также внешняя поверхность шлифуется. В результате закалки сочетается износостойкость внешней поверхности и достаточно высокие амортизационные характеристики внутренних слоев. Последнее делает механизм устойчивым и к резким ударным и вибрационным нагрузкам, неизбежным при эксплуатации ДВС.
В результате шлифовки нейтрализуются напряжения, возникшие в стенке во время изготовления детали. Если её не отшлифовать, высок риск появления наклепов и задиров, которые могут привести к разрушению стенок.
Крепление ПП к поршню обеспечивают бобышки – два симметричных расширения с продольными отверстиями. Соединение предусматривает две формата ПП:
- Плавающий.
- Запрессованный в «тело» шатуна.
Вторая конструкция реализуется чаще, поскольку жесткая фиксация ПП в головке исключает смещение изделия относительно оси. В то же время нежёсткое крепление в бобышках предусматривает определенную степень свободы — ПП может смещаться, что гарантирует гибкую адаптацию механизма ко всем режимам работы двигателя. Кроме того, благодаря зазору сохраняется возможность смазки трущихся деталей. Хронический недостаток смазки – ахиллесова пята поршневых пальцев.
Это любопытно. Поршневые пальцы, запрессованные в шатун, устанавливались ещё на первенце завода АвтоВАЗ – знаменитой «копейке» ВАЗ-2101. Такая же инновационная для 70-х годов схема была реализована на «пятерках» 2105, а позже и на «восьмерках» 2108.
Механизм с плавающим ПП свложнее, поскольку требует установки дополнительных деталей. Зазоры присутствуют и в бобышках поршня, и в головке шатуна. Проворачивание происходит относительно свободно. Камень преткновения – неизбежное смещение. Для устранения этого эффекта используют пружинные кольца, которые не допускают выпадение ПП.
Материал колец – гибкая стальная проволока или штампованные гибкие пластинки прямоугольной формы. Для удобства установки колец на их концах делают вспомогательные отверстия под инструмент. Стопорные кольца ПП истираются быстро, поэтому приходится достаточно часто извлекать старые компоненты и ставить новые.
Альтернативное техническое решение – стопоры-грибки (заглушки), которые изготавливают из мягкой стали, чтобы не повредить поверхность цилиндра, контакт с которой при возвратно-поступательном движении поршня неизбежен. Такая конструкция характерна для двухтактных двигателей с конкретной схемой расположения впускных и выпускных отверстий.
Ещё один вариант фиксации – винт, соединяющий торец и бобышку.
Штатное смещение между осью поршня и осью ПП вне зависимости от типа крепления – 1,5 мм, и даже больше. Смещение позволяет исключить разрушающие нагрузки при прохождении верхней и нижней «мёртвых точек». Если бы не указанная свобода смещения, проворачивание механизма было бы сильно затруднено.
При неисправности поршневой группы слышен характерный стук, водители говорят, что «стучат пальцы». Этот симптом как раз и указывает на недостаток пространства при проворачивании ПП.
Выбор и замена ПП
Интенсивная работа ДВС, особенно с частой сменой режимов, чревата сверхнормативными нагрузками и деформацией деталей. К сожалению, ПП – заведомо неремонтопригодный элемент, при поломке он идёт под замену. Ранним симптомом неисправности служит снижение динамических характеристик мотора, параллельно появляется характерный звук из моторного отсека.
Устранение неисправности предполагает замену изношенных ПП, а иногда по результатам диагностики – и изношенных смежных деталей.
Если палец плавающий, то втулки, стопорные кольца и другие мелкие детали надо менять практически всегда. Элементы на замену подбираются по специальным сервисным размерам. Для силовых установок российского производства предусмотрено три штатных размера ПП с шагом 0,004 мм.
Категория ПП | Минимальный диаметр | Максимальный диаметр |
1-я | 21,970 | 21,974 |
2-я | 21,974 | 21,978 |
3-я | 21,978 | 21,982 |
Градация позволяет подобрать компоненты с учетом конструкции кривошипно-шатунного механизма, расположением рабочих отверстий и других характеристик.
Установка новых деталей может потребовать расточки отверстий и других подготовительных действий, о которых упомянуто выше.
Пальцы обычно продаются четными комплектами (по 2,4 и более штук). В комплект могут входить стопорные кольца и другие вспомогательные детали.
Установка плавающих пальцев редко требует применения электрооборудования. Штатные элементы устанавливаются вручную или с применением нехитрого ручного инструмента. Монтаж запрессованного ПП требует применения специального прессовочного оборудования, которое внешне напоминает тиски.
Установка в натягКрепление плавающего ПП в бобышке может потребовать нагрева деталей до 55-75°. Мастера называют операцию установкой в натяг. Смысл процедуры в том, чтобы исключить стук при запуске двигателя. Стук связан с тем, что у алюминиевого поршня и стального ПП разные коэффициенты теплового расширения. При установке в натяг расстояние между деталями минимально, и соударения при холодном запуске не происходит.
Замена ПП предполагает диагностику и разбор мотора и требует соответствующих профессиональных навыков и экипировки. Правильно подобранные и квалифицированно установленные пальцы – залог полноценной и безаварийной работы силовой установки в целом.
О достоинствах плавающей посадки поршневого пальца
Авторы: Семенченко Иван Юрьевич, Медведева Мария Сергеевна
Рубрика: Технические науки
Опубликовано в Молодой учёный №29 (133) декабрь 2016 г.
Дата публикации: 26.12.2016 2016-12-26
Статья просмотрена: 12060 раз
Скачать электронную версию
Скачать Часть 2 (pdf)
Библиографическое описание: Семенченко, И.
Ю. О достоинствах плавающей посадки поршневого пальца / И. Ю. Семенченко, М. С. Медведева. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 29 (133). — С. 133-136. — URL: https://moluch.ru/archive/133/37442/ (дата обращения: 24.04.2023).
Технологический процесс сборки является заключительным этапом изготовления изделия. От качества сборки зависит ресурс изделия в целом. Некачественная сборка даже деталей, изготовленных с соблюдением всех технических требований, неминуемо приведет к снижению ресурса узла. Примером некачественной сборки могут быть: перекос собираемых деталей, снижение величины натяга, повреждение сопрягаемых поверхностей, что в конечном итоге приводит к повышенному шуму и вибрациях при работе и снижению долговечности узла. В статье приводится обзор двух методов посадки поршневого пальце в бобышках поршня и втулке верхней головки шатуна:
1) Посадка, при которой палец запрессован в бобышки, свободно вращается во втулке.
2) Плавающая посадка, при которой палец свободно вращается как в бобышках, так и во втулке
Также будет сравнен ресурс данного соединения при сборке этими методами.
Описание конструкции узла, его служебного назначения, особенностей сборки, показателей точности деталей
В статье объектом рассмотрения является соединение поршневого пальца с поршнем и шатуном двигателя Иж Планета 5. Общий вид силового агрегата представлен на рисунке 1:
Рис. 1. Общий вид силового агрегата
Двигатель Иж Планета 5 имеет следующие технические характеристики:
– Тип двигателя двухтактный одноцилиндровый
– Диаметр цилиндра, мм 72
– Ход поршня, мм 85
– Степень сжатия 8,2–8,7
– Рабочий объем: 346 см3
– Максимальная мощность двигателя, л.с. 22 при 4850 об/мин
Поршневой палец служит для соединения поршня с шатуном. Данное соединения представлено на рисунке 2:
Рис.
2. Соединение поршня с шатуном
Поршневой палец (1) устанавливается в бобышки поршня (2) и во втулку (4) верхней головки шатуна (3). Палец фиксируется в бобышках с помощью стопорных колец (5). Существует 3 способа сборки данного соединения:
1) Палец установлен с натягом в бобышках поршня, с зазором во втулке шатуна
2) Палец установлен с зазором в бобышках поршня, но с натягом во втулке шатуна
3) Плавающая посадка, при которой палец установлен с зазором как в бобышках поршня, так и во втулке шатуна
В данном двигателе палец установлен с натягом в бобышках поршня, с зазором во втулке верхней головки шатуна.
Сборка пальца, который имеет посадку с натягом, имеет некоторые недостатки. Во-первых, для сборки будет необходим нагрев охватывающей детали, так как применение холодной запрессовки крайне нежелательно (возможно повреждение шатуна). Во-вторых, при посадке с натягом, у пальца неравномерно изнашивается рабочая поверхность, что приводит к снижению ресурса соединения.
Этих недостатков лишена плавающая посадка пальца, при которой палец устанавливается в бобышки поршня и во втулку шатуна от усилия руки, отпадает необходимость в использовании термического метода сборки. Также при такой посадке, палец имеет возможность проворачивания, при этом рабочая поверхность равномерность изнашивается.
Эксперимент
В эксперименте использованы два двигателя Иж Планета 5, приобретены 2 комплекта запасных частей производства ОАО Ижмаш- поршней первого ремонта, поршневых колец, поршневых пальцев, стопорных колец. Произведена:
1) Расточка цилиндра с тепловым зазором 0,05 мм
2) Замена втулок верхних головок шатуна, с последующими доработками развертыванием
3) Установка зазора в замке поршневых колец 0,3 мм
4) Доработка бобышек поршня из 2 комплекта развертываем для обеспечения посадки пальца с зазором
Произведено измерение микрометром, штангенциркулем размеров и проведен анализ показателей качества собираемых деталей, который представлен в таблице 1.
Таблица 1
Анализ показателей качества деталей
Таким образом, размеры находятся в пределах поля допуска, что позволяет судить о качестве собираемых деталей.
Произведена сборка двух двигателей, произведена обкатка с соблюдением рекомендаций завода-изготовителя в течение 2000 км, посторонний стуков не выявлено.
Условия работы двигателей
Мотоциклы эксплуатируются в одинаковых условиях:
– Мотоциклы эксплуатируются преимущественно по дорогам с асфальтовым покрытием
– Крейсерская скорость мотоциклов на шоссе 80–90 км/ч, обороты двигателя при этом составляют 2800–3200 об/мин, городском цикле диапазон оборотов составляет 2000–2500 км/ч. Для двигателя Иж Планета 5 такой режим эксплуатации является наиболее оптимальным с точки зрения ресурса
– Расход топлива для обоих двигателей составил 4–4.5 литра на 100 км пробега, что показывает отличное общее техническое состояние двигателей
– Угол опережения выставлен 3,25 мм до ВМТ
– Смазка двигателей осуществляется смесью бензина АИ 92 с маслом Лукойл 2T в пропорции 1:25
– Техническое обслуживание каждые 5000 км пробега (замена масла в КПП, чистка и регулировка карбюратора, очистка наружных поверхностей двигателей от загрязнений)
Результаты эксперимента
Через 20000 км произведена разборка двигателей с последующей дефектовкой:
Двигатель № 1(посадка пальца с натягом в бобышках)
При эксплуатации обнаружен легкий металлический стук при работе холодного двигателя, при прогреве стук пропадал.
Позволяет косвенно судить о начальном износе соединения палец-втулка. Произведено 4 измерения пальца и втулки. Результаты показаны в таблице 2.
Таблица 2
Деталь | №измерения | Поле рассеяния размера | |||
1 | 2 | 3 | 4 | ||
Палец | 14,856мм | 14,944мм | 14,953мм | 14,663мм | 0,088мм |
Втулка | 15,102мм | 15,354мм | 15,283мм | 15,424мм | 0,322мм |
Выводы: показатели точности превышают допустимые пределы, достаточно большое поле рассеяния размеров, что позволяет судить о неравномерном износе деталей.
Двигатель № 2 (плавающая посадка пальца)
При эксплуатации посторонний стуков не обнаружено. Произведено 4 измерения пальца, втулки и бобышек. Результаты показаны в таблице 3.
Таблица 3
Деталь | №измерения | Поле рассеяния размера | |||
1 | 2 | 3 | 4 | ||
Палец | 15,002 | 15,002 | 15,003 | 15,001 | 0,002 |
Втулка | 15,01 | 15,012 | 15,011 | 15,01 | 0,002 |
Бобышки | 15,025 | 15,025 | 15,024 | 15,025 | 0,001 |
Выводы: показатели точности находятся в пределах поля допуска, имеется незначительное поле рассеяния размеров.
Заключение
Таким образом, анализируя результаты эксперимента, выявили следующие достоинства плавающей посадки поршневого пальца, по сравнению с посадкой с натягом:
– Простота технологического процесса сборки
– Равномерный износ рабочей поверхности деталей
– Больший ресурс работы
Литература:
- К. П. Быков, П. В. Грищенко; ред. Т. А. Шленчик. Мотоцикл «Иж». Эксплуатация, ремонт, каталог деталей: пособие по ремонту. — Чернигов: ПКФ «Ранок», 2000. — 208 с.
- Тамаркин М. А., Давыдова И. В., Тищенко Э. Э. Технология сборочного производства. — Ростов-на-Дону: Феникс, 2007. — 270 с.
Основные термины (генерируются автоматически): бобышка поршня, палец, верхняя головка шатуна, втулка шатуна, поршневой палец, втулка, двигатель, плавающая посадка, некачественная сборка, общий вид.
Похожие статьи
Сравнение ресурса неподвижных неразъемных соединений.
..Рис. 1. Общий вид силового агрегата. Двигатель Иж Планета 5 имеет следующие технические характеристики
Палец служит одновременно обоймой, по которой работают ролики подшипника нижней головки шатуна.
Моделирование напряженного состояния главного
шатуна…Расчетная модель для исследуемого двигателя типа ЧН13/14 (рис. 1) представляет собой сборку главного шатуна, поршневого пальца, прицепных пальцев, построенную в программном комплексе «SolidWorks».
Сравнение расчетных схем для оценки… | Молодой ученый
Длина пальца —. Расстояние межде бобышками поршня —.
Сначала в системе трёхмерного твердотельного проектирования Siemens NX10 создается сборка: упрощенная модель поршня, поршневой палец и верхняя головка шатуна.
Основные эксплуатационные дефекты гильз цилиндров…
Вращающийся коленчатый вал разобьет гильзу, поршень и шатун также будут повреждены.
Наибольшая овальность гильзы происходит в верхнем поясе в зоне расположения верхнего поршневого кольца при положении поршня в верхней мертвой точке.
Пути снижения потерь на трение в кривошипно-
шатунном…Эта суммарная сила, действующая на поршневой палец раскладывается на две составляющие: одна действует на тело (стержень) шатуна (Рш), а вторая перпендикулярно к стенке цилиндра N (нормальная сила) и прижимает поршень к стенке цилиндра (рисунок 1).
Особенности эксплуатации и диагностирования динамического…
Рис.
1. Общий вид поршневого компрессора. Рис. 2. Основные детали поршневого компрессора: 1 — поршень, 2 — шток, 3 — крейцкопф, 4,5 — башмаки крейцкопфа, 6 — палец, 7 — втулка крейцкопфа, 8 — кольцо крепления пальца, 9 — шпилька, 10 — шатун, 11…
Моделирование насосных ходов в картере одноцилиндрового…
О достоинствах плавающей посадки поршневого пальца. Моделирование напряженного состояния главного шатуна авиационного двигателя. Моделирование синхронного неявнополюсного дугостаторного двигателя (Z1 = 12)…
Изучение конструкции механизмов игл различных швейных машин
Верхнюю головку 7 шатуна и надевают на палец 4.
Нижнюю же головку 8 шатуна соединяют с пальцем ползуна 9
Верхняя головка 7 шатуна 6 (рис. 1) свободно надевается на палец 4 кривошипа 1. Внутрь нижней головки 8 шатуна 6 свободно вкладывается палец ползуна 9.
Сравнение ресурса неподвижных неразъемных соединений…
Рис. 1. Общий вид силового агрегата. Двигатель Иж Планета 5 имеет следующие технические характеристики
Палец служит одновременно обоймой, по которой работают ролики подшипника нижней головки шатуна.
Моделирование напряженного состояния главного
шатуна…Расчетная модель для исследуемого двигателя типа ЧН13/14 (рис.
1) представляет собой сборку главного шатуна, поршневого пальца, прицепных пальцев, построенную в программном комплексе «SolidWorks».
Сравнение расчетных схем для оценки… | Молодой ученый
Длина пальца —. Расстояние межде бобышками поршня —.
Сначала в системе трёхмерного твердотельного проектирования Siemens NX10 создается сборка: упрощенная модель поршня, поршневой палец и верхняя головка шатуна.
Основные эксплуатационные дефекты гильз цилиндров…
Вращающийся коленчатый вал разобьет гильзу, поршень и шатун также будут повреждены.
Наибольшая овальность гильзы происходит в верхнем поясе в зоне расположения верхнего поршневого кольца при положении поршня в верхней мертвой точке.
Пути снижения потерь на трение в кривошипно-
шатунном…Эта суммарная сила, действующая на поршневой палец раскладывается на две составляющие: одна действует на тело (стержень) шатуна (Рш), а вторая перпендикулярно к стенке цилиндра N (нормальная сила) и прижимает поршень к стенке цилиндра (рисунок 1).
Особенности эксплуатации и диагностирования динамического…
Рис. 1. Общий вид поршневого компрессора. Рис. 2. Основные детали поршневого компрессора: 1 — поршень, 2 — шток, 3 — крейцкопф, 4,5 — башмаки крейцкопфа, 6 — палец, 7 — втулка крейцкопфа, 8 — кольцо крепления пальца, 9 — шпилька, 10 — шатун, 11…
Моделирование насосных ходов в картере одноцилиндрового.
..О достоинствах плавающей посадки поршневого пальца. Моделирование напряженного состояния главного шатуна авиационного двигателя. Моделирование синхронного неявнополюсного дугостаторного двигателя (Z1 = 12)…
Изучение конструкции механизмов игл различных швейных машин
Верхнюю головку 7 шатуна и надевают на палец 4. Нижнюю же головку 8 шатуна соединяют с пальцем ползуна 9
Верхняя головка 7 шатуна 6 (рис. 1) свободно надевается на палец 4 кривошипа 1. Внутрь нижней головки 8 шатуна 6 свободно вкладывается палец ползуна 9.
Похожие статьи
Сравнение ресурса неподвижных неразъемных соединений.
..Рис. 1. Общий вид силового агрегата. Двигатель Иж Планета 5 имеет следующие технические характеристики
Палец служит одновременно обоймой, по которой работают ролики подшипника нижней головки шатуна.
Моделирование напряженного состояния главного
шатуна…Расчетная модель для исследуемого двигателя типа ЧН13/14 (рис. 1) представляет собой сборку главного шатуна, поршневого пальца, прицепных пальцев, построенную в программном комплексе «SolidWorks».
Сравнение расчетных схем для оценки… | Молодой ученый
Длина пальца —. Расстояние межде бобышками поршня —.
Сначала в системе трёхмерного твердотельного проектирования Siemens NX10 создается сборка: упрощенная модель поршня, поршневой палец и верхняя головка шатуна.
Основные эксплуатационные дефекты гильз цилиндров…
Вращающийся коленчатый вал разобьет гильзу, поршень и шатун также будут повреждены.
Наибольшая овальность гильзы происходит в верхнем поясе в зоне расположения верхнего поршневого кольца при положении поршня в верхней мертвой точке.
Пути снижения потерь на трение в кривошипно-
шатунном…Эта суммарная сила, действующая на поршневой палец раскладывается на две составляющие: одна действует на тело (стержень) шатуна (Рш), а вторая перпендикулярно к стенке цилиндра N (нормальная сила) и прижимает поршень к стенке цилиндра (рисунок 1).
Особенности эксплуатации и диагностирования динамического…
Рис.
1. Общий вид поршневого компрессора. Рис. 2. Основные детали поршневого компрессора: 1 — поршень, 2 — шток, 3 — крейцкопф, 4,5 — башмаки крейцкопфа, 6 — палец, 7 — втулка крейцкопфа, 8 — кольцо крепления пальца, 9 — шпилька, 10 — шатун, 11…
Моделирование насосных ходов в картере одноцилиндрового…
О достоинствах плавающей посадки поршневого пальца. Моделирование напряженного состояния главного шатуна авиационного двигателя. Моделирование синхронного неявнополюсного дугостаторного двигателя (Z1 = 12)…
Изучение конструкции механизмов игл различных швейных машин
Верхнюю головку 7 шатуна и надевают на палец 4.
Нижнюю же головку 8 шатуна соединяют с пальцем ползуна 9
Верхняя головка 7 шатуна 6 (рис. 1) свободно надевается на палец 4 кривошипа 1. Внутрь нижней головки 8 шатуна 6 свободно вкладывается палец ползуна 9.
Сравнение ресурса неподвижных неразъемных соединений…
Рис. 1. Общий вид силового агрегата. Двигатель Иж Планета 5 имеет следующие технические характеристики
Палец служит одновременно обоймой, по которой работают ролики подшипника нижней головки шатуна.
Моделирование напряженного состояния главного
шатуна…Расчетная модель для исследуемого двигателя типа ЧН13/14 (рис.
1) представляет собой сборку главного шатуна, поршневого пальца, прицепных пальцев, построенную в программном комплексе «SolidWorks».
Сравнение расчетных схем для оценки… | Молодой ученый
Длина пальца —. Расстояние межде бобышками поршня —.
Сначала в системе трёхмерного твердотельного проектирования Siemens NX10 создается сборка: упрощенная модель поршня, поршневой палец и верхняя головка шатуна.
Основные эксплуатационные дефекты гильз цилиндров…
Вращающийся коленчатый вал разобьет гильзу, поршень и шатун также будут повреждены.
Наибольшая овальность гильзы происходит в верхнем поясе в зоне расположения верхнего поршневого кольца при положении поршня в верхней мертвой точке.
Пути снижения потерь на трение в кривошипно-
шатунном…Эта суммарная сила, действующая на поршневой палец раскладывается на две составляющие: одна действует на тело (стержень) шатуна (Рш), а вторая перпендикулярно к стенке цилиндра N (нормальная сила) и прижимает поршень к стенке цилиндра (рисунок 1).
Особенности эксплуатации и диагностирования динамического…
Рис. 1. Общий вид поршневого компрессора. Рис. 2. Основные детали поршневого компрессора: 1 — поршень, 2 — шток, 3 — крейцкопф, 4,5 — башмаки крейцкопфа, 6 — палец, 7 — втулка крейцкопфа, 8 — кольцо крепления пальца, 9 — шпилька, 10 — шатун, 11…
Моделирование насосных ходов в картере одноцилиндрового.
..О достоинствах плавающей посадки поршневого пальца. Моделирование напряженного состояния главного шатуна авиационного двигателя. Моделирование синхронного неявнополюсного дугостаторного двигателя (Z1 = 12)…
Изучение конструкции механизмов игл различных швейных машин
Верхнюю головку 7 шатуна и надевают на палец 4. Нижнюю же головку 8 шатуна соединяют с пальцем ползуна 9
Верхняя головка 7 шатуна 6 (рис. 1) свободно надевается на палец 4 кривошипа 1. Внутрь нижней головки 8 шатуна 6 свободно вкладывается палец ползуна 9.
различных стилей и способы их установки
Toggle Nav
Поиск
Существует множество способов крепления поршня к шатуну, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.
Вот посмотрите на различные типы поршневых замков и как их правильно установить.
Попросите опытных моторостроителей определить наиболее неприятный или утомительный этап в процессе сборки, и, скорее всего, они согласятся установить любой стиль этих темпераментных подпружиненных штифтовых замков. Они недороги, учитывая нагрузку на них, но эти замки имеют решающее значение для долговечности двигателя. Если они потерпят неудачу, то может последовать любое количество сценариев, почти все из них катастрофические. Поклясться, что эти ужасные орудия пыток прокляты, не грех. Тем не менее, мы должны понять их, чтобы полюбить их.
Давайте начнем с нескольких основ. Существует три метода крепления поршня к шатуну:
Слева направо показаны три популярных типа замков с булавкой: стопорное кольцо, проволочный зажим и спиральные замки.- Анкерный или фиксированный штифт — поршневой штифт свободно поворачивается внутри маленького конца шатуна, обычно с помощью втулки. Поршень фиксируется на штифте с помощью винтов, которые проходят через выступы штифта в штифт. Этот метод используется в основном в промышленных двигателях и никогда не встречался на рынке высокопроизводительных двигателей, за исключением, возможно, редкого винтажного применения.
- Полуплавающий штифт — Штифт крепится к соединению за счет некоторой формы трения, после чего поршень свободно поворачивается внутри бобышек поршневого пальца. Крепление штифта к стержню обычно осуществляется запрессовкой. Маленький конец шатуна нагревается, что увеличивает металл и диаметр отверстия. Поршень располагается над штоком, а затем штифт вдавливается на место. Еще один способ крепления штифта к стержню — конструкция шатуна типа «шпилька-болт». Здесь узкий конец разделен, что позволяет установить штифт, а затем он фиксируется на месте при затягивании стопорного болта на стержне. Эта конструкция в значительной степени эксклюзивна для больших промышленных двигателей, где достаточно места для установки ключа внутри поршня.
Поршень фиксируется на штифте с помощью винтов, которые проходят через выступы штифта в штифт. Этот метод используется в основном в промышленных двигателях и никогда не встречался на рынке высокопроизводительных двигателей, за исключением, возможно, редкого винтажного применения.
- Полностью плавающий штифт — Штифт свободно поворачивается как внутри малого конца шатуна, так и в бобышках поршневого пальца. Запястный штифт удерживается в узде и не царапается цилиндром одним из двух способов:
- Подпружиненный замок с каждой стороны, фиксирующий штифт между бобышками штифта (это может быть спиролок, стопорное кольцо, круглое проволочный замок и т. д.
- Пара пуговиц, которые занимают пространство между штифтом и стенкой цилиндра, удерживая штифт по центру выступов штифта.
Полуплавающий штифт
Полуплавающий штифт с прессовой посадкой широко используется в серийных двигателях, особенно в старых моделях, в то время как в большинстве высокопроизводительных двигателей используются полностью плавающие поршни.
«Запрессовка штифтов требует нагрева стержня, что плохо для материала стержня с точки зрения термообработки. Для прессования требуется оборудование, которого нет для плавающих штифтов», — объясняет Алан Стивенсон. «Сложность сборки и разборки. Кроме того, плавающие штифты естественным образом центрируются в поршне, что обеспечивает равномерную нагрузку. Очень сложно идеально центрировать нажатую булавку».
С другой стороны, свободно плавающие поршни требуют этих противных замков. Но вряд ли любое решение достигается без некоторых осложнений. Большинство мнений о блокировках на запястье таково, что они решают больше проблем, чем создают. Но как насчет пин-кнопок? Их так же легко установить, как толкатели.
Пуговицы на булавке — еще одно средство для фиксации булавки на запястье. Они устанавливаются по обе стороны от запястья в отверстии, сцепленном с масляной рампой.Кнопки с булавками
«Кнопки популярны в некоторых классах дрэг-рейсинга из-за простоты сборки и разборки, например, между гонками в Top Fuel.
Помимо дрэг-рейсинга, многие люди даже не знают о них», — говорит Стивенсон, добавляя, что кнопки также значительно дороже, чем замки. «С другой стороны, кнопки могут свободно вращаться и поэтому не считаются лучшим решением для поддержки смазочного кольца, когда отверстие для штифта пересекает канавку смазочного кольца. Кнопки также тяжелее».
Штифтовые кнопки также заслужили неприятную репутацию из-за того, что стирают масло со стенки цилиндра и, возможно, царапают металлическую поверхность — или, по крайней мере, соскребают масло в этом месте и позволяют песку или нагару вонзиться в стенку. Их лучше оставить для приложений, где двигатели часто обслуживаются.
Замки на запястье и типы
Остаются замки на запястье, если вы собираетесь использовать свободно плавающий штифт, что делают почти все высокопроизводительные приложения. Это крепежные детали пружинного типа, предназначенные для обеспечения посадки с натягом в канавке, выточенной на краю каждой втулки штифта. Замки удерживают штифт на запястье по центру выступов штифта, позволяя при этом вращаться. Эластичность замка позволяет им каким-либо образом деформироваться при установке и снятии.
В автомобильных двигателях используются три типа: стопорное кольцо или Tru Arc; Спиролок; и проволочный замок или стопорное кольцо, которое предлагается как минимум в трех различных исполнениях. Последние два типа являются наиболее популярными среди производителей высокопроизводительных двигателей.
Стопорные кольца
Как правило, дуги Tru Arc проще всего устанавливать, и они более популярны в легких условиях эксплуатации. Стопорное кольцо или Tru Arc легко устанавливается с помощью специальных пассатижей. Кончики этих плоскогубцев входят в отверстия на концах стопорного кольца. Когда рукоятки плоскогубцев сжимаются, стопорное кольцо сжимается настолько, что плотно входит в удерживающую канавку на поршне. Предупреждение: стопорные кольца изготавливаются с гладкой и шероховатой стороной. Убедитесь, что гладкая сторона обращена к запястному штифту.
Spirolocks
Spirolocks, иногда называемые просто спиральным стопорным кольцом, изготовлены из плоской проволоки из нержавеющей стали, намотанной в спираль или небольшой виток.
Они очень эффективно фиксируют булавки на запястье; но при растяжении для установки обнажаются их острые края. «Спиролоки самые дешевые, но их сложно установить и разобрать, — говорит Стивенсон.
Для многих поршней требуется по два замка Spirolock с каждой стороны, что удваивает время установки. Вероятно, существует столько же различных способов установки Spirolocks, сколько производителей двигателей. Используя ювелирные отвертки для стоматологических инструментов, опытные механики разработали ряд личных приемов, позволяющих избежать порезов кожи, а также ускорить процесс установки. Есть также несколько специальных инструментов spirolock.
Spirolock устанавливается путем небольшого разведения.
Передняя кромка располагается внутри удерживающей канавки поршня, затем катушки буквально закручиваются или встают на место внутри канавки. Некоторые производители двигателей предпочитают использовать пальцы, но большинство используют одну или две маленькие отвертки с плоской головкой, чтобы вдавить спиральную проволоку в удерживающую канавку.
Существуют также специальные инструменты, такие как Lock-in tool от Precision Engine Service. Он предназначен для установки Spirolock без необходимости обработки острых краев. Spirolock необходимо раздвинуть, чтобы он поместился в канавках инструмента. Инструмент помещается в поршень так, чтобы передняя кромка Spirolock входила в ретенционную канавку. Затем инструмент вращают против часовой стрелки до тех пор, пока Spirolock не сядет должным образом в канавку.
В стопорном кольце используется поршневой штифт со скошенной кромкой справа, и его также следует использовать в правильной канавке. Штифты, предназначенные для типов замков
Хотя три различных типа замков со штифтом не предназначены для взаимозаменяемости, удерживающие канавки, обработанные для замков Spirolock и стопорных колец, аналогичны. Tru Arcs, или стопорные кольца, и Spirolocks также должны использоваться со штифтами для запястья, имеющими плоские края.
«Канавы имеют разные формы и размеры, однако Tru Arcs можно использовать взаимозаменяемо со Spirolocks той же толщины», — говорит Стивенсон.
Стопорные кольца, однако, должны использоваться с поршневыми пальцами со скошенными кромками. Удерживающие канавки на бобышках штифтов должны быть выполнены с небольшим рельефом, выточенным на кромке канавки. Иногда этот рельеф или выемка используются для облегчения удаления. Или его можно использовать для правильного позиционирования определенной конструкции зажима для проволоки.
Советы и рекомендации по замкам на запястье
- Независимо от типа замка, убедитесь, что они правильно установлены и заподлицо по всему периметру стопорного паза.
- Не царапайте поршень отвертками, скребками для уплотнительных колец или другими инструментами. Глубокий звон может привести к повышению стресса.
- Убедитесь, что фиксирующая канавка чистая и в ней нет песка, который может помешать правильной посадке.
- Некоторые производители двигателей удаляют заусенцы с концов проволочных зажимов, чтобы обеспечить более чистую посадку в удерживающей канавке.
- Перед установкой штифтов убедитесь, что поршни и штоки правильно ориентированы. Вы не хотите разбирать их, потому что фаска штока не обращена к радиусу галтели коленчатого вала, когда поршень в сборе установлен в цилиндр.
- Независимо от стиля замки на запястье недороги, поэтому лучше никогда не использовать их повторно.
Правильное использование проволочных замков
«Проволочные замки — лучшее общее решение с точки зрения надежности, так как любые боковые усилия, создаваемые штифтом, служат для дальнейшего закрепления замка в канавке.
«, — говорит Стивенсон.
Проволочные замки являются наиболее распространенным типом замков для высокопроизводительных поршней и бывают трех популярных типов для использования в автомобилях (их можно найти больше в промышленных и мотоциклетных двигателях). Есть базовый клип с открытым концом, напоминающий букву «С». Этот замок можно установить голыми пальцами или с помощью отверток и отмычек, в зависимости от прихотей производителя двигателя.
Модифицированная версия проволочного зажима имеет загнутые вверх выступы на каждом конце, которые выполняют ту же функцию, что и отверстия в стопорном кольце. Это позволяет использовать специальные плоскогубцы для установки. Этот стиль более популярен в OEM-приложениях, чем в высокопроизводительных двигателях.
Производители двигателей, как правило, на протяжении многих лет вырабатывают излюбленный способ фиксации штифтом на запястье. Опять же, двумя наиболее популярными среди высокопроизводительных двигателей являются Spirolocks и проволочный зажим или стопорное кольцо. Нет исследований или данных, указывающих на то, что один из них сильнее или лучше спроектирован, чем другой. В основном это сводится к выбору производителя двигателя. Однако изготовитель поршня должен быть проинформирован об этом выборе, так как ретенционная канавка обрабатывается по-другому и необходимо использовать правильный поршневой штифт.
АВТОРСКИЕ ПРАВА © 2022 JEPISTONS ВСЕ ПРАВА ЗАЩИЩЕНЫ. JE PISTONS ЯВЛЯЕТСЯ ЧАСТЬЮ СЕМЕЙСТВА БРЕНДОВ-ПОБЕДИТЕЛЕЙ ГОНОК
| |||||
| | |||||
| Типы
поршневых пальцев булавки
обычно полые и изготовлены из легированной стали, подвергнуты механической обработке, закалке и
прецизионная шлифовка для установки подшипников. Рисунок 4-15. Сечение полуплавающего поршня и шатун в сборе. качества. Пальцы смазываются брызгами из картера, маслом, продавливаемым через просверленные каналы в шатунах или с помощью распыления поршневого масла сопла. Поршень
штифты должны быть закреплены так, чтобы они не выступали за
поверхности поршня или иметь чрезмерное сквозное движение. В противном случае штифт
может привести к повреждению стенки цилиндра. Поршневые пальцы могут быть зафиксированы в
шатун в сборе одним из трех способов: (1) жестко закрепить в
бобышки поршня, (2) закрепленные на конце штока или (3) свободно вращающиеся в обоих
поршень и шток. Когда поршневые пальцы фиксируются этими методами, штифты
определены как (1) стационарные (фиксированные), (2) полуплавающие и (3) полностью плавающие,
соответственно. Наверх
| |||||
Их конструкция обеспечивает максимальную
прочность при минимальном весе. Некоторые штифты хромированы для увеличения
носить