Двигатели
внутреннего сгорания

 
         

 

Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия

КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное

ПОРШНЕВАЯ ГРУППА

Эту группу образует поршень в сборе с комплектом уплотняющих колец, поршневым пальцем и деталями его крерления. Назначение ее состоит в том, чтобы: воспринимать давления газов и через шатун передавать эти давления на коленчатый вал двигателя; уплотнять надпоршневую полость цилиндра, как от прорыва газов в картер, так и от излишнего проникновения в нее смазочного масла; управлять газообменом в двухтактных двигателях.
Поршневая группа работает в сложных температурных условиях с циклическими резко изменяющимися нагрузками при ограниченной смазке и недостаточном теплоотводе, поэтому детали поршневой группы имеют наиболее высокую тепловую напряженность, что обязательно учитывают при выборе их конструкции и материала, имея в виду назначение и тип двигателей (стационарные, транспортные, форсированные, двухтактные двигатели, дизели и т. д.), но общее их устройство в тронковых двигателях остается сходным.
Поршни состоят из двух основных частей: головки I и направляющей части II (рис. 2.15, а) . Направляющую (тронковую) часть называют юбкой поршня. С внутренней стороны она имеет приливы— бобышки 5, 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 массе в случаях, если масса его после обработки превышает норму, принятую для данного двигателя. В зоне выхода отверстий под поршневой палец на внешних стенках 7 юбки делают местные углубления вследствие чего стенки этих зон не соприкасаются со стенками цилиндров, образуя так называемые холодильники.
Юбка служит не только направляющей (тронковой) часты поршня, ее стенки воспринимают также силы бокового давлена, N б по схеме, показанной на рис. 2.1,что увеличивает силу и/тре ния о стенки цилиндра и повышает нагрев поршня и. цилиндра Для обеспечения свободного перемещения поршня в цилиндре про-гретого .и нагруженного двигателя между направляющей его частью {юбкой) и стенками цилиндра предусматривают зазор, величину
которого определяют с учетом линейного расширения материала поршня и цилиндра. Перегрев поршня опасен, так как приводит к прихватыванию и даже к аварийному заклиниванию его в цилиндре. Однако излишне большие зазоры между поршнем и стенками цилиндра тоже нежелательны, так как это ухудшает уплотняющие свойства поршневой группы и вызывает стуки поршня о стенки цилиндра. Работу двигателей со стуками поршней не допускают.
Головка поршня состоит из днища 1 и образующих ее стенок 11, в которых протачивают канавки .2 под поршневые кольца, разделяемые друг от друга перемычками 12. Нижнюю канавку снабжают дренажными отверстиями 3, через которые 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.
Днище головки поршня является одной из стенок камеры сгорания и воспринимает поэтому давления газов, омывается открытым пламенем и раскаленными до температуры 1500—2500°С газами. Для увеличения прочности днища и повышения общей жесткости головки ее стенки 11 снабжаются массивными ребрами 13> связывающими стенки и днище с бобышками 8. Оребряют иногда и днище, но чаще всего его делают гладким, с переменным сечением, постепенно утолщающимся к периферии, как показано на рис. 2.15,а. При таком сечении улучшается теплоотвод от днища и уменьшается его нагрев.
Днища поршней в двигателях автомобильного, тракторного и мотоциклетного классов изготовляют цлоскими, выпуклыми, вогнутыми и фигурными (рис. 2.15, а, г — /с). Формы их выбирают с учетом типа двигателя, камеры сгорания, принятого смесеобразования и технологии изготовления поршней. Самой простой и технологически целесообразной является плоская форма днища. Головка поршня имеет при этом относительно малые массу и поверхность соприкосновения с раскаленными газами, что способствует снижению ее тепловой напряженности. Поэтому плоская форма днища применяется в различных двигателях, и- особенно широко ее используют в автомобильных и тракторных.
Сравнительно несложную геометрическую форму имеют также выпуклые и вогнутые днища (рис. 2.15, г, д). Выпуклая форма придает днищу большую жесткость и уменьшает возможное нагарооб-разование (масло, проникающее в камеру сгорания, с выпуклого днища легко стекает, но выпуклое днище всегда бывает горячее плоского). Вогнутая форма днищ облегчает общую компоновку сферических камер сгорания, но создает благоприятные условия для повышенного нагарообразования, поэтому в четырехтактных двигателях выпуклые и особенно вогнутые днища находят ограниченное применение. Однако в двухтактных двигателях с контурной продувкой, где-выпуклые и вогнутые формы днищ облегчают организацию продувки цилиндров, их широко используют. В двухтактных двигателях используют также фигурные днища с козырьками-отражателями, или дефлекторами (рис. 2.15, в), обеспечивающими заданное направление потоку при продувке цилиндров. Фигурные днища с различного рода вытеснителями (рис. 2.15, ж) применяют и в четырехтактных бензиновых-двигателях, в том числе и фигурные днища, позволяющие полностью или частично размещать камеру сгорания в головке поршня (рис. 2.15, з).
Поршни автомобильных и тракторных дизелей изготовляют как с плоскими, так и с фигурными днищами сообразно с принятым смесеобразованием. Иногда днищу придают форму, показанную на рис. 2.15, и, которая соответствует форме факелов топлива, распыляемого через многодырчатую форсунку из центра камеры сгорания. Широко распространены фигурные днища, применяемые при частичном или полном размещении камеры сгорания в головке поршня. На рис. 2.15, к показана, например, камера сгорания ЦНИДИ | 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 головки Dr всегда делают меньше диаметра юбки Dm на 0,5—0Г7 мм (по расчету) и придают ей форму цилиндра или усеченного конуса с малым основанием у днища или же выполняют ступенчатой с определенными размерами жарового пояса 14 (рис. 2.15, а). Выбирают Оголовки так, чтобы ее стенки 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.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 



  Разработано специально для liciss.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.