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

Поршни двигателя ЗИЛ-130

Поршни двигателя ЗИЛ-130 имеют массивные ребра, связывающие днище с бобышками, приливы под последними используют для подгонки комплекта поршней по массе, и вырезы стенок юбки под бобышками, необходимые для прохода противовесов коленчатого вала. iB головке поршня предусмотрена чугунная вставка, предназначенная для размещения канавки под верхнее наиболее нагруженное поршневое кольцо. Такие вставки для одного или двух поршневых колец применяют с целью уменьшения износа канавок, что осложняет технологию изготовления поршня, но широко применяется в современном двигателестроении, особенно в дизеле-строении.
Поршни дизелей работают с большей, чем в бензиновых двигателях, механической и тепловой напряженностью, поэтому отливают их сравнительно толстостенными из высококремнистых алюминиевых сплавов или штампуют, причем с юбкой, не имеющей разрезов, прерывающих тепловые потоки и облегчающих деформацию ее стенок. Вследствие этого юбка всегда имеет повышенную температуру нагрева, что вынуждает монтировать поршни с зазорами около 0,2 мм и применять масляное охлаждение.
Поршневые кольца являются основными деталями поршневой группы, уплотняющими цилиндр как от прорыва газов из надпоршневой полости, так и от излишнего проникновения масла в камеру сгорания. С этой целью поршни оснащают комплектом колец двух видов: компрессионными и маслоотводными (маслосъемными). Кольца работают в очень сложных условиях: большая скорость скольжения по зеркалу цилиндра, недостаток смазки в верхней зо-
не цилиндра, высокое тепловое напряжение, возникающее от соприкосновения с горячими газами, а также в результате нагрева при трении о стенки цилиндра, и от теплоты, поток которой идет через них от головки поршня к стенкам цилиндрЗ.
Кольца, предотвращающие прорыв газов, в общем случае представляют собой разрезные пружинящие элементы 2 прямоугольного сечения (рис. 2.18), которые устанавливают в-сделанные для них канавки на поршне. В свободном состоянии, когда разрезанные концы поршневых колец расходятся на величину они имеют переменный радиус кривизны, среднюю величину которого делают больше радиуса уплотняемого ими цилиндра. Правильно изготовленные поршневые кольца независимо от их назначения относительно свободно входят в канавки поршня, а будучи установлены в цилиндр, для которого они предназначены, должны принимать геометрически строгую круглую рис 2.18. Конструкция поршневого коль-форму, плотно (без нросве- да и эпюры упругого радиального давле-тов) прилегать к стенкам ци-   ния его на стенки цилиндра
линдра и оказывать на них радиальное давление по всей своей окружности.
Наружную образующую поверхность 1 колец, скользящую по зеркалу цилиндра, часто называют рабочей стороной кольца, но логичнее ее называть просто наружной стороной. Соответственно внутреннюю образующую поверхность 3 кольца будем называть внутренней стороной. Торцовые или боковые поверхности 4 соприкасаются со стенками канавок поршня и, следовательно, тоже являются рабочими (трущимися) поверхностями кольца. Расстояние между боковыми поверхностями кольца называют высотой кольца h. Величину разности между радиусами наружной и внутренней образующих кольца называют радиальной толщиной t (рис. 2.18, в), которую выбирают в зависимости от размера цилиндра в пределах V25—V20 от его диаметра.
Поршневые кольца изготовляют так, чтобы в цилиндре с диаметром D у них сохранялся определенный зазор между разрезанными концами. Разрезы, или замки кольца, делают прямыми (перпендикулярно боковым поверхностям), косыми (под углом 45° к боковым поверхностям) и ступенчатыми (.рис. 2.18, г). В быстроходных двигателях эффективность сложных замков небольшая, а производство они удорожают, поэтому в таких двигателях применяют прямые замки, величина.которых AS в холодном состоянии состав-
ляет 0,15—0,5 мм. При недостаточном зазоре в стыке любое поршневое кольцо утрачивает свободу перемещения и может повредить зеркало цилиндра и само выйти из строя вследствие задиров, заклинивания в канавке или поломки.
Поршневые кольца, поставленные в канавки, должны свободно, без заедания перемещаться по канавке при зазорах 0,04—0,08 мм. Глубину канавок под кольца протачивают из условий получения зазора Д/ между канавкой и внутренней стороной кольца, составляющего в среднем 0,5 мм. Радиальное давление колец различного назначения составляет 0,1—0,4 МПа, причем оно изменяется иногда по определенной закономерности, как показано на рис. 2.18,6. Скорректированная эпюра давлений 5 позволяет дольше сохранять необходимые упругие свойства и эффективность поршневых колец, чем при. равномерном (см. эпюру 6) начальном давлении их на стенки цилиндра.
Известно, что на долю поршневых колец приходится 50—60% всех потерь на трение В двигателе и примерно 80% теплоты они отводят от головки поршня в условиях, когда теплоотвод затруднен сравнительно высокой температурой стенок цилиндра и наличием на них масляной пленки. В результате рабочая температура верхних поршневых колец, особенно в зоне замка, возрастает до 300— 350°С, поэтому к материалу поршневых колец предъявляют повышенные требования.
Материалы для изготовления поршневых колец должны обладать высокой прочностью и упругостью при повышенных температурах, а также высокой износостойкостью и малым коэффециентом трения при рабочей температуре кольца. Лучше всего этим условиям отвечает чугун, например, перлитный высокосортный с твердостью НВ 220—240 (единиц). Применяют также высокопрочный чугун с глобулярным графитом или специальные чугуны, но в последнее время широко используют и сталь.
Чтобы увеличить срок службы поршневых колец, одновременно с выбором для них материала определяют и возможные противоиз-носные мероприятия, включая защитные покрытия, плазменное напыление молибдена, использование антифрикционных наполнителей, вставок, а также пористого и твердого хромирования,
Для защитных покрытий колец применяют мягкие металлы, которые прочно сцепляются с основным материалом кольца, не склонны к задирам с материалом, цилиндра, обладают хорошими антифрикционными свойствами, пластичностью и достаточной коррозионной стойкостью. Практика показала, что весьма эффективным является оловянное покрытие. Слой олова в 5—8 мкм, нанесенный электролитическим способом, хорошо защищает поршневые кольца от возможных в процессе приработки заеданий и одновременно предотвращает появление задиров на стенках цилиндра. Применяются также вставки из бронзы, которые несколько выступают над наружной образующей кольца (рис. 2.19, ж) и обеспечивают хорошее первоначальное уплотнение цилиндра, улучшают теплоотвод от кольца и заметно снижают износ колец и стенок цилиндров.

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.