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 автомобильных и тракторных дизелей

Данные поршни более массивные, чем поршни карбюраторных двигателей, что связано с большими механическими и тепловыми нагрузками, действующими в дизелях. В большинстве случаев поршни изготовляют из алюминиевых сплавов, но применяют поршни и из чугуна. Количество поршневых колец в среднем равно четырем, три из которых являются компрессионными. В канавке маслосъемного кольца сверлят 6-12 дренажных отверстий для отвода масла внутрь поршня (рис. 83). При установке маслосъемных колец скребкового типа (см. ниже) отверстия для отвода масла располагают ниже кольца.
Дизели с разделенными камерами сгорания (предкамерные или вихрекамерные, рис. 83), расположенными в крышке цилиндра, имеют поршни с плоским днищем и небольшим углублением в виде лотка против канала, соединяющего вихревую камеру или предкамеру с надпоршневым пространством.
Из представленных на рис. 84 экспериментальных данных по распределению температуры на поверхности поршня тракторного дизеля 4ЧН 11/12,5 (Д-260Т) видно, что температура по образующей поршня значительно изменяется, поэтому и размеры наружных контуров поперечных сечений меняются по высоте. Деформации поршня в радиальном направлении от возникающих при работе двигателя напряжений по величине значительно меньше свободной температурной деформации наружного контура
где оц.-коэффициент линейного расширения; ДТхнар-приращение температуры в рассматриваемом сечении по высоте поршня в прогретом состоянии (определение ДТхнар рассмотрено ниже).
Таким образом, форма кривой распределения температуры по образующей в первом приближении соответствует форме образующей нагретого поршня, имеющего в холодном состоянии прямолинейную форму образующей юбки. Следовательно, при исходной прямолинейной форме (цилиндрической или конической) не обеспечивается необходимый контакт с образующей поверхности цилиндра, кроме верхней и нижней кромок направляющего пояса.
Поршни современных двигателей выполняют с различными профилями по высоте: ступенчатыми, состоящими из нескольких (в частности, одного) конусов; криволинейными, в частности, с бочкообразным профилем. Поршни с бочкообразной формой образующей имеют ряд преимуществ: увеличивается контактная поверхность (снижается температура поршня и уменьшается опасность задира по его боковой поверхности), уменьшается величина зазоров в направляющем и уплотняющем поясах (сокращается прорыв горячих газов и улучшаются условия работы материала в районе кольцевых канавок). Кроме того, из-за уменьшения зазоров и плавной формы образующей понижается интенсивность ударов поршня о стенку цилиндра при перекладках, а также опасность появления кавитации на ее охлаждаемой поверхности и уровень шума при работе двигателя. В чугунных поршнях тепловые расширения юбки поршня и втулки цилиндра почти одинаковые, поэтому зазоры в холодном состоянии берутся значительно меньшими.
Круглая форма поперечного сечения юбки является простейшей, но при такой форме не обеспечиваются наилучшие условия работы пары поршень - цилиндр. Вследствие большего теплового расширения в направлении оси поршневого пальца и действия боковой силы, передающейся на бобышки и вызывающей их поворот, поршень становится овальным с расположением большой оси эллипса (овала) вдоль поршневого пальца. При работающем двигателе поперечное сечение круглой формы цилиндра также не сохраняется. Это приводит к тому, что нагрузка при круглой форме юбки поршня в холодном состоянии передается при работе двигателя по узким полосам, расположенным под некоторым углом ср по отношению к оси поршневого пальца (рис. 85). При этом основная часть поверхности юбки поршня в работе не участвует. Как уже отмечалось, для компенсации овальности в процессе работы юбке поршня в холодном состоянии придают некоторую эллипсность (овальность) с расположением большей оси эллипса (овала) перпендикулярно оси поршневого пальца. При этом наибольшее значение имеет профиль участка юбки, соответствующего углу ф = 70-7-90°, где должен осуществляться контакт поршня с цилиндром.
Для расчета образующей бочкообразной формы поршней, а также профиля поперечных сечений имеются соответствующие методики. Однако параметры образующей и овальность юбки обычно подбирают опытным путем при доводке конструкции поршня, так как при назначении величины зазоров необходимо учитывать возникающие при сборке деформации цилиндра, а также деформации от действия механической и тепловой нагрузок.
На рис. 86 приведен поршень с овально-бочкообразной формой юбки дизеля 64 13/14 (ЯМЭ-236). Там же в укрупненном масштабе изображен профиль ее образующей. Овально-бочко-образную форму имеют поршни многих современных двигателей.
Следует отметить, что у поршней дизелей сохранение формы юбки, близкой к первоначальной, при существенном снижении зазоров может быть достигнуто установкой компенсационных вставок в виде полос, охватывающих значительную часть юбки (рис. 87).
Часто для оценки взаимодействия поршня с цилиндром под действием боковой силы N вычисляют условное давление к = = N/DH2, которое колеблется в существующих автомобильных и тракторных двигателях в пределах 0,6-1,0 МПа.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

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

 



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