Camgora.ru

Автомобильный журнал
13 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Шатунно поршневая группа чертеж

Шатунно поршневая группа чертеж

В шатунно-поршневую группу входят поршень, поршневые кольца, поршневой палец и шатун.

Поршень служит для восприятия давления газов при такте расширения и передачи его через поршневой палец и шатун на коленчатый вал, а также обеспечивает выполнение вспомогательных тактов цикла — впуска, сжатия и выпуска. В двухтактных двигателях поршень, кроме того, служит золотником газораспределительного механизма.

Поршень работает в весьма тяжелых условиях. На него действуют силы от давления газов и инерционные силы, он подвергается также действию высоких температур. В соответствии с условиями работы материал поршня должен обладать прочностью и износостойкостью, быть легким, хорошо отводить тепло. Этим требованиям удовлетворяют алюминиевые сплавы.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Преимуществами поршней, изготовленных из алюминиевого сплава, по сравнению с чугунными, являются меньшая масса (примерно в 2,5 раза), более высокая( в 3—4 раза) теплопроводность, малая (на 30% меньше) теплопередача от газов к поршню. В связи с этим их температура ниже, чем поршней, выполненных из чугуна.

Вместе с тем поршни из алюминиевых сплавов вследствие высокого коэффициента линейного расширения необходимо выполнять с большими зазорами между стенками цилиндра и поршнем. Они обладают меньшим сопротивлением износу, значительным снижением прочности при нагреве. Для устранения последнего недостатка поршни из алюминиевых сплавов подвергают термической обработке (закалке и старению). Для лучшей приработки поршня к цилиндру поверхность поршней двигателей ЗИЛ-130, ГАЗ-бЗА и других покрывают тонким слоем (0,002—0,006 мм) олова.

Поршень (рис. 19) состоит из головки с днищем и канавок и для поршневых колец, направляющей части и бобышек.

Днища поршней четырехтактных карбюраторных двигателей (рис. 20, а. б, в) могут быть различной формы (плоские, вогнутые, выпуклые и др.). Форма определяется конструкцией камеры сгорания. Наибольшее распространение получили плоские днища (рис. 20, а) как наименее нагревающиеся во время работы двигателя и более простые в производстве Днища поршней некоторых двухтактных двигателей (рис. 20, г, д, е-имеют отражатели-дефлекторы для на) правления горючей смеси и выпуска отработавших газов. Днища поршней у дизельных двигателей имеют самые разнообразные формы (рис. 20, ж, з. и, к). Чтобы придать днищу поршня большую прочность, у последнего с внутренней стороны делают ребра жесткости.

Рис. 19. Конструкция поршня дизельного двигателя:

Головка поршня имеет утолщенные боковые стенки для размещения канавок поршневых колец. Верхние канавки (см. рис. 19) служат для установки компрессионных колец, нижние — для маслосъемных. В поясе канавок для маслосъемных колец сверлят ряд сквозных отверстий для отвода масла, снимаемого со стенок цилиндра. Количество поршневых колец зависит от давления газов в цилиндре двигателя и частоты вращения коленчатого вала. Обычно на поршнях карбюраторных двигателей устанавливают 2—4 кольца, а на поршнях дизельных двигателей 3—5 колец. В головку поршня двигателя ЗИЛ-130 залито чугунное кольцо, в котором прорезана канавка для верхнего (наиболее нагруженного) компрессионного кольца.

Направляющая часть поршня направляет его движение в цилиндре и передает боковое усилие стенкам цилиндра. Длина направляющей части зависит от величины бокового усилия и выбирается такой, чтобы получить допустимые удельные давления.

Неравномерность нагрева поршня по высоте и различное раширение отдельных его частей обусловило изготовление поршней с возрастающим диаметром от головки к направляющей части. Зазор между поршнем и цилиндром в верхней части поршня составляет 0,3—0,8 мм, а в нижней 0,05—0,8 мм. Для предотвращения заклинивания поршня при нагреве и появлении стуков при большом зазоре между поршнем и стенками цилиндра поршни из алюминиевых сплавов выполняют с разрезом П- или Т-образной формы или придают направляющей части поршня овальную форму. Размер вдоль оси пальца делается на 0,15—0,30 мм меньше размера в перпендикулярном направлении. Для уменьшения передачи тепла от головки поршня к направляющей части между ними прорезают горизонтальную канавку. У некоторых конструкций поршней (для уменьшения массы) нерабочая направляющая часть их вырезана. Вырезы обеспечивают проход противовесов при вращении коленчатого вала (ГАЗ-53А, КамАЭ-5320 и др.).

Бобышками называются приливы с внутренней стороны поршня, в отверстиях которых устанавливается поршневой палец, соединяющий поршень с шатуном. В некоторых автотракторных двигателях ось поршневого пальца смещают на 0,02—0,03/3 относительно оси поршня (D — диаметр поршня) в сторону более нагруженной поверхности поршня, что приводит к перераспределению давлений на стенку цилиндра по длине направляющей части и предотвращает стуки поршня при изменении направления его движения.

Комплект поршней подбирается как по размерам, так и по массе. Отклонение по массе поршней одного комплекта не должно превышать г. С этой целью внизу направляющей части делают утолщение (буртик), с которого при подгонке удаляют излишний металл.

Рис. 20. Формы днищ поршней

Поршневые кольца, как уже было сказано, бывают двух типов: компрессионные и маслосъемные.

Компрессионные кольца служат для предотвращения прорыва газов из цилиндра в картер двигателя и проникновения масла в камеру сгорания, а также для отвода тепла.

Маслосъемные кольца предназначены для снятия излишнего масла со стенок цилиндра.

Основное требование, предъявляемое к кольцам,— плотное прилегание к стенкам цилиндра и к стенкам канавок в поршне. Плотное (без просвета) прилегание колец к стенкам цилиндра достигается их упругостью. Компрессионные кольца, устанавливаемые в канавках поршня, прижимаются к зеркалу цилиндра также и давлением газов, проникающих за кольца, и благодаря наличию масляного слоя создают уплотнение полости цилиндра.

Вырез в поршневом кольце называется замком. Формы замков поршневых колец бывают разные, но наибольшее распространение получил прямой замок, как наиболее простой в производстве. Чтобы избежать заклинивания нагретого кольца в цилиндре, оно должно иметь в замке небольшой зазор (0,15— 0,45 мм в карбюраторном двигателе и 0,30—1,0 мм в дизельном).

Поршневые кольца устанавливаются так, чтобы замки были расположены дальше один от другого. Кольца двухтактных двигателей фиксируются от проворачивания, так как их стыки могут попасть в зону расположения впускных, продувочных или выпускных окон.

Поршневые кольца имеют несколько меньшую высоту, чем канавки поршня. Величина торцевого зазора по высоте составляет 0,16—0,20 мм.

В поперечном сечении компрессионные кольца имеют различную форму: косой срез на внутренней стороне (рис. 21, а, б), канавки на торцах колец (рис. 21, г, д) или кольцевые канавки (рис. 21, ж).

Поршневые кольца с косым срезом на внутренней стороне или с канавками на торцах при сжатии скручиваются и принимают коническую форму, в результате чего боковая поверхность кольца касается зеркала цилиндра не всей поверхностью, а лишь узкой кромкой. Этим ускоряется приработка колец к цилиндрам и уменьшается расход масла.

При применении колец с трапецеидальным сечением, которые получили широкое распространение на дизельных двигателях, предотвращается возможность их застревания в канавках поршня при значительном отложении нагара.

Рис. 21. Поршневые кольца:

Для уменьшения попадания масла в камеру сгорания, помимо компрессионных колец, устанавливаются одно или два маслосъемных кольца (рис. 21, в, е, з), которые изготовляются с отверстиями или профрезерованными щелями.

Маслосъемные кольца двигателей ЗИЛ и ЯМЗ комбинированные. Такое кольцо (рис.21, У) состоит из двух стальных кольцевых дисков и двух расширителей — осевого и радиального 3. Кольца изготовляются из серого чугуна, легированного чугуна и из стали.

Наиболее распространенным способом изготовления чугунных колец является индивидуальная отливка и механическая обработка с последующей вырезкой замка и в ряде случаев термообработка. Для повышения износоустойчивости и ускорения приработки рабочую поверхность колец покрывают слоем хрома толщиной в 0,1—0,1 мм. Хромируются, как правило, два верхних компрессионных кольца. Все нехромированные кольца обычно подвергаются электролитическому лужению (толщина слоя 0,005— 0,01 мм) или фосфатированию. Лужение и фосфатирование ускоряют приработку и повышают сопротивляемость к коррозии.

Рис. 22. Поршень и шатун:
1 и 2 — компрессионные кольца; 3 — маслосъемные кольца; 4 — поршень; — верхняя головка; — нижняя головка; — стопорная шайба; и — шатунные болты; — вкладыши; — стержень шатуна; — втулка; — палец; — стопорные кольца

Поршневой палеи, служит для шарнирного соединения поршня с шатуном и передачи усилий, возникающих между ними. Палец должен быть прочным, жестким, износоустойчивым и легким. Для уменьшения массы он исполняется в форме полого цилиндра. Иногда внутри канала кольца делают перегородку, которая предотвращает возможное перетекание газов между впускными и выпускными окнами двухтактных двигателей (ПД-10У, П-350 и др.). Своими концами палец (рис. 22) устанавливается в отверстие бобышек поршня, а средней частью проходит через отверстие верхней головки шатуна. Чтобы палец не касался зеркала цилиндра, его делают несколько меньше, чем диаметр поршня, и удерживают от осевых перемещений стопорными пружинящими кольцами, которые вставляются в выточки обеих бобышек поршня, либо алюминиевыми заглушками.

В настоящее время преимущественное распространение получили плавающие пальцы, которые во время работы двигателя поворачиваются как в головке шатуна, так и в бобышках поршня, что обеспечивает их малый и равномерный износ.

Во втулке верхней головки шатуна палец устанавливается с зазором. Посадку пальца в отверстия бобышек поршня производят с натягом, для чего поршень из алюминиевого сплава нагревают до температуры 70—75 °С.

Поршневые пальцы изготовляются из углеродистой или легированной стали и подвергаются термической обработке. Необходимая твердость наружной поверхности при изготовлении пальцев из низкоуглеродистой стали достигается цементацией на глубину 0,5—2 мм или поверхностной закалкой токами высокой частоты на глубину 1—1,5 мм при изготовлении их из высокоуглеродистой стали. В процессе изготовления поршневые пальцы шлифуют и полируют.

Шатун служит для соединения поршня с коленчатым валом и передает коленчатому валу усилия, действующие на поршень при расширении газов и в обратном направлении при вспомогательных тактах.

Шатун состоит из стержня и двух головок — верхней, соединяемой с поршневым пальцем и нижней, соединяемой с коленчатым валом. Стержень шатуна имеет двутавровое сечение, постепенно увеличивающееся книзу и плавно переходящее в нижнюю головку шатуна. В тех случаях, когда во втулку верхней головки шатуна смазка подается под давлением, стержень шатуна имеет продольный канал, соединяющий обе головки.

При плавающем крёплении пальца верхняя головка шатуна изготовляется цельной и в нее запрессовывают втулку из латуни или бронзы. Для удержания смазки и распределения ее по поверхности поршневого пальца на внутренней поверхности втулки сделаны винтовые канавки, а для подвода масла служат кольцевая канавка на наружной поверхности втулки и в верхней головке шатуна и одно или несколько сверлений в стенке втулки. Длина верхней головки шатуна делается на 2—4 мм меньше расстояния между бобышками поршня для предотвращения перекосов при сборке, возможных из-за неточностей изготовления и вследствие удлинения деталей при нагревании во время работы.

Нижняя головка шатуна для удобства соединения с шейкой коленчатого вала делается разъемной и соединяется болтами и 9. Болты закрепляются либо гайками и шплинтами (наиболее распространенный способ), либо ввертываются в резьбовые отверстия тела шатуна и шплинтуются стопорными шайбами или проволокой.

Крышка нижней головки шатуна выполняется с ребрами и утолщениями различной формы, чем достигается достаточная прочность и жесткость, а следовательно, меньший износ подшипника и шейки коленчатого вала. Нижняя головка шатуна некоторых пусковых двигателей тракторов изготовляется неразъемной, в нее запрессовывается роликовый или игольчатый подшипник. В нижней головке шатуна иногда делают сверление, через которое периодически фонтанирует масло для смазки зеркала цилиндра, кулачков распределительного вала и толкателей.

Верхняя часть нижней головки шатуна и крышка обрабатываются совместно с большой точностью, поэтому переставлять крышку с одного шатуна на другой нельзя. Для предотвращения возможного разукомплектования на поверхности обеих половин нижней головки шатуна наносятся одинаковые цифры или метки спаренности, в соответствии с которыми осуществляют соединение крышки с шатуном.

В нижней головке шатуна расположен подшипник скольжения, представляющий собой тонкостенные вкладыши, изготовленные из стальной ленты толщиной 1—3 мм, внутренняя поверхность которой для уменьшения трения и износа шеек коленчатого вала покрыта тонким (0,15—0,5 мм) слоем антифрикционного сплава — баббитом, свинцовистой бронзой или алюминиевым сплавом АСМ-НАТИ. Для предохранения вкладыша от проворачивания или продольного смещения на его наружной поверхности делают выступы, входящие в соответствующие углубления нижней головки шатуна. В последнее время применяют сталеалюминиевые вкладыши, у которых поверх стального основания нанесен сплав А0-20.

В подшипниках дизельных двигателей в качестве антифрикционного сплава применяется свинцовистая бронза или сплав из алюминия, сурьмы и магния (АСМ). Антифрикционные сплавы должны обладать хорошей прирабатываемо-стью, высокой износоустойчивостью и теплопроводностью.

У V-образных двигателей шатуны противолежащих цилиндров бывают трех типов: – нижняя головка одного из шатунов (главного) (рис. 23, а) установлена на шейке вала. Головка этого шатуна имеет специальные ушки 4, с которыми при помощи пальца соединен второй (прицепной) шатун 3 – один из шатунов (рис. 23, б) имеет вильчатую нижнюю головку, в развилину которой входит другой шатун 5. В этом случае на шейке вала устанавливают общий удлиненный вкладыш, у которого внутренняя и середина наружной поверхности имеют антифрикционную заливку; – нижние головки обоих шатунов установлены рядом (рис. 23, в) на общей шейке вала. В этом случае шатуны имеют обычное устройство, но для их размещения один ряд цилиндров несколько сдвигают относительно другого вдоль оси вала.

Для обеспечения уравновешенности двигателя разница по массе комплекта шатунов, устанавливаемых на один двигатель, не допускается более установленной заводом-изготовителем.

Шатуны изготовляются штамповкой из углеродистой или легированной стали с последующей механической и термической обработкой. Шатунные болты и гайки изготовляют из высококачественных легированных сталей.

Назначение: устройство деталей шатунно-поршневой группы


В шатунно-поршневую группу входит поршень, палец, поршневые кольца и шатун. В чем заключается назначение устройство деталей шатунно-поршневой группы, можно узнать из этой статьи.

Поршень

В двухтактном двигателе поршень играет роль золотника. Движения его не равномерные. Материал, из которого изготавливают поршень – это алюминиевый сплав или легированный чугун, который используется в низко-оборотных двигателях.

Требования к поршням:

  • Малое значение коэффициента линейного расширения
  • Малый износ
  • При нагреве незначительное снижение прочности
  • Невысокая стоимость

Устройство поршня

Особенности геометрии поршня в том, что диаметр головки меньше диаметра юбки, а юбка имеет конусно – эллиптическую, или эллиптическую форму.

Особенности конструкций элементов поршня:

Днище внутри имеет ребра жесткости. Форма днища для М – 412 плоская или выпуклая, для дизеля выпуклая, а для двухтактных дизелей — с козырьком.

Головка поршня может иметь вставки из чугуна. В головке могут быть отверстия для масло-съемных колец. Бывает, в верхней части головки делают канавку, чтобы улучшить тепло-отвод от днища к верхнему кольцу.

Юбка поршня. Для уменьшения вероятности заклинивания поршня, на юбке делаются вертикальные разрезы, кроме ДВС с малым диаметром. Величина эллиптичности юбки 0,15- 0,29 мм, а величина конусности 0,02 – 0,04 мм.

Бобышки

Если смотреть со стороны радиатора, бобышки выполнены со смещением влево. Внутри бобышки делается отверстие с канавками для стопорных колец.

Установка поршня в цилиндр: поршни должны быть равного веса, разрез на юбке поршня ставится по левую сторону АТС.

Поршневые кольца

Число поршневых колец зависит от типа ДВС и от угловой скорости коленчатого вала. Диаметр кольца больше диаметра поршня, но кольцо устанавливается в поршне, благодаря упругим свойствам и зазору в замке, который должен составлять 0,15 – 0,55 мм.

Для повышения износостойкости колец выполняется хромировка или обработка молибденом. Также перспективным является изготовление колец в виде литой пружины из стали, или в виде набора колец из стали.

Поршневые кольца обеспечивают шарнирное соединение поршня. Конструкция поршневых пальцев – это полая трубка, которая делается из стали.

Читать еще:  Маркон тормозные колодки отзывы

При осевом смещении пальцы стопорятся кольцами. Из-за разницы температурного расширения поршня и пальцев, возможен стук в двигателе, т.к. возникает зазор. Поэтому, чтобы это избежать, необходимо поршень нагреть до 70- 80 градусов перед запрессовкой.

Масло-съемные кольца

Масло в цилиндр попадает из-за разности давлений в цилиндре и картере в момент впуска. Масло-съемные кольца изготавливают из чугуна и стали.

Конструкция:

  • радиальный расширитель,
  • осевой расширитель
  • два кольца.

Преимущества составных колец в приспособленности к искаженной форме цилиндра при износе. При установке масло-съемное кольцо должно иметь зазор между кольцом и наковкой по высоте Шатун

Шатун соединяет поршень с коленчатым валом. Состоит шатун из верхней и нижней головки, и стержня. Разъем нижней шатунной головки называется крышкой. Крышки с разных шатунов не взаимозаменяемы.

Коленчатый вал

Коленчатый вал служит для передачи усилия от поршня к трансмиссии. Основные элементы коленчатого вала – это шатунные, коренные шейки, противовесы и щеки.

Полно-опорным называют коленчатый вал, у которого коренные шейки есть между каждыми шатунными шейками. В задней части коленчатого вала ставится фланец крепления маховика, а в передней выделяют носок.

Щеками называются места перехода от коренной шейки к шейке шатунной.

Противовесы на коленчатом вале устанавливают для улучшения динамических качеств.

Внутри шатунной шейки находится полость для очистки масла. У многих двигателей на носке коленчатого вала выполнена резьба для установки храповика. Шестерня привода распределительного вала устанавливается на переднем конце коленчатого вала.

Маховик

Маховик служит для накапливания энергии, которая необходима для совершения вспомогательных тактов и для уравновешивания работы ДВС. Маховик крепится к задней части коленчатого вала в определенном положении. Для запуска двигателя от электростартера, на маховике выполняется зубчатый венец. А также маховик является частью механизма сцепления.

Сборка поршней и шатунов

Примечание (для 1G-FE): поршневой палец запрессовывается в поршень без предварительного нагрева и использования стопорных колец.

1. Соберите шатунно-поршневую группу.

а) Установите новое стопорное кольцо, как показано на рисунке.

б) Постепенно нагрейте поршень до температуры до 80 — 90°С.

в) Нанесите моторное масло на поршневой палец.

г) Совместите метки «перед» поршня и шатуна и установите поршневой палец.

д) Установите второе новое стопорное кольцо, как показано на рисунке.

2. Установите поршневые кольца,

а) Установите расширитель и два скребка маслосъемного кольца.

б) Экспандером для монтажа поршневых колец, установите два компрессионных кольца; причем метки колец должны быть обращены вверх, как показано на рисунке.

  • компрессионное кольцо №1:
    • 4S-FE. 1N или Т
    • 1G-FE. 1N
    • 1JZ-GE. 1R
    • 2JZ-GE. 1Т
    • 1JZ-GTE. T
    • 2L-TE. Т1 или 1N
  • компрессионное кольцо №2:
    • 4S-FE. 2N или 2Т
    • 1G-FE. 2N
    • 1JZ-GE. 2R
    • 2JZ-GE. 2Т
    • 1JZ-GTE. T
    • 2L-TE. 2Т или 2N

в) Установите поршневые кольца в канавках так, чтобы их замки располагались, как показано на рисунке.

Примечание: не совмещайте замки колец.

Серия JZ. 1 — расширитель маслосъемного кольца, 2 — верхний скребок маслосъемного кольца, 3 — метка «перед», 4 — верхнее компрессионное кольцо, 5 — нижний скребок маслосъемного кольца, 6 — нижнее компрессионное кольцо.

4S-FE. 1 — нижний скребок маслосъемного кольца, 2 — компрессионное кольцо №1 и расширитель маслосъемного кольца, 3 — верхний скребок маслосъемного кольца, 4 — компрессионное кольцо №2, 5 — метка «перед».

1G-FE (с 09.1996 г.). 1 — метка «перед», 2 — компрессионное кольцо №2, 3 — нижний скребок маслосъемного кольца, 4 — компрессионное кольцо №1, 5 — верхний скребок маслосъемного кольца.

1G-FE (с 08.1998 г.). 1 — метка «перед», 2 — нижний скребок маслосъемного кольца, 3 — компрессионное кольцо №2, 4 — верхний скребок маслосъемного кольца, 5 — компрессионное кольцо №1.

2L-TE. 1 — метка «перед», 2 — компрессионное кольцо №1, 3 — масло-съемное кольцо, 4 — компрессионное кольцо №2, 5 — расширитель маслосъемного кольца.

3. Установите вкладыши шатунных подшипников.

а) Совместите выступ вкладыша подшипника с выточкой стержня шатуна или крышки шатуна.

б) Вставьте вкладыши подшипников в кривошипную головку шатуна и в крышку шатуна.

3.2. Шатунная группа

В состав группы входят шатун, крышка кривошипной головки, втулка верхней (поршневой) головки, подшипниковые вкладыши, шатунные болты и элементы их фиксации.

3.2.1. Шатун

Назначение шатуна — передача усилий от возвратно — поступательно движущегося поршня к вращающемуся коленчатому валу.

В процессе работы двигателя шатун испытывает интенсивные знакопеременные нагрузки от газовых и инерционных сил и от давления в результате натяга от запрессованной в его поршневую головку бронзовой втулки.

К конструкции шатуна предъявляются следующие требования:

— высокая жесткость, обеспечивающая надежную работу тонкостенных подшипниковых вкладышей и шатунных болтов;

— минимальные габаритные размеры и масса;

— высокая усталостная прочность;

— возможность прохождения кривошипной головки через цилиндр при монтаже.

Шатун изготовлен из конструкционной стали 40Х.

Заготовки шатунов получают ковкой в штампах и подвергают термической (нормализация) и механической обработке. После механической обработки — закалка с высоким отпуском. Для повышения усталостной прочности поверхность шатунов подвергается дробеструйной обработке.

Конструктивно шатун выполнен со стержнем двутаврового сечения, с разъёмной кривошипной головкой с прямым плоским разъемом.

Крышка кривошипной головки крепится двумя шатунными болтами и фиксируется от боковых смещений призонным пояском на шатунных болтах.

В поршневую головку шатуна запрессована тонкостенная-δвт≈(1…3)мм. подшипниковая втулка из свинцовистой бронзы Бр.С30. Зазор между пальцем и бронзовой втулкой назначается в пределах Δ=(0,0004…0,001)dп.

Шатуны подбирают из условий, чтобы входящие в комплект двигателя экземпляры, имели минимальную разницу по массе и положению центра масс. Верхнюю и нижнюю головки шатунов подгоняют по массе с отклонением ±2 г. посредством удаления лишнего металла с бобышек приливов крышки шатуна и его верхней головки.

Конструктивные параметры элементов шатуна определялись по статистическим данным для двигателей аналогичной конструкции [3].

Эскиз элементов шатунной группы приведен на рис.5.

Рис.5. Эскиз элементов шатунной группы.

Верхняя головка шатуна:

-диаметр отверстия под подшипниковую втулку d

d =+(2…5) мм=23,24 + 3,26=26,5 мм;

диаметр головки Dг

Dг=(1,25…1,4) d=1,3 26,5=34,45 мм;

ширина головки а

а=b-(2…3)мм=33,2-2,2=31 мм;

угол заделки з

з=90…130=110.

Стержень шатуна:

ширина двутавра в среднем сечении hш

hш=(0,65…0,75) Dг=0,67 34,45=23,0815 мм;

ширина полки двутавра в среднем сечении bш

hш/bш=1,3…1,7=1,5

bш= hш/1,56=15,38767 мм;

толщина стержня – аш и полкиtш двутавра

ашtш=2,5…4 мм=3 мм;

ширина двутавра в минимальном сечении hш.min

hш.min=(0,55…0,65) Dг=0,6 34,45=20,67 мм.

Кривошипная головка шатуна:

ширина hкг

hкг= D-(1,0…2,0) мм=83-2=81 мм;

расстояние между центрами шатунных болтов С

диаметр отверстия под вкладыши Dшп

Dшп=dшш+(2…6) мм= 53,95+3=56,95 мм.

диаметр шатунной шейки

Оценка работоспособности элементов шатуна и корректировка его конструктивных параметров производится по запасам прочности при повторно-переменном нагружении его поршневой головки и стержня.

Расчётным режимом является режим номинальной мощности – ,.

Оценка работоспособности поршневой головки шатуна и корректировка его конструктивных параметров производится по запасам прочности при повторно-переменном её нагружении.

Расчёт коэффициента запаса прочности поршневой головки шатуна производится для наиболее нагруженной точки её наружной поверхности в сечении её перехода проушины в стержень шатуна :

— напряжения от технологического и теплового натяга втулки:

МПа,

где – удельное давление втулки на головку,

=0,3 — коэффициент Пуассона,

Еш = (1,87…2,16) 10 5 = 2 10 5 , Евт = (1,03…1,18) 10 5 = 1,05 10 5 МПа – модуль Юнга, соответственно, для материалов шатуна и втулки,

(0,05…0,1)∙10 -3 = 0,07 мм – технологический натяг при запрессовке втулки [3],

мм – тепловой натяг,

100…120K = 110К – разность температур поршневой головки на расчётном режиме и на непрогретом двигателе[3],

αвт = 1810 -6 , αш = 11 10 -6 K -1 – коэффициенты линейного расширения, соответственно, материалов втулки и шатуна

— максимальные растягивающие и сжимающиенапряжения в цикле нагружения головки в точкеА расчётного сечения:

, МПа.

–толщина стенки головки

м

–средний радиус головки

м

Коэффициент, учитывающий долю действующих усилий растяжения-сжатия, воспринимаемых непосредственно головкой [3] :

мм

При определении напряжений величины моментаи нормальной силыв расчётном сечении рассчитываются по уравнениям кривого бруса малой кривизны:

Н

Аналогичные параметры при определении напряжений :

=

Максимальные и минимальные напряжения в цикле нагружения поршневой головки шатуна

МПа

МПа

Определение коэффициента запаса прочности

МПа

МПа

-1 = 400 МПа,т =750 МПа,σ = 0

Определение зоны диаграммы усталостной прочности, в которой расположен цикл нагружения:

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Поршневая группа кривошипно-шатунного механизма

Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение маховика. Кривошипно-шатунный механизм является самым загруженным механизмом двигателя внутреннего сгорания.

Состав кривошипно-шатунного механизма

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) состоит из подвижных и неподвижных деталей. К подвижным деталям относятся: шатун, поршень с кольцами, поршневой палец, коленчатый вал двигателя, маховик. К неподвижным механизмам кривошипно-шатунного механизма относятся: блок-картер, поддон картера, головка цилиндров, крепежные детали, гильзы цилиндров, крышки блока, прокладки, полукольца коленчатого вала

Блок-картер

Блок-картер двигателя основная часть остова двигателя внутреннего сгорания. Выполняется блок-картер в виде единой отлитой детали. Отливка может быть выполнена из чугуна (для тяжелых дизельных двигателей) или алюминия (как правило, бензиновые двигатели). Для повышения жесткости и разделения на несколько отсеков внутри блок-картера выполняются перегородки. Горизонтальная перегородка делит блок-картер на две части верхняя блок цилиндров, нижняя картер (Рисунок 1). В блоке цилиндров могут устанавливаться гильзы, но может быть и отливка без применения гильз, так называемые негильзованные двигатели. Без применения гильз, как правило, обходятся на двигателях легковых автомобилей, для снижения массы двигателя и автомобиля в целом, на больших грузовиках гильзы, практически всегда установлены. Пространство между стенками блока и гильзами цилиндров называют водяной рубашкой, водяная рубашка служит для охлаждения двигателя. В случае если механизм газораспределения с нижним распределительным валом, в блоке цилиндров отливают вертикальную перегородку, для отделения штанг толкателей от водяной рубашки. Для того чтобы охлаждающая жидкость, из системы охлаждения не проникала в картер, на гильзы одеваются резиновые уплотнения в местах крепления их к блоку цилиндров. Каждый блок-картер имеет приливы и площадки с резьбовыми соединениями для крепления к нему навесных агрегатов двигателя. К обработанным площадкам блок-картера крепят основные детали: поддон картера, головку цилиндров, картер маховика, картер шестерен распределительного вала.

Блок цилиндров;

Горизонтальная перегородка;

Картер;

Перегородки картера;

Отверстие для распределительного вала;

Вертикальная перегородка;

Камера штанг;

Двигатели с воздушной системой охлаждения (Рисунок 2) не имеют блок-картера, все детали таких двигателей располагаются на литом картере. Блок цилиндров у этих двигателей так же отсутствует, на картер крепятся все цилиндры по отдельности. Между цилиндрами и картером расположены медные уплотнительные прокладки. Внутри картера также располагаются коленчатый и распределительный валы двигателя.

1. Шпилька;

2. Цилиндр;

3. Отверстие для гильзы цилиндра;

4. Картер;

5. Прилив;

6. Крышка коренного подшипника;

Уплотнительная прокладка

8. Б — Плоскость для крепления картера распределительных шестерен;

Поршневая группа

Поршневая группа кривошипно-шатунного механизма

В поршневую группу входят: цилиндры, поршень, поршневой палец, кольца поршня. Цилиндры многих двигателей съемные. Отдельно изготовленный цилиндр называют гильзой, двигатель со съемными цилиндрами называют гильзованным, может быть и отливка без применения гильз, так называемые негильзованные двигатели. Применение съемных гильз позволяет увеличить срок службы блок-картера, за счет замены изношенных гильз новыми. Материалом для изготовления гильз чаще всего является легированный чугун. Внутренняя сторона гильзы называется зеркалом, зеркало гильзы обрабатывается и закаляется, задиры или царапины на зеркале гильз недопустимы. Гильзы охлаждаемые жидкостью называют мокрыми. Снаружи у гильзы выполнены два посадочных пояска 2 и 3 рисунок 3 для более плотной установки в блоке. Между нижним пояском гильзы и блоком цилиндра устанавливаются резиновые уплотнения 4, предотвращающие протекание охлаждающей жидкости из водяной рубашки в поддон картера. На цилиндрах двигателей с воздушной системой охлаждения снаружи цилиндра выполнены охлаждающие ребра. В нижней части цилиндра также имеется буртик для посадки цилиндра на картер. Между буртиком и картером устанавливается медное кольцо для уплотнения. Каждый цилиндр вместе с головкой закрепляется на картере при помощи специальных шпилек.

Поршни воспринимают усилие во время рабочего хода и передают его на шатуны через поршневой палец. Поршни обеспечивают протекание всех тактов двигателя внутреннего сгорания. Они подвержены воздействию высоких температур, давлений. Поршни движутся в цилиндре с очень высокой скоростью. Поршни должны отвечать многим требованиям: быть легкими, хорошо отводить тепло, обладать высокой износоустойчивостью. Материалом для изготовления поршней служат различные сплавы алюминия. Поршень имеет вид перевернутого стакана (рисунок 5). Поршень состоит из днища А, головки Б и юбки В. Днище поршня может быть выполнено гладким или иметь специальную выемку, зависящую от способа смесеобразования и расположения клапанов газораспределителного механизма. Такая форма поршня способствует лучшему смесеобразованию воздуха и топлива, а так же обеспечивает лучшее сгорание топлива.

А — Днище поршня;

Б — Головка поршня;

В — Юбка;

Г — Бобышки;

Д — Холодильник;

Е — Места для нанесения маркировки;

Ж — Метка направления установки поршня;

1. Сбрасывающая кромка;

1. Канавка для маслосъемного кольца;

2. Канавка для стопорного кольца;

3. Отверстие для подвода масла к поршневому пальцу;

4. Канавки для компрессионных колец;

5. Камера сгорания в поршне;

6. Прорези;

Стопорное кольцо.

На внешней стороне головки и юбки поршня проточены канавки для компрессионных и маслосъемных колец. Количество колец зависит от конструкции двигателя и частоты вращения коленчатого вала двигателя. Менее двух колец, как правило не встречается, чем больше мощность двигателя тем больше колец устанавливается. На внутренней стороне юбки имеются два прилива – бобышки Г, внутрь которых устанавливается поршневой палец. В бобышках проточены канавки 3 для стопорных колец, предохраняющих палец от горизонтального перемещения. Холодильники Д, предназначены для скапливания масла, для охлаждения утолщаемой части поршня и предохраняющие его от заклинивания.

Поршневые кольца разделяются на компрессионные 1 и маслосъемные 2 (Рисунок 6). Компрессионные кольца предназначены для предотвращения прорыва газов из камеры сгорания во время рабочего хода в картер двигателя. Кольца изготавливаются из легированных марок стали. Наружный диаметр кольца больше внутреннего диаметра цилиндра, из-за чего кольцо плотно прилегает к стенкам цилиндра. Для того чтобы кольцо вошло внутрь цилиндра часть кольца вырезают, вследствие чего кольцо пружинит и прилегает плотно к поверхности цилиндра. Вырез в поршневом кольце называется замком. Для уменьшения утечки газов через замок колец их устанавливают напротив друг друга, если кольца 2 или под углом 120˚ в случае если колец три, если колец более трех замки устанавливают друг напротив друга. Более трех колец, как правило, устанавливают на дизельные двигатели, так как там давление газов выше. Верхнее компрессионное кольцо выполняют из хрома, так как он более тугоплавкий. В случае перегрева двигателя между кольцами и канавками образуются шлаковые отложения, вследствие чего кольца перестают свободно двигаться и пружинить в канавке. Данное явление получило название закоксовывание, при этом будет теряться мощность двигателя, повысится расход топлива и масла. Кроме закоксовывания колец возможно так же и их залегание, залегание поршневых колец происходит при длительном простое автомобиля. В случае если такой простой предстоит необходимо делать его консервацию. Маслосъемные кольца предназначены для снятия масла со стенок цилиндра, маслосъемные кольца препятствуют попаданию масла в камеру сгорания. В отличии от компрессионных колец маслосъемные кольца имеют сквозные прорези. Внутри маслосъемного кольца устанавливается пружина. В случае износа маслосъемных колец повышенный расход масла неминуем.

Читать еще:  Редукционный клапан масляного насоса москвич 412

Кривошипная группа

В кривошипную группу входят: коленчатый вал двигателя, шатуны, вкладыши, маховик. Шатуны (Рисунок ) соединяют поршни с коленчатым валом двигателя, и передают ему усилие от давления газов воспринимаемого поршнями. На шатун воздействуют давление силы инерции, поэтому они должны быть легкими и прочными одновременно. Шатун изготавливают из высокопрочной стали в виде стержня с двумя головками.

1. верхняя головка шатуна;

2. втулка верхней головки;

3. стержень шатуна;

4. нижняя головка шатуна;

5. вкладыш шатунного подшипника;

6. крышка нижней головки шатуна;

7. шплинт;

8. корончатая гайка;

9. фиксирующий усик вкладыша;

10. шатунный болт;

Стержень 3 двутаврового сечения, это увеличивает прочность шатуна. В верхнюю головку шатуна 1 запрессована бронзовая втулка 2. Нижняя головка шатуна 4 разъемная, крышка 6 снимается, верхняя крышка 4 изготовлена заодно с шатуном. Крышки шатунов невзаимозаменяемые. Обе части нижней головки шатуна закрепляются болтом 10, гайки болтов шплинтуют шплинтом 7, предотвращая их откручивание. В нижней головке шатуна установлены подшипники скольжения (вкладыши) 5, от осевого перемещения и проворачивания вкладыши удерживаются усиками 9. Смазывается вся система кривошипной группы под высоким давлением.

Коленчатый вал двигателя воспринимает усилия от поршней двигателя, через шатуны, преобразуя возвратно-поступательные движения в крутящий момент. Коленчатый вал так же приводит во вращение все остальные агрегаты двигателя. На коленчатый вал воздействуют давление силы инерции, воспринимаемое периодически давление вызывает износ коленчатого вала, поэтому он должен быть достаточно прочным и быть износостойким. Коленчатый вал штампуют из высокопрочной стали, или отливают из высокопрочного чугуна. Устройство коленчатого вала изображено на рисунке 9.

1. коренная шейка;

2. щека;

3. упорные полукольца;

4. нижний вкладыш коренного подшипника;

5. маховик;

6. маслоотражатель;

7. установочный штифт;

8. болт крепления маховика;

9. зубчатый венец;

10. верхний вкладыш коренного подшипника;

11. шатунная шейка;

12. противовесы;

13. шестерня коленчатого вала;

14. ведущая шестерня привода масляного насоса;

15. болт;

16. шкив;

17. пробка;

18. трубка для чистого масла;

А — место клеймения размерной группы;

Б — канал подвода масла в полость шатунной шейки;

Установка поршневой д240-д245

Поршневая группа включает в себя гильзы, поршня . поршневые кольца. Правильная установка поршневой группы двигателя д240 поможет избежать неприятных моментов в дальнейшей работе двигателя.

Установка поршневой группы начинается с установки гильз. И тут может проявится неприятность. Гильзы имеют две плоскости для установки . Верхняя часть гильзы упирается в блок двигателя. Нижняя часть упора не имеет, уплотняется резиновыми кольцами. Резиновые кольца устанавливаются в пазы. Желательно их смазать пластичной смазкой. Солидолом или литолом. Во первых это позволит проще вставить гильзу на свое место и предотвратить закусывание резиновых колец. Во вторых при нагреве смазка твердеет и предупреждает возможные протёки охлаждающей жидкости.

Установка гильз в блок цилиндров

Гильзы правильно устанавливать с разгона. То есть гильзу необходимо осадить вручную до резиновых уплотнений. И затем нанести по верхней части резкий но не сильный удар. Чтобы гильза вошла на свое посадочное место. При резком ударе меньше вероятности того что закусятся резиновые уплотнения. Конечно удар необходимо наносить не по самой гильзе. А предварительно установить деревянный брусок. Что бы избежать скола гильзы. На гильзах двигателя д 240 и последующих модификациях делать это не желательно, или с большой осторожностью. Чтобы не допустить удара верхней юбки гильзы о посадочное место в блоке. Если произойдет даже не значительный удар. Верхняя часть гильзы в посадочном месте лопнет, по кругу. Поэтому лучше аккуратно осаживать гильзу в ручную. Добиваясь. равномерного осаживания в уплотнительные кольца. Чтобы избежать закусывания.

Установка поршневых колец на поршень

Установка поршневой д240-д245 начинается с установки гильз. Затем необходимо установить поршневые кольца на поршня. На современных поршнях устанавливаются пять колец. Три компрессионных. Одно стальное самое верхнее. Два чугунных расположенные ниже и два маслосъёмных. Одно из которых ставится по нижней кромке поршня. Кольца имеют обязательное направление установки. На них написано ли верх. Либо просто стоит знак изготовителя. Чтобы установить кольца необходимо разжать их в замках и аккуратно опускать вниз до канавки. Разжать можно пальцами, если тяжело можно воспользоваться съёмником стопорных колец. Главное не сломать кольца. Делать нужно это аккуратно. Но боятся не стоит. Чем больше опасаться сломать кольцо тем оно скорее сломается. Просто уверенными движениями разжимать и ставить. При установке маслосъёмных колец можно сначала установить внутреннюю пружину а затем ставить само кольцо Так будет удобнее. Имеет значение, как располагаются замки колец между собой

Расположение замков поршневых колец перед установкой поршня в цилиндр

  1. Прорези колец не должны быть расположены друг под другом. Лучше если на соседних кольцах они будут разведены в разные стороны
  2. Прорези колец не должны быть расположены на отверстием под палец

Это основные условия, которые необходимо соблюдать при разведении замков колец.

Установка поршневого пальца

В зависимости от модели поршневой группы. Используются разные условия посадки пальцев поршень. На поршнях старого образца. Чтобы поставить палец необходимо поршень нагреть. Нагревают разными способами . Ставят на нагретую плиту. Поджигают внутри поршня огонь. Основная опасность заключается в том чтобы перегреть поршень. В результате чего он может повестись и поменять свою геометрию. Достаточно не значительного нагрева для того чтобы отверстия под палец расширились и палец легко вошёл в поршень. Поэтому не пользуюсь открытым огнем. Достаточно разместить поршня в ведре с горячей водой. После чего палец легко входит в поршень. На современных поршнях применяют другую технологию. Нагревать ни чего не нужно. Палец свободно входит в свои посадочные места. И то что он проворачивается беспокоиться не нужно. После того как двигатель начнет работать. И поршень нагреется палец схватится поршнем. При последующей разборке двигателя. Удалить палец из поршня будет достаточно не легкая задача.

Прежде чем устанавливать палец в поршень с одной стороны необходимо поставить стопорное кольцо. При установке палец упрется в него и займет правильное положение.

Направление поршня при установке

Обычно отверстия под пальцы имеют смещение относительно вертикальной оси поршня в одну сторону. Поэтому поршня имеют направление, в какую сторону они должны быть обращены. На них имеется стрелка указывающая направление в сторону переда двигателя. Либо имеется надпись «Вперед» или «назад».

На поршнях ММЗ д 240 и других модификациях направления установки поршней нет. Отверстия поршневых пальцев сделаны строго по центру вертикальной оси. Поэтому направление поршня не имеет значения. Но имеет значение расположение шатунов.

Какой стороной ставится шатун мтз

Шатуны устанавливаются на палец поршня совместно поршнем. Стопорное кольцо уже установлено. С одной стороны. Осталось вставить палец в поршень с противоположной стороны от стопорного кольца и вставив шатун внутрь поршня установить палец на место. После этого стопорится кольцо с другой стороны пальца. Затем можно устанавливать поршневые кольца. Как было описано выше.

Установка поршней в гильзы цилиндров

Установка поршневой д240 происходит вместе с шатунами. Предварительно необходимо открутить крышки шатунов и установит шатунный вкладыш в шатун. Вкладыш устанавливается таким образом чтобы замок вкладыша попал специальную прорезь в постели шатуна. При установке шатуна с поршнем. Шатун необходимо развернуть таким образом. Чтобы замок вкладыша смотрел в сторону установки топливной аппаратуры. Или в сторону противоположную расположению распредвала.

Прежде чем вставлять поршень в гильзу требуется сжать поршневые кольца при помощи специальной стяжки. Стягивать стяжку необходимо в два этапа. Предварительно сжать кольца с небольшим усилием чтобы они заняли своё место Затем вставить поршень чтобы стяжка уперлась в гильзу. Стяжка должна плотно и равномерно прилечь к гильзе. В случае необходимости её края следует подровнять по гильзе чтобы не было елей. Затем можно уже плотно сдавить поршневые кольца. Чтобы они беспрепятственно вошли в гильзу. Поршень в гильзу необходимо осаживать при помощи деревянного бруска. По мере осаживания поршня необходимо следить чтобы нижняя шейка шатуна попала на шатунную шейку коленчатого вала. Для этого ее необходимо направлять. После того как поршень полностью вошел в гильзу. И шатун плотно уперся вкладышем в коленчатый вал. Устанавливается шатунная крышка с вкладышем. И затягивается шатунная крышка . Усилие затяжки равняется 140—160 Н м

Из выше сказанного установка поршневой группы двигателя Д 240 имеет две особенности для этого двигателя. Это то, что нет направления установки поршней. И нужно быть очень осторожным при установке гильз в блок. Чтобы не повредить верхнюю кромку гильзы.

Шатунно-поршневая групп

Шатунно-поршневая группа представляет группу деталей кинематичес­кой пары — поршень-шатун, играющей важную роль в рабочем процес­се дизеля. Деталями этой группы являются: поршень, уплотнительные и маслосъемные кольца поршня; палец, соединяющий поршень с шатуном; шатун и подшипники верхней и нижней головок шатуна.

Поршни дизеля ПД1М (рис. 10) представляют собой цельную отливку из алюминиевого сплава (силумина), коэффициент теплопроводности которо­го в 4,25 раза больше, а плотность в 2,75 раза меньше, чем у чугуна. Использо­вание материала с высокой теплопроводностью позволило не применять спе­циальное охлаждение поршня. Благодаря большому заряду свежего воздуха, подаваемого в цилиндры дизеля, головки поршней сверху хорошо охлажда­ются воздухом, а снизу — брызгами масла при работе дизеля.

Головка поршня выполнена толстостенной с плавным переходом к цилиндрической поверхности. Торец имеет вогнутую поверхность с че­тырьмя вырезами для размещения головок клапанов при нахождении поршня в верхнем положении. Вогнутая форма поверхности днища спо­собствует лучшему смешиванию распыленного топлива с воздухом и лучшему его сгоранию.

На головке и юбке поршня проточены канавки для размещения уп­лотнительных и маслосъемных колец. В канавках под маслосъемные кольца просверлены отверстия для стекания масла, снятого со стенок цилиндра кольцами.

В бобышках поршня расположен поршневой палец 4, удерживаемый от осе­вых перемещений заглушками 5, установленными в отверстиях с натягом.

Поршневые пальцы служат для соединения верхних головок шатунов с поршнями. Они изготовлены из высоколегированных хромоникелевых сталей. Наружная поверхность пальцев цементируется (науглероживает­ся) на глубину 1,2 1,5 мм, шлифуется и полируется. По способу закреп­ления в поршне пальцы выполняют неподвижными и плавающими.

Пальцы плавающего типа имеют осевой зазор в соединении с порш­нем и смазываются через головки шатунов. У дизеля внутри пальца вставлена втулка, развальцованная по концам. Таким образом, между телом пальца и втулкой образуется камера, куда по четырем отверстиям в се­редине пальца масло поступает из кольцевой канавки втулки головки шатуна. Из камеры масло вытекает на поверхность пальца по восьми отверстиям, расположенным по его концам, а затем масло стекает в кар­тер через прорези в заглушках и по каналам в юбке поршня.

Для обеспечения надежного уплотнения поршня в цилиндре на поршне устанавливают четыре уплотнительных компрессионных кольца 6, 7, а для регулирования подачи масла к трущимся поверхностям втулки цилиндра—три маслосъемных кольца (одно маслосъемное кольцо расположено в верхней ча­сти поршня, а два — в нижней). Весь комплект колец служит для уплотнения надпоршневого пространства и ограничения потерь масла «на угар». От кон­структивно-технологических особенностей поршневых колец, а также от со­стояния их в эксплуатации экономичность дизелей по расходу масла может меняться в 5—10 раз. Кольца поршней дизеля изготавливают из высокопроч­ного легированного чугуна.

Поршень дизеля ПД1М:

1 — втулка цилиндра; 2, 5 — маслосъемные кольца; 3 — заглушка; 4 — поршневой палец; 6,7 — компрессионные кольца; 8 — поршень

Поршневые кольца дизеля ПД1М: 1 — уплотнительное (компрессионное); 2 — маслосъемное

Трапецеидальные кольца поршней покрыты по­ристым хромом, что повышает срок службы в 3—4 раза и уменьшает износ цилиндровых втулок. Пара колец прямоугольного сечения с коническим ско­сом для улучшения приработки покрыта тонким слоем полуды.

Кольца ставят в канавки поршней с определенным зазором; при этом малый зазор может привести к заеданию кольца в канавке и ухудшению его уплотнительных свойств, а увеличенный — повышает насосное действие колец. Для снятия и установки поршневых колец при­меняют специальное приспособление Трапециевидная форма канавок поршня усиливает перемычку между соседними канавками и уменьшает нагар в канавках за счет самоочистки. Форма второй пары уплотнительных колец поршня дизеля — прямоугольная с коническим скосом — обеспечивает повышенное давле­ние за счет узкой цилиндрической поверхности и хороший контакт со стен­ками цилиндров. Маслосъемные кольца имеют узкую опор­ную поверхность и большую упругость для создания высокого давления на стенку. Наиболее эффективны коробчатые кольца с двойной скребко­вой поверхностью, устанавливаемые на поршнях дизелей. У этих колец по периметру канавки профрезированы двенадцать радиальных сквозных пазов. 1 агам образом, кольцо состоит как бы из двух частей — верхней и нижней, соединенных узкими перегородками, обе части кольца имеют ко­нусный срез в одну сторону, что дает возможность маслосъемному коль­цу при движении поршня вверх скользить по маслу, а при движении вниз острыми кромками соскабливать масло со стенок цилиндров.

Поршни с шатунами из блока цилиндров вынимают и разбирают. Пор­шни после очистки должны иметь белую матовую поверхность. Очищать поршни стальными скребками и шаберами запрещается. Наиболее ха­рактерными повреждениями поршня являются: износ ручьев под порш­невые кольца, направляющей части поршня, отверстий под поршневой палец, излом перемычек между ручьями.

Трещины в ручья, и перемычках между ними в бобышках поршня до­пускается устранять газовой или аргонно-дуговой сваркой. Наплавлять направляющую часть поршня запрещается. Износ первых двух ручьев для компрессионных колец трапецеидальной формы определяют по утопанию нового поршневого кольца в ручье с помощью индикаторного приспо­собления . Износ прямоугольных ручьев определяют по зазору между ручьем и новым кольцом, измеренному с помощью щупа. Разрабо­танные ручьи поршня протачиваются под ремонтный размер. Допускает­ся устанавливать на дизеле поршни, имеющие риски на направляющей части глубиной до 1 мм, общей площадью не более 50 мм2. Общее количе­ство натиров длиной не более 25 мм не должно быть более 5 шт.Трещины и раковины в кольцах не допускаются. Зазоры в стыке кольца и между ручьем и кольцом, а также износ маслосрезывающей кромки из­меряют. Разрешается доводить высоту кромок маслосрезывающих колец до чертежного размера проточкой на станке при условии, что упругость кольца после этого будет в допускаемых пределах. Трапецеидальные коль­ца заменяют независимо от состояния.

Поршневые пальцы, имеющие овальность более допускаемых раз­меров, восстанавливают до чертежного размера хромированием или методом осадки. Чистота и размеры обработанной поверхности пор­шневого пальца должны соответствовать чертежу на новый палец. По­верхность пальца должна быть отполирована; граненость и следы шлифовки не допускаются. Разрешается оставлять волосовины (риски) на цементированном слое поршневого пальца.

Шатуны передают усилия, действующие на поршни, шатунным шей­кам коленчатого вала дизеля. Они испытывают большие динамические усилия. Изготавливают шатуны из высококачественной легированной ста­ли штамповкой. Шатун дизеля ПД1М (рис. 14) представляет собой фа сонный стержень двутаврового сечения с верхней и нижней разъемной

головками. Крышка шатуна 8 крепится к стержню шатунными болтами 4 из хромоникелевой стали. В средней части болты имеют пояски для цен­тровки шатуна и крышки. Поверхность болтов должна быть полиро­ванной без каких-либо концентраторов напряжений. Головки болтов — круглые с лысками для удержания от проворачивания при затяжке. В верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая втулка 2, служа­щая подшипником для поршневого пальца. По всей поверхности втул­ки прорезаны наклонные канавки, служащие для равномерного распре­деления масла по поверхности пальца, в средней части втулки располо­жена кольцевая канавка и отверстия для подвода масла.

Читать еще:  Локтайт герметик для гбц

Шатунный подшипник нижней головки шатуна состоит из двух взаи­мозаменяемых бронзовых вкладышей, залитых слоем баббита толщи­ной 0,5—0,7 мм и удерживаемых от осевого смещения буртами.

Шатун дизеля ПД4М:

1 — стержень шатуна; 2 — втулка верхней головки шатуна; 3, 9 — вкладыши подшипников; 4 — шатунный болт; 5 — контрольный штифт; 6 — гайка; 7 — штифт; 8 — крышка шатуна; а — верхняя головка шатуна; б — канал для смазывания; в — нижняя головка шатуна

От про­ворачивания вкладыши фиксируются штифтом 8, устанавливаемым в от­верстие нижней половинки подшипника. Отверстие в верхнем вкладыше служит для прохода смазки к шейке вала. Около стыков вкладышей с одной и другой стороны выфрезерованы холодильники для создания масляного клина. Вкладыш, устанавливаемый в расточку корпуса ша­туна, является наиболее нагруженным и называется рабочим бесканавочным вкладышем. Его внутренняя поверхность не имеет канавки.

Вкладыш, располагающийся в крышке шатуна, имеет кольцевую ка­навку и называется нерабочим канавочным вкладышем. В центре канавки просверлено отверстие.

Неисправностями шатуна являются трещины, овальность и конусность отверстия нижней головки шатуна. Овальность нижней головки шатуна измеряют только при затянутых шатунных болтах по меткам. Шатун, имеющий овальность отверстия нижней головки более 0,2 мм (против чертежного размера), заменяют.

Зазор между поршневым пальцем и втулкой верхней головки шатуна измеряют щупом. Втулку, имеющую предельный износ или ослабление в посадке, заменяют. Разрешается восстанавливать втулки путем омед­нения или методом осадки. В случае заклинивания или задира поршня в цилиндре, разрушения вкладышей шатунного подшипника измеряют ве­личину скручивания и непараллельности осей отверстий нижней и верх­ней головок шатуна. Шатуны, имеющие скручивание или непараллельность осей отверстий, разрешается править горячим способом.

Шатунные болты проверяют дефектоскопом. Болты, имеющие трещи­ны в любой части, а также изъяны в резьбовой части (срыв ниток, вытянутость, неправильный профиль, дробленность, заусенцы, риски), заме­няют. Производить сварочные работы на болтах или проточку болтов до размеров менее чертежных запрещается.

При комплектовании шатунно-поршневой группы для уравновеши­вания вращающихся масс детали подбирают с таким расчетом, чтобы масса поршня на дизеле отличалась от другого не более чем на 200 г, а комплекта поршня с шатуном — не более чем на 450 г. Массу поршня подгоняют путем удаления металла с его нижней торцевой поверхности, а массу комплекта регулируют подбором шатуна необходимой массы или снятия металла в местах, указанных на чертеже.

При сборке деталей шатунно-поршневой группы должны соблюдать­ся следующие требования:

детали должны быть тщательно промыты в эмульсии с применени­ем ПАВ и продуты сжатым воздухом. Допускается окунание в керо­син. Проверяется чистота отверстия в шатуне и маслоотводящих от­верстий в поршне;

заглушки поршневого пальца не должны выступать над поверхнос­тью поршня, овальность направляющей части поршня до и после запрессовки заглушек не должна изменяться более чем на 0,08 мм;

линейная величина камеры сжатия должна проверяться при каждой выемке поршня из цилиндра на плановых ремонтах тепловоза или сме­не поршня, шатуна, цилиндровой крышки или втулки при неплановых. Линейная величина камеры сжатия должна быть в пределах допускае­мых размеров, при этом разномерность этой величины на одном дизеле допускается не более 0,6 мм, а ее регулировка производится за счет съе­ма металла с торца цилиндровой крышки;

поршневые кольца должны устанавливаться на поршне при помощи приспособления, ограничивающего развод замка Замки колец должны быть смещены на 120° друг относительно друга, при этом замки двух вер­хних колец не должны располагаться со стороны впускных клапанов; коль­ца должны свободно поворачиваться в ручьях поршня. Между ручьем пор­шня и кольцом должен быть зазор в пределах допускаемых размеров;

поршни в сборе с шатуном перед опусканием в цилиндр дизеля не­обходимо продуть сжатым воздухом, поршень и поршневые кольца сма­зать тонким слоем дизельного масла;

при ремонте деталей шатунно-поршневой группы запрещается менять ме­стами поршни по цилиндрам на одном дизеле.

Контрольные вопросы

  1. В чем заключается работа шатунно-кривошипного механизма?
  2. Каково назначение коленчатого вала?
  3. Каково устройство поршня?
  4. Какова функция поршневых колец?
  5. В чем особенности конструкции шатуна и шатунных подшипников?

Поршневая группа и шатун.

Поршень с уплотнительными кольцами, пальцем и деталями крепления составляет поршневую группу. Поршень с уплотнительными кольцами обеспечивает герметичность переменного объема, в котором протекает рабочий процесс двигателя, а также воспринимает давление газов и передает возникающее усилие через палец и шатун коленчатому валу. При помощи поршня также осуществляется заполнение цилиндра горючей смесью или воздухом, сжатие ее и удаление из цилиндра отработавших газов. Кроме того, у двухтактных двигателей поршень открывает окна впускного, выпускного и перепускного каналов. Поршень работает в условиях больших давлений, высоких температур и быстро меняющихся скоростей движения.

Поршень состоит из верхней уплотняющей части (головки) и нижней направляющей части (юбки). Головка поршня имеет днище, воспринимающее давление газов, и боковую поверхность с проточенными на ней канавками для поршневых колец: на нижней части поршней дизельных двигателей протачивают канавки для размещения в них маслосъемных колец; на поршнях карбюраторных двигателей канавки для колец в нижней части не делают.

Для лучшего отвода теплоты и увеличения прочности поршня днище с внутренней стороны имеет ребра жесткости. Снаружи днище может быть плоским, вогнутым, выпуклым, фасонным.

В дизельных двигателях широко применяют фасонные днища, форма которых зависит от способа смесеобразования в дизеле, расположения клапанов и форсунок, а поверхность образует камеру сгорания. Поршни двигателей трелевочных тракторов имеют вогнутые фасонные камеры сгорания.

На уплотнительной части головки поршней дизелей тракторов ТДТ-55А, ТТ-4 и К-703 выполнены четыре кольцевые канавки: три верхние — для компрессионных колец и одна — для маслосъемного. На юбке поршня выполнена пятая канавка под нижнее маслосъемное кольцо. В канавках под маслосъемные кольца просверлены отверстия для отвода масла, снимаемого кольцами со стенок цилиндра, в поддон картера.

Боковая поверхность поршня имеет сложную конусовидно-эллиптическую форму, а диаметр его меньше диаметра цилиндра, причем у головки поршня диаметр меньше, чем у юбки, а большая ось эллипса перпендикулярна оси поршневого кольца. Все это позволяет при нагреве и расширении поршня обеспечивать между стенками цилиндра и поршнем зазор, который дает возможность поршню при нагревании свободно расширяться и перемещаться в цилиндре.

Юбка обеспечивает направление движения поршня в цилиндре и передает на его стенки боковые усилия. В верхней части юбка снабжена приливами-бобыщками, в которых выполнены отверстия для поршневого пальца, соединяющего поршень с шатуном. Ось пальца пересекается с осью поршня, но иногда она смещается от оси поршня. Это позволяет уменьшить нагрузку на поршень в момент перехода им ВМТ. Для улучшения приработки поршней к цилиндрам, уменьшения износа и предохранения их от задиров юбку поршня покрывают тонким слоем олова. Сам поршень отливается из специального алюминиевого сплава.

Поршневые кольца подразделяют на компрессионные и маслосъемные. Они предназначены для исключения прорыва газон между стенками цилиндра и поршня, попадания масла из картера в камеру сгорания, где, сгорая, масло образует нагар. Кольца участвуют в отводе тепла от поршня к цилиндру. В свободном состоянии наружный диаметр кольца больше диаметра цилиндра, поэтому после его установки кольцо плотно прилегает к стенкам цилиндра.

Для установки в канавки поршня кольца выполняют разрезными с зазором 0,2 — 0,5 мм. Разрезы поршневых колец называю замками, которые по форме бывают в основном прямыми, иногда косыми или ступенчатыми. На дизельных двигателях трелевочных тракторов применяют поршневые кольца с прямыми замками. При установке колец замки соседних колец смещают относительно друг друга по окружности приблизительно на угол 120°.

В процессе работы и износа у поршневых колец снижается упругость, и как следствие, ухудшается герметичность цилиндра. Для устранения этого в дизелях тракторов ТДТ-55А и ТТ-4 между поршневым маслосъемным кольцом и стенкой канавки поршня устанавливают стальное пружинящее кольцо — расширитель.

Поршневые кольца изготовляют из легированного чугуна отливкой с после дующей механической обработкой, а так же из стали. Высота колец меньше высоты канавки в поршне на 0,03 — 0,08 мм.

Материал для изготовления поршневых колец должен обладать хорошей упругостью и достаточной прочностью в условиях высоких температур, иметь высокую износоустойчивость, но не больше износоустойчивости зеркала цилиндра. Опорную поверхность одного или двух верхних компрессионных поршневых колец для уменьшения износа кольца и цилиндра покрывают слоем хрома толщиной до 0,16 — 0,20 мм с пористой поверхностью, хорошо удерживающей смазку. Для улучшения приработки рабочие поверхности нижних колец нередко покрывают слоем олова или другого легкоистираемого материала.

Поршневой палец служит для шарнирного соединения поршня с шатуном и изготовляется пустотелым из высококачественной износоустойчивой стали. Внутренняя его поверхность цилиндрическая или коническо цилиндрическая.

Концы пальца размещают в отверстиях бобышек поршня, а середина проходит через отверстие в головке шатуна. Если пальцы свободно поворачиваются и в бобышках, и в головке шатуна, то они называются плавающими. Такое соединение имеет наибольшее распространение, поскольку при перемещении поршня с шатуном вся поверхность плавающего пальца является рабочей, что уменьшает износ и возможность заедания.

В некоторых двигателях палец может неподвижно закрепляться и головке шатуна и длина его меньше диаметра поршня. Для ограничения осевых перемещений пальца и исключения повреждений стенок цилиндра палец закрепляют стопорными кольцами, устанавливаемыми в канавки бобышек торцевыми заглушками, вставляемыми в бобышки и стопорным кольцом, размещенным в проточках пальца и верхней головки шатуна.

Смазку поршневого пальца осуществляют через сверления в стержне или прорези в верхней головке шатуна и масляные каналы в бобышках поршня.

Шатун служит для соединения поршня с коленчатым валом. При работе двигателя шатун при рабочем ходе передает усилие от поршня к коленчатому валу, а при остальных тактах обеспечивает перемещение поршня в цилиндре. При помощи кривошипно-шатунного механизма возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.

Шатун состоит из верхней и нижней головки и соединяющего их стержня:

верхняя головка неразъемная и служит для установки поршневого пальца, шарнирно соединяющего поршень с шатуном. Для уменьшения трения и износа в нее запрессовывают одну или две бронзовые втулки;

нижняя головка у многих двигателей выполняется составной с прямым (90°) или косым (30 — 60°) относительно оси стержня шатуна разъемом. Плоскость разъема может быть гладкой или иметь шлицевой замок. Косой разъем облегчает пропуск поршня с шатуном через цилиндр, а также соединение шатуна с кривошипом коленчатого вала.

Съемная часть нижней головки шатуна — крышка. Она крепится к стержню двумя болтами, которые имеют гайки или ввертываются в тело шатуна и надежно стопорятся после затяжки.

В нижней головке шатуна установлены стальные тонкостенные вкладыши (верхний и нижний), с тонким слоем 0,1 — 0,9 мм анфрикционного сплава. Вкладыши шатунных подшипников в дизельных двигателях тракторов ТДТ-55А и ТТ-4 изготовляют из малоуглеродистой стали, покрытой специальными алюминиевыми сплавами, а в двигателях трактора К-703 — свинцовистой бронзой. Вкладыши выполняют функцию подшипника скольжения и удерживаются в шатуне и в крышке плотной посадкой и наличием у них усиков, входящих в соответствующие выточки в шатуне и крышке.

Стержень шатуна имеет обычно двутавровое сечение, расширяющееся к нижней головке, обтекаемую форму и плавные переходы к головкам. У некоторых шатунов в стержне выполняют канал для подвода под давлением масла к поршневому пальцу.

При работе двигателя на шатун действуют силы давления газов и силы инерции, которые сжимают, растягивают и изгибают шатун в продольном и поперечном направлениях. Поэтому его форма, конструкция и материал должны обеспечивать прочность, жесткость и легкость. Шатуны изготовляют из высококачественных углеродистых и легированных сталей штамповкой нагретых заготовок с последующей механической и термической обработкой.

Для обеспечения хорошей уравновешенности двигателя различие в массе отдельных шатунов и комплектов шатунно-поршневой группы должно быть минимальным. Для правильной сборки поршня с шатуном и установки их в двигатель на нижней головке шатуна и ее крышке выбивают порядковый номер цилиндра, для которого предназначен шатун, а также другие метки.

Комплектование и порядок сборки шатунно-поршневой группы двигателя.

Детали ШПГ изготавливают по высокому классу точности. Сопряжения их имеют узкие пределы допустимых зазоров, что требует малого поля допуска на изготовление, что экономически нецелесообразно, поэтому детали ШПГ изготавливают с более широкими допусками и разбивают на три группы. Соединением деталей одной и той же группы (селективная сборка) добиваются заданных значений зазоров.

Кроме этого, детали ШПГ работают в условиях высоких скоростей и значительных знакопеременных нагрузок, поэтому несбалансированность движущихся деталей приводит к ускоренному аварийному износу и возможному отказу. Чтобы обеспечить динамическую сбалансированность кривошипно-шатунного механизма, поршни и шатуны одного комплекта подбирают по массе. Разница в массе шатунов различных двигателей обычно допускается в пределах 8—15 г, а разница в массе поршней не должна превышать 10 г.

Обозначение размерной группы и веса деталей приводится непосредственно на деталях (табл. 4.39). Вместо полной массы на деталях некоторых марок двигателей нанесены 2—3 цифры, обозначающие соответственно сотни, десятки, единицы граммов.

Подбор поршневых колец осуществляют по канавкам поршня и зазору в стыке. В зависимости от марки двигателя зазоры бывают величиной 0,03—0,25 мм. Верхнее компрессионное кольцо ставят с большим зазором. Величину зазора проверяют щупом. Правильно подобранное кольцо-должно свободно перемещаться в канавках и утопать под действием собственного веса. Зазор в замке проверяется-постановкой кольца в гильзу и последующим измерением.

Сборка шатунно-поршневой группы

1. Так как палец вставляется в верхнюю головку шатуна с натягом, нагрейте шатун до 240° С для расширения его головки. Для этого шатуны поместите в электропечь, направляя верхние головки шатунов внутрь печи.

2. В печь, уже нагретую до 240° С, шатуны помещают на 15 мин.

3. Для правильного соединения пальца с шатуном, запрессовывайте палец как можно скорее, так как шатун охлаждается быстро и после охлаждения нельзя будет изменить положение пальца.

4. Палец 2 заранее приготовьте к сборке, надев его на валик 1 приспособления А.60325, установив на конце этого валика направляющую 3 и закрепив ее винтом 4. Винт затягивайте неплотно, чтобы не произошло заклинивания при расширении пальца от контакта с нагретым шатуном.

5. Извлеченный из печи шатун быстро зажмите в тисках. Наденьте поршень на шатун, следя, чтобы отверстие под палец совпадало с отверстием верхней головки шатуна.

6. Приспособлением А.60325 закрепленный поршневой палец 2 протолкните в отверстие поршня и в верхнюю головку шатуна так, чтобы заплечник приспособления соприкасался с поршнем (1 – приспособление А.60325). Во время этой операции поршень должен прижиматься бобышкой к верхней головке шатуна в направлении запрессовки пальца (показано стрелкой). Таким образом палец займет правильное положение.

7. После охлаждения шатуна смажьте палец маслом для двигателя через отверстия в бобышках поршня.

8. При установке поршневых колец их замки располагайте через 120°. Кольца устанавливайте так, чтобы выточка на наружной поверхности второго (скребкового) компрессионного кольца была обращена вниз, а фаски на наружной поверхности маслосъемного кольца были обращены вверх.

9. Шатун обрабатывается вместе с крышкой, поэтому крышки шатунов не взаимозаменяемы. Чтобы их не перепутать при сборке, на шатуне и соответствующей ему крышке клеймится номер цилиндра, в который они устанавливаются. При сборке цифры на шатуне и крышке должны находиться с одной стороны.

Дата добавления: 2015-09-10 ; просмотров: 111 | Нарушение авторских прав

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector