Из каких частей состоит поршень: Устройство поршня

Поршневая группа: поршень

Поршневую группу образует поршень в сборе с комплектом уплотняющих колец, поршневым пальцем и деталями его крепления. Назначение поршневой группы состоит в том, чтобы: 1) воспринимать давления газов и через шатун передавать эти давления на коленчатый вал двигателя; 2) уплотнять надпоршневую полость цилиндра как от прорыва газов в картер, так и от излишнего проникновения в нее смазочного масла. Функции уплотнения, выполняемые поршневой группой, имеют большое значение для нормальной работы поршневых двигателей. О техническом состоянии двигателя судят по уплотняющей способности поршневой группы. Например, в автомобильных двигателях не допускается, чтобы расход масла из-за угара его вследствие избыточного проникновения (подсоса) в камеру сгорания превышал 3% от расхода топлива. При выгорании масла наблюдается повышенная дымность отработавших газов и двигатели снимаются с эксплуатации вне зависимости от удовлетворительности мощностных и других его показателей. Поршневая группа работает в сложных температурных условиях с циклическими резко изменяющимися нагрузками при ограниченной смазке и недостаточном теплоотводе вследствие трудностей охлаждения. Поэтому детали поршневой группы имеют наиболее высокую тепловую напряженность, что обязательно учитывается при выборе их конструкции и материала. Элементы поршневой группы обычно разрабатывают с учетом назначения и типа двигателей (стационарные, транспортные, форсированные, двухтактные двигатели, дизели и т. д.), но общее их устройство в двигателях тронкового типа остается сходным. Поршни. Поршень состоит из двух основных частей: головки I и направляющей части II (рис. 1, а).   Рисунок 1 Направляющую (тронковую) часть обычно называют юбкой поршня. С внутренней стороны она имеет приливы — бобышки 8, 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 весу в случаях, если вес поршня после обработки превышает норму, принятую для данного двигателя. В зоне выхода отверстий под поршневой палец на внешних стенках юбки 11 делают местные углубления 4, вследствие чего стенки этих зон не соприкасаются со стенками цилиндра и не трутся о них, образуя так называемые холодильники. Юбка служит не только направляющей частью поршня, ее стенки воспринимают также силы бокового давления N6, что увеличивает силу их трения о стенки цилиндра и повышает нагрев поршня и цилиндра. Для обеспечения свободного перемещения поршня в цилиндре прогретого и нагруженного двигателя между направляющей его частью (юбкой) и стенками цилиндра предусматривают зазор. Величина этого зазора определяется из условий линейного расширения материала поршня и цилиндра при нормальном тепловом состоянии двигателя. Перегрев поршня опасен, так как приводит к захватыванию и даже к аварийному заклиниванию его в цилиндре. Опыт свидетельствует, что излишне большие зазоры между поршнем и стенками цилиндра тоже не желательны, поскольку это ухудшает уплотняющие свойства поршневой группы и вызывает стуки поршня о стенки цилиндра. Работа автомобильного двигателя со стуками поршней не допускается. Головка поршня имеет днище 1 и несет уплотняющие поршневые кольца, которые размещают на боковых ее стенках 11 в канавках 2, разделяемых друг от друга перемычками 12. Нижняя канавка снабжается дренажными отверстиями 3, через которые со стенок цилиндра 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. Поршни изготовляют с несколькими рядами дренажных отверстий, располагая их под поршневыми кольцами, а также рядом с ними на специально проточенных поясках (лысках). Днище головки поршня является одной из стенок камеры сгорания и воспринимает поэтому большие давления газов, омывается открытым пламенем и раскаленными до температуры 1500—2500°С газами. Для увеличения прочности днища и повышения общей жесткости головки ее боковые стенки 11 снабжают массивными ребрами 13, связывающими стенки и днище с бобышками 8. Ореб-ряют иногда и днище, но чаще всего оно выполняется гладким, с переменным сечением, постепенно утолщающимся к периферии, как показано на рис. 1, а. При таком сечении улучшается тепло-отвод от днища и уменьшается температура его нагрева. Высокий нагрев днища вообще нежелателен, так как это ухудшает весовое наполнение цилиндров и приводит к снижению мощности двигателя из-за повышенного подогрева свежего заряда от соприкосновения с чрезмерно горячей поверхностью днища. В карбюраторных двигателях возможны при этом преждевременные вспышки и появление разрушительного детонационного сгорания. Днища поршней в двигателях автомобильного, тракторного и мотоциклетного классов изготовляются плоскими, выпуклыми, вогнутыми и фигурными (см. рис. 1, а, г—к). Форма их выбирается с учетом типа двигателя, камеры сгорания, принятого смесеобразования и технологии изготовления поршней. Самой простой и технологически целесообразной является плоская форма днища (см. рис. 1, а). Такая форма находит применение в различных двигателях и особенно широко используется в автомобильных и тракторных двигателях, в которых камера сгорания, или основной ее объем, располагается в головке цилиндра. Плоские днища имеют относительно малую поверхность соприкосновения с раскаленными газами, что положительно сказывается на их тепловой напряженности. Сравнительно несложную геометрическую форму имеют также выпуклые и вогнутые днища (см. рис. 1, г, д). Выпуклая форма придает днищу большую жесткость и уменьшает возможное нагаро-образование (масло, проникающее в камеру сгорания, с выпуклого днища легко стекает, но выпуклое днище всегда бывает более горячим, чем плоское). Вогнутая форма днищ облегчает общую компоновку сферических камер сгорания, но создает благоприятные условия для повышенного нагарообразования. Масло, проникающее в камеру сгорания, накапливается здесь в наиболее горячей центральной зоне днища. Поэтому в четырехтактных двигателях выпуклые и особенно вогнутые днища находят ограниченное применение. Однако в двухтактных двигателях с контурно-щелевой, продувкой, где выпуклые и вогнутые формы днищ облегчают организацию продувки цилиндров, они широко используются. В двухтактных двигателях используются также и фигурные днища с козырьками-отражателями или дефлекторами (см. рис. 1, г), обеспечивающими заданное направление потоку горючей смеси при продувке цилиндров. Фигурные днища с различного рода вытеснителями (см. рис. 1, ж) применяют и в четырехтактных карбюраторных двигателях. При необходимости днища с вытеснителями легко позволяют видоизменять или уменьшать камеру сгорания. С этой целью применяют иногда и выпуклые днища, как, например, в двигателе МЗМА-412. В последнее время для автомобильных карбюраторных двигателей стали применять фигурные днища, позволяющие полностью или частично размещать камеру сгорания в головке поршня (см. рис 1, з). Карбюраторные двигатели с камерой сгорания в поршне обладают хорошими показателями и являются перспективными. Поршни автомобильных и тракторных дизелей в зависимости от принятого смесеобразования строят как с плоскими, так и с фигурными днищами. Часто днищу придают форму (см. рис. 1, и), соответствующую форме факелов топлива, распыли-ваемого через многодырчатую форсунку, расположенную в центре камеры сгорания. Широко распространены фигурные днища, форма которых предопределяется принятой для дизеля камерой сгорания с частичным или полным размещением ее в головке поршня. На рис. 1, к в качестве примера показана камера сгорания ЦНИДИ (Центральный научно-исследовательский дизельный институт, г. Ленинград), 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 ее Dr всегда делают меньше диаметра юбки Dю. У поршней автомобильных двигателей эта разница составляет в среднем 0,5 мм. Боковым стенкам головки придают форму цилиндра или усеченного конуса с малым основанием у днища или же выполняют их ступенчатыми. Размеры при этом выбирают так, чтобы стенки головки 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. В некоторых конструкциях на стенках головки делают проточку 14, изменяющую направление теплового потока у верхнего поршневого кольца. На днище поршня иногда делают технологическое центровочное отверстие 15, для размещения которого при отсутствии оребрения предусматривают специальный прилив. Если центровка днища не предусмотрена конструкцией, то поршень при обработке на станках крепят с использованием отверстий 9 в бобышках. Базовой поверхностью в обоих случаях является точно обработанный буртик 6 или просто поясок 18, растачиваемый непосредственно в стенках 7 юбки (см. рис. 1, б). Для этих же целей бобышки часто снабжаются приливами 16 и технологическими отверстиями 19 (см. рис. 1, в). При отсутствии буртика 6 подгонка поршней по весу осуществляется за счет снятия металла с торцов 17 приливов 16 на бобышках. Поршневая группа совершает возвратно-поступательное движение, вследствие чего подвергается воздействию сил инерции. Опытами и расчетами установлено, что максимальная величина сил инерции на больших скоростных режимах работы составляет значительную долю от газовых сил. Таким образом, на поршень действует комплекс различных силовых и тепловых нагрузок в условиях, неблагоприятных для смазки и охлаждения. 3 н/м3), что приводит к переутяжелению изготовленных из него поршней. В связи с этим область применения чугунных поршней ограничивается сравнительно тихоходными двигателями, где силы инерции возвратно движущихся масс не превосходят одной шестой от силы давления газа на днище поршня. Чугун имеет еще и низкую теплопроводность, поэтому нагрев днища у чугунных поршней достигает 350÷400°С. Такой нагрев нежелателен особенно в карбюраторных двигателях, поскольку это служит причиной возникновения детонации. Указанные недостатки чугунных поршней в определенной мере присущи и стальным поршням. Однако стенки стальных поршней значительно тоньше стенок чугунных поршней, но сложность отливки удорожает их производство. Стальные поршни не получили распространения в автомобилестроении. Потеряли практическую ценность и поршни из магниевых сплавов, основу которых составляет магнии, сплавленный с 5—10% алюминия. Такие сплавы отличаются малым удельным весом (1,8 г/см3, или 1,8-10^3 н/м3), но не обладают нужной прочностью. Подавляющее большинство быстроходных карбюраторных двигателей и дизелей автомобильного типа снабжается поршнями, изготовленными из алюминиевых сплавов. Основу их составляет алюминий, сплавленный с медью (6—12%) или кремнием (до 23%). В зависимости от марки алюминиевые поршневые сплавы содержат в небольших (1,0—2,5%) количествах никель, железо, магний, а иногда до 0,5% титана. Особенно широко применяют теперь силумины — алюминиевые сплавы, содержащие примерно 13% кремния. Внедряются сплавы с 20 — 22% кремния. Большим достоинством алюминиевых поршневых сплавов является то, что они примерно в 2,6 раза легче чугуна, обладают в 3—4 раза большей теплопроводностью и хорошими антифрикционными свойствами. Благодаря этому вес изготовленных из этих сплавов гак называемых алюминиевых поршней, как минимум, на 30% бывает легче чугунных, хотя стенки их по соображениям прочности делаются толще последних. Нагрев днища алюминиевых поршней обычно не превышает 250°С, что способствует лучшему наполнению цилиндров и в карбюраторных двигателях позволяет несколько увеличивать степень сжатия при работе на данном сорте топлива. Поэтому мощностные и экономические показатели двигателей при переходе на алюминиевые поршни улучшаются. Появляется возможность форсирования двигателей с целью повышения их мощности путем увеличения числа оборотов коленчатого вала. Недостатками алюминиевых поршневых сплавов являются: большой коэффициент линейного расширения (примерно в 2 раза больший, чем у чугуна), значительное уменьшение механической прочности при нагреве (нагрев до температуры 300°С снижает их прочность на 50—55% против 10% у чугуна) и сравнительно малая износостойкость. Однако современные методы производства и конструкции алюминиевых поршней позволяют использовать алюминиевые сплавы для поршней любых быстроходных автомобильных двигателей. Необходимое повышение механической прочности и износостойкости поршней из алюминиевых сплавов в зависимости от состава последних в определенной мере достигается путем одно- или многоступенчатой термической обработки. Например, в течение 12— 14 часов поршни выдерживают в нагревательной печи при температуре 175—200°С (близкой к рабочей). После завершения такого искусственного старения твердость поршней с 80 единиц по Бринеллю повышается до НВ 110—120 и резко увеличивается их долговечность. Недопустимые для нормальной работы поршневой группы большие зазоры между стенками цилиндра и юбкой алюминиевого поршня, обусловливаемые высоким коэффициентом линейного расширения алюминиевых сплавов, устраняются применением рациональной конструкции для элементов поршня. Опыт показывает, что правильно спроектированные алюминиевые поршни могут работать с очень малыми зазорами, не вызывая стука даже в холодном состоянии. Достигается это с помощью компенсационных прорезей или вставок, которыми снабжают стенки юбки, приданием юбке овальной или овально-конусной формы, путем изолирования рабочей (направляющей) ее зоны от более горячей части поршня головки и принудительным охлаждением последней. В практике автомобилестроения часто применяют сразу несколько дополняющих друг друга мероприятий. Основными из них являются: 1) разрез юбки по всей ее длине (рис. 2, а). Такой разрез, как правило, делают косым так, что верхний и нижний участки его перекрываются. Косой разрез не оставляет следа на стенках цилиндра и позволяет разрезанным стенкам юбки при их нагреве сходиться (сближаться) за счет уменьшения ширины прорези, обеспечивая тем самым свободное перемещение горячего поршня в цилиндре. Чтобы увеличить пружинящие свойства разрезанных стенок и уменьшить температуру их нагрева, юбка в этой зоне отделяется от головки широкой горизонтальной прорезью, которая обычно проходит по канавке нижнего поршневого кольца, как показано на рис. 2, а. Горизонтальная прорезь в данном случае является одновременно изолирующей, защищающей юбку от теплового потока, идущего со стороны более горячей головки, и дренажной, позволяющей отводить масло со стенок цилиндра.   Рисунок 2 Юбка с разрезом на всю ее длину выполняется цилиндрической а ширину прорези выбирают так, чтобы полностью исключалась возможность захватывания горячего поршня в цилиндре. Рассмотренный метод несколько снижает жесткость поршня и пригоден только для карбюраторных двигателей. Он используется в известном отечественном двигателе ЗИЛ-120, где тепловые зазоры между поршнем и цилиндром составляют 0,08—0,10 мм. Поршни с полностью разрезанной юбкой устанавливаются в цилиндр так, чтобы разрезанная сторона юбки не нагружалась боковыми силами при рабочем ходе; 2) разрез юбки не на полную ее длину, а в виде Т- и П-образных прорезей (рис. 2, б, в). Такие прорези сочетаются с овальной формой юбки. Величина овала составляет 0,3—0,5 мм, причем большая ось его располагается перпендикулярно к оси поршневого пальца как показано на рис. 2. Вследствие этого юбка соприкасается со стенками цилиндра только в плоскости качания шатуна узкими полосками и при нагреве может свободно расширяться в обе стороны по оси поршневого пальца, увеличивая зону своего контакта с цилиндром. В поршнях с Т- и П-образными разрезами изолирующие горизонтальные прорези между юбкой и головкой делают с обеих сторон бобышек, поэтому тепловой поток от головки направляется непосредственно на бобышки и не оказывает интенсивного влияния на нагрев стенок юбки в зоне их контакта с цилиндром. Эти виды прорезей придают юбке пружинящие свойства, облегчая этим деформацию ее стенок. Чтобы не допустить появление трещин на концах прорезей в связи с деформацией стенок, их засверливают, как показано на рис. 2. Поршни с овальной, частично разрезанной юбкой обладают достаточной прочностью и обеспечивают удовлетворительную работу поршневой группы автомобильных двигателей с очень малыми тепловыми зазорами, составляющими в среднем 0,02—0,03 мм. Часто юбке таких поршней придают не только овальную, но и конусную форму, располагая большой диаметр усеченного конуса по нижней кромке юбки. Величина конусности составляет примерно 0,05 мм; 3) компенсационные вставки, ограничивающие тепловое расширение юбки в плоскости качания шатуна (рис. 2, г, д, е). Вставки применяются различной конструкции, но чаще всего они представляют собой пластины инварные или стальные, связывающие стенки юбки с бобышками поршня. Чтобы уменьшить при этом температуру нагрева юбки, последняя с двух сторон бобышек отделяется от головки поперечными изолирующими прорезями. Инварные вставки, содержащие около 35% никеля, имеют весьма низкий коэффициент линейного расширения (в 10—11 раз меньший, чем у алюминиевых поршневых сплавов). С их помощью зазор между юбкой поршня и стенками цилиндра практически удается сохранять неизменным как в холодном, так и прогретом состоянии двигателя. Поршни с ииварными вставками обычно имеют развитые- холодильники и свободно расширяются только в направлениях оси поршневого пальца (см. рис. 2, д), не изменяя рассматриваемого зазора. В настоящее время широко применяют более дешевые вставки из нелегированной стали, которые заливаются в бобышки так, что вместе с тонким слоем основного алюминиевого сплава поршня они образуют биметаллические пары (см. рис. 2, г). Вследствие разности коэффициентов линейного расширения стали и алюминиевого сплава при нагреве таких стенок они деформируются и придают юбке овальную форму, изгибаясь наружу в разные стороны по оси поршневого пальца, т. е. в сторону развитых холодильников. Такие поршни называются «автотермик». Они обладают хорошими эксплуатационными качествами, имеют повышенную прочность и жесткость, поэтому могут использоваться даже в дизелях. Компенсационные вставки обеспечивают удовлетворительна ю работу поршневой группы с зазорами менее 0,02 мм. Иногда компенсационные вставки выполняются также в виде различных стальных колец, которые заливаются в верхнюю часть юбки, как показано на рис. 2, е. Чтобы исключить ошибки при установке поршня в цилиндр, на одной из его бобышек отливают метку-надпись «назад», т. е. эта бобышка должна быть расположена со стороны маховика двигателя. Иногда для этой цели используется стрелка-указатель. Цилиндрическая головка поршня с плоским днищем снабжена тремя канавками под поршневые кольца, причем в нижней канавке сделаны дренажные отверстия, а поперечные изолирующие прорези размещены под этой поршневой канавкой. Юбку поршня изготовляют с овальностью 0,36 мм и конусностью в пределах 0,013— 0,038 мм. По цилиндрам поршни подбираются с зазором 0,012— 0,024 мм. Правильность подбора зазора проверяется ленточным щупом с размерами 0,05 X 13 мм, который устанавливают под углом 90° к оси поршневого пальца (при снятых поршневых кольцах). Поршни дизелей работают с большей, чем в карбюраторных двигателях, механической и тепловой напряженностью, поэтому им придают форму, обеспечивающую возможно высокую прочность и жесткость. Они изготовляются сравнительно толстостенными литыми или штампованными (Штампованные или кованые поршни из легких сплавов бывают прочнее соответствующих литых и предпочтительно применяются в форсированных дизелях) со сплошной юбкой, т. е. с юбкой, не имеющей разрезов, прерывающих тепловые потоки и облегчающих деформацию стенок. Вследствие этого юбка всегда имеет повышенную температуру нагрева, что вынуждает устанавливать поршни в цилиндры с довольно большими зазорами. Для уменьшения этих зазоров юбку выполняют овальной или овально-конусной конструкции. В отдельных случаях днище и стенки головки поршня для уменьшения их нагрева дополнительно охлаждают струйкой масла, которое через форсунку, расположенную в головке шатуна, подастся на внутренние стенки головки. Следовательно, поршни из легких сплавов с перазрезной (сплошной) юбкой, хотя и обладают повышенной прочностью и жесткостью, но обеспечивают удовлетворительную работу поршневой группы с зазорами, в 5—10 раз превышающими зазоры, которые в сопоставимых условиях допускаются для овально-конусных юбок с компенсационными прорезями и вставками.   Источник: Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Двигатели внутреннего сгорания, 1971 г. Newer news items: Older news items:

Костромской завод автокомпонентов – Рейс.РФ

Компоненты для моторов выпускают такие известные фирмы, как Kolbenschmidt, Federal Mogul, Mahle, Nural,Glyco, АЕ. Между тем и в России есть производители, которые предлагают сопоставимую по качеству продукцию, но за меньшую цену. Один из них – Костромской завод автокомпонентов, или как он назывался со дня своего рождения, завод «Мотордеталь»

Срок службы автомобильного мотора во многом зависит от совокупности зазоров в подшипниках скольжения – между вкладышами и коленвалом, между опорными втулками и распредвалом, а также – от состояния цилиндро-поршневой группы. Хорошая компрессия обеспечивает двигателю хорошую мощность, высокую экономичность, легкий запуск. Именно хорошая ЦПГ надолго сохраняет в хорошо сконструированном двигателе хорошую компрессию, но при условии эксплуатации автомобиля на хороших маслах и с хорошим воздушным фильтром. В двигателе должно быть как можно больше хорошего.
Какой производитель не делал бы поршневую группу, она все равно состоит из основных деталей комплекта «поршень–гильза–кольца». А вот разница в качестве ЦПГ и, соответственно, в ресурсе двигателя складывается из мельчайших технологических нюансов. Не каждому заводу по силам такое внимание к мелочам.

Поршни

У компании «Мотордеталь» есть свой небольшой научно-технический центр, занимающийся адаптацией технологий, предоставленных партнером – германской компанией Kolbenschmidt, а также разработкой своих оригинальных сплавов для поршней и гильз, покрытий для них, «привязкой» разработок к конкретным двигателям. Часть сплавов для поршней являются лицензионными, но есть и разработанные специалистами завода «Мотордеталь». Чем больше кремния содержит алюминиевый сплав, тем меньше его коэффициент термического расширения, тем выше и износостойкость отлитой детали. К примеру, для поршней некоторых двигателей в Костроме применяют не эвтектический сплав АК 12, а заэвтектические сплавы АК18 и АК21. Причем применяя современные сплавы для поршней, нет необходимости заливать в них для «лучшей формы» терморегулирующие вставки, как это делалось, например, для «вазовских» или двигателей Ульяновского моторного завода. Поршень без стальной вставки получается легче, более однородной структуры. Оборотная сторона применения высококремнистых сплавов – сложность механической обработки. Не всякий резец пригоден для таких сплавов, времени и электроэнергии на каждую операцию уходит больше, но это уже проблема изготовителя поршневой группы. Поэтому для изготовления современной, высококачественной ЦПГ нужны хорошие станки, хороший режущий инструмент и неизбежна модернизация производства. Фактически на протяжении последних пятнадцати лет, из года в год, «Мотордеталь» обновляет оборудование и переводит производство на современные технологии. Литье поршней для бензиновых моторов диаметром от 76 до 105 мм идет на автоматической линии с импортным оборудованием – его поставили итальянские компании Ergo и Costaka. Между тем осваивать производство новой номенклатуры поршней для двигателей иномарок – сложно и недешево. Дорогостоящая специализированная оснастка нужна именно для отливки заготовки в металлическую форму – кокиль. Кроме того, и для обработки поршня оборудование получается сложнее и дороже, чем для гильзы.
Одна из самых изнашиваемых зон на поршне – канавка под верхнее поршневое кольцо. Обычно для увеличения ресурса на поршнях высокофорсированных дизелей (КАМАЗ, ЯМЗ, ММЗ и двигатели иномарок) в форму для отливки устанавливается износостойкая нирезистовая вставка (из жаропрочного чугуна), в которой после обработки и формируется более стойкая к износу канавка. Тем самым обеспечивается стабильность торцевого зазора сопряжения кольцо–канавка поршня, при хороших кольцах сокращается расход масла на угар. Нирезистовая вставка применяется для двигателей КАМАЗ всех поколений, для семейства V-образных двигателей ЯМЗ, для высокофорсированных версий минских моторов ММЗ Д-260 и ММЗ Д-245. Для низкофорсированных дизелей нирезистовую вставку не используют: в основном это тракторные «атмосферные» ММЗ Д-240, Д-65 и некоторые другие моторы. Такая поршневая идет в том числе и на вторичный рынок – для ремонта двигателей. В 2010 году на «Мотордетали» запустили японскую линию Takisawa по производству нирезистовых вставок. Их делают в Костроме из так называемой маслоты центробежного литья – получается этакая чугунная труба, которую потом разрезают на кольца, обрабатывают в требуемые размеры.
В отлитых заготовках поршней важно четко отслеживать микро- и макроструктуру сплава, его химсостав, твердость и отсутствие пористости. Для этого у нескольких отливок из партии вырезают «пробники» сплава (их называют темплетами) и затем отправляют в лабораторию. У поршней с нирезистовой вставкой проверяют, и насколько качественно залито это чугунное кольцо.
После литейки поршни поступают в шахтные газовые печи на термообработку, для снятия напряжений, кроме того, после этой операции увеличивается твердость алюминиевого сплава. Печи – немаленькие, высотой 5 метров, в каждую вертикально загружают пять стальных «корзин», доверху заполненных поршнями.
Самые современные обрабатывающие линии в Костроме – для поршней бензиновых двигателей-иномарок, сборку которых организовали в России. Это моторное производство Renault и Nissan в Тольятти, Volkswagen в Калуге и Ford – в Елабуге. Здесь «Мотордеталь» стала первой компанией в России, которая реализовала локализацию деталей двигателей для иномарок – выиграли сложный тендер. Сегодня эти поршни уже поставляются на конвейеры моторных заводов. Теперь «Мотордеталь» занимается совершенствованием производства деталей для дизельных двигателей, доводит технологии до жестких европейских стандартов. Геометрию обработанного поршня контролируют по нескольким десяткам точек, затем опять идет контроль пористости металла. Несколько раз в смену с каждого обрабатывающего центра один из готовых поршней подвергают микрометрированию – теперь уже анализируют получившийся размер. Это позволяет отследить изменения настройки оборудования, своевременно подрегулировать его.
Интересно, что не на все модели и марки двигателей поршни изготавливают вплоть до последней операции – укладки в упаковочную коробку. К примеру, для Ульяновского моторного завода на двигатели ­УМЗ-421 поставляют заготовки: с формированием базовых поверхностей под дальнейшую обработку – с «черновой» расточкой юбки и днища. Все остальное делают уже в Ульяновске.
Среди обрабатывающих линий есть и «роботы» известной компании Kuka. Часто оборудование Kuka используется как сварочные «роботы» при производстве автомобильных кузовов и кабин. В Костроме им доверены монотонные операции по обрезке литников, а также загрузка и выгрузка.
Компания «Мотордеталь» была одной из первых в России, кто начал наносить антифрикционное полимерно-графитное покрытие на юбку поршня. Не знаю кому как, но мне костромские поршни с черненой юбкой впервые попались на глаза где-то в начале 2000-х годов. Уже и не припомнить, то ли это были поршни для ВАЗ, то ли для ЗМЗ. Кстати и тогда (что было объяснимо), и сейчас (что уже удивляет) находятся продавцы в магазинах запчастей или специалисты сервисных центров, которые называют это покрытие «тефлоном». Видимо, по аналогии с той сковородой, на которой жена жарит яичницу и котлеты… На самом деле дюпоновский тефлон это наш Фторопласт-4, и они не имеют никакого отношения к патентованным покрытиям для поршней. А если судить по названиям Molykote и Molydag, то там должен быть антифрикционный материал – дисульфид молибдена. Однако это графитное покрытие. Сейчас у «Мотордетали» все поршни – и для бензиновых двигателей, и для дизелей – идут с черненой юбкой. Наносится покрытие на специальном автомате методом трафаретной печати, обеспечивающей заданную толщину покрытия до микронной точности.
Причем теперь в Костроме вышли на более высокий технологический уровень: в России покрытия Molykote и Molydag на поршни теперь не наносит только ленивый, а новое – NanofriKS, разработанное компанией Kolbenschmidt (обратите внимание на буквы KS в обозначении покрытия), есть только у «Мотордетали». Как говорят на заводе, этот инновационный состав сокращает коэффициент сухого трения более чем на 50% по сравнению с ранее используемыми покрытиями и, следовательно – износ в пятне контакта. Тем самым повышается механический КПД двигателя, улучшается экономичность, исключается вероятность повреждения поршня при запуске мотора в морозы и «прихватывания» при кратковременном перегреве, улучшается приработка поверхностей.
Новая финишная технология для поршня – создание на поверхностях трения пористой структуры, в которой удерживается масло. Для этого поршень с полным погружением фосфатируют в особых ваннах, обтравливая его фосфатами железа, марганца, цинка и кадмия. Образуются два слоя: первый – эластичный, при этом прочно связанный с основным металлом поршня, и второй – кристаллический, но твердый. В результате на 30% снижается трение, в 10 раз повышается коррозионная стойкость, которая важна для жарового пояса и днища поршня, а маслоемкость увеличивается в 3-4 раза. Из-за того что алюминий при фосфатировании становится темно-серым, костромским поршням, изготовленным по этой уникальной для России технологии, дали название Black Edition. Кроме того, есть еще одно передовое технологическое решение – анодирование канавки верхнего компрессионного кольца. Если для поршней дизелей в канавке верхнего поршневого кольца используется износостойкая нирезистовая вставка, то для менее форсированных двигателей и для бензиновых моторов в этой части поршня применяют анодирование. Это электрохимическое покрытие серого цвета, которое тоже очень прочно держится на алюминии. Известно, что оксид алюминия обладает почти в 3 раза более высокой твердостью по сравнению с поверхностью, не подверженной анодному оксидированию. Благодаря этому износостойкость канавки под верхнее компрессионное кольцо увеличивается в 1,5-2 раза.

Поршни современных двигателей / Ремонт двигателей

Не будет преувеличением сказать, что поршень — наиболее ответственная и специфичная деталь в современном двигателе. Он должен быть легким и прочным, способным выдерживать значительные механические нагрузки и тепловые удары, а кроме того, обладать высокой износостойкостью рабочих поверхностей, низким трением при минимально возможном зазоре в цилиндре.

Последнее требование особенно важно для хорошей герметичности, возможности избежать прорыва газов из камеры сгорания в картер и поступления масла в обратном направлении. Иными словами — для минимального расхода масла с одновременным отсутствием шума (стука) поршня о стенки.

И это только часть проблем, которые приходится решать при конструировании и производстве поршней для конкретных двигателей. В целом получается, что поршень как бы концентрирует технические новшества, заложенные в конструкцию мотора. Тут можно перефразировать известное выражение древних: «Покажи мне только поршень, и я скажу, что это за двигатель».

Словом, разработка и изготовление современных поршней — задача особая. На Западе их производством давно занимаются не изготовители автомобилей, а специализированные фирмы. У них накоплен необходимый опыт и создана соответствующая техническая база, без чего невозможно получить надежный результат. В мире существует несколько фирм такого рода, но наибольшую известность по праву получила немецкая марка «Мале» (Mahle).

Фирма Mahle существует с 1920 года. Название она получила по фамилии своих основателей — братьев Мале. Затем последовали десятилетия непрерывного совершенствования, развития и роста. Сегодня Mahle — это целая группа специализированных компаний, которая так и именуется — Mahle Group. Так, производством поршней, цилиндров и блоков цилиндров занимается концерн Mahle GmbH, привлекший дочерние и долевые фирмы США, Мексики, Бразилии, Испании, Франции и Южной Кореи. Туда же входят известные фирмы Mondial Piston (Испания) и Konig KG GmbH (Австрия). Помимо этого, в группу Mahle входят компании, производящие детали двигателей, включая поршневые пальцы, клапаны и др., а также фильтры (в том числе известная фирма Knecht).

Фирма Mahle приобрела свою мировую известность в основном успехами в разработке и производстве поршней для двигателей всех типов — от маленьких мотоциклетных до мощных, в десятки тысяч киловатт, судовых дизелей. Особенности конструкции и технологии изготовления поршней, выпускавшихся фирмой Mahle, — это этапы развития не только самой фирмы, но и всего мирового моторостроения. Они интересны для всех любителей техники, но особенно для тех, кто так или иначе связан с ремонтом автомобильных двигателей.

Известно, что поршни автомобильных двигателей изготавливаются из легких алюминиевых сплавов. Однако не все знают, что именно Mahle первой в Европе освоила серийное производство поршней из сплава алюминия с кремнием (1926 г.). При этом специальные поршневые сплавы «Mahle 124» с 11-13% кремния (1933 г.) и «Mahle 138» с 17-19% кремния (1937 г.) стали классическими для производителей поршней и сегодня применяются не менее широко.

В 1935 году Mahle впервые начала выпуск поршней со специальным профилем наружной поверхности: вместо цилиндрической формы поршень приобрел овальную и бочкообразную. Такая конфигурация оптимальна, поскольку в реальных условиях овальный и бочкообразный поршень, нагреваясь неравномерно (температура днища, омываемого горячими газами, существенно больше температуры юбки, охлаждаемой при контакте со стенками цилиндра), принимает форму, близкую к цилиндрической. В то же время небольшое заужение нижней части юбки создает гидродинамический эффект (своего рода подъемную силу) при движении поршня вниз — он как бы всплывает на масляной пленке. Найденные формы позволили уменьшить зазор в цилиндре без опасности заклинивания, снизить шум двигателя и повысить долговечность цилиндропоршневой группы. Они сохранились и у поршней самых современных двигателей. Правда, у них вдобавок появился еще и микрорельеф (микроканавки на наружной поверхности глубиной порядка 5 мкм), создающий дополнительную подъемную силу при движении в цилиндре.

С 1926 года Mahle для компенсации теплового расширения поршней использует биметаллический эффект: стальные терморегулирующие вставки внутри поршня при нагревании препятствуют температурному расширению, позволяя держать малый зазор между поршнем и цилиндром. Эту же задачу решают и пазы в верхней части юбки поршня (в канавке маслосъемного кольца или под ней), которые препятствуют распространению тепла от верхней части поршня, нагретой горячими газами, в юбку. Из-за этого температура стенок юбки уменьшается, что также препятствует тепловому расширению поршня. Описанная комбинированная конструкция — со вставками и пазами — получила название Autothermik и успешно применялась фирмой Mahle с 1930 года для поршней многих автомобильных двигателей.

Схема только с пазами (без стальных вставок) хотя и позволяет несколько уменьшить массу поршня, но заметно уступает схеме Autothermik по тепловому расширению. В настоящее время она применяется редко, в основном на двигателях малого рабочего объема.

С ростом мощности и соответственно нагрузок на поршень от пазов на юбке вообще пришлось отказаться, поскольку они ощутимо ослабляют деталь. Поэтому с 1955 года как на бензиновых, так и на дизельных двигателях широко используется конструкция со стальными вставками без пазов, получившая название Autothermatik. Кстати, поршни такого типа имеют все вазовские двигатели.

Дальнейшее развитие порш-ней — конструкция Duotherm, применяемая в основном на бензиновых двигателях с 1970 года. Здесь «управление» тепловым расширением юбки осуществляется как с помощью биметаллического эффекта, так и расширением верхней части поршня. Вследствие этого схема Duotherm по тепловому расширению лучше предыдущих схем, но несколько уступает по прочности схеме Autothermatik.

В последние годы поршни без стальных вставок и пазов (с «жесткой» юбкой) снова оказались в центре внимания. Автомобильные двигатели последнего поколения, многие из которых имеют алюминиевый блок цилиндров, потребовали облегчения поршней без ухудшения их тепловых, прочностных и других эксплуатационных характеристик. Это оказалось возможным, если перейти на материалы с повышенным содержанием кремния (включая сплав «Mahle 244» с 23-26% кремния). Одновременно были разработаны более эффективные методы получения заготовок поршней, в частности вместо литья под давлением — штамповкой (ковкой) и «жидкой» штамповкой. В результате поршни двигателей последних моделей имеют достаточно простую форму, низкую массу, высокую прочность и износостойкость, обеспечивая при этом минимальный шум двигателя.

Особо следует остановиться на конструкции поршней для дизельных двигателей. Как известно, дизель характеризуется очень высокой степенью сжатия (до 22-24 против 9-10 у бензинового двигателя) и соответственно большими силовыми и тепловыми нагрузками на детали, включая поршень. Его совершенствование опять-таки хорошо иллюстрируется цепочкой разработок фирмы Mahle.

Еще в 1931 году Mahle впервые применила чугунную вставку канавки для верхнего кольца, что позволило заметно увеличить ресурс дизельного двигателя. Эта конструкция с успехом применяется и по сей день, хотя с 1974 года (а особенно в последнее время) для упрочнения верхней канавки все чаще применяют износостойкие покрытия.

Обычно такое покрытие имеет толщину 40 — 120 мкм и делается по всему днищу поршня с «заходом» в канавку верхнего кольца, одновременно защищая края днища поршня от перегрева. Покрытие представляет собой так называемое твердое анодирование, то есть термохимическое преобразование верхнего слоя алюминиевого сплава в твердую керамику (окись алюминия Al2O3). Кстати, подобное покрытие, но меньшей толщины (обычно 10 — 15 мкм), используют и на поршнях высокофорсированных бензиновых двигателей с наддувом. Здесь помимо уменьшения износа верхней канавки ставится цель защиты днища поршня от разрушения детонацией.

В поршнях современных дизелей с наддувом нередко применяют так называемое внутреннее охлаждение, которое уменьшает температуру днища на 30-80°С. Оно состоит в подаче масла из системы смазки через форсунку во внутреннюю кольцевую полость поршня, расположенную около пояса поршневых колец. Очевидно, что изготовление поршня с подобным кольцевым отверстием требует специальной технологии.

Кроме этих особенностей, в последних конструкциях автомобильных дизелей с непосредственным впрыском топлива в цилиндр, отличающихся очень высокой нагрузкой на поршень, появилась и другая особенность. В бобышках поршня здесь устанавливают бронзовые втулки в отверстия для поршневого пальца, а сам палец делают волнистым с плавным уменьшением диаметра на 10-40 мкм вблизи краев отверстий поршня и шатуна. Такие решения обеспечивают долговечность соединения поршня с пальцем там, где традиционные конструкции и материалы уже не работают.

Среди достижений фирмы, касающихся дизелей, нельзя не отметить поршни с армированием керамическими волокнами типа Liquostatik, а также поршни типа Ferrotherm, состоящие из двух частей — уплотняющей и направляющей. На подходе и другие новинки.

Большинство поршней традиционно покрывается тонким (порядка 5 мкм) слоем свинца, олова или цинка. Покрытие препятствует задиру юбки на нерасчетных режимах, например при запуске и прогреве, когда условия смазки ухудшены. В последние годы на юбку поршней стали наносить покрытие типа Grafal, которое представляет собой графит со специальным наполнителем, обеспечивающим прочное сцепление со стенкой юбки. Покрытие имеет толщину 15-30 мкм и существенно влияет на износостойкость поршня.

Для V-образных двигателей с алюминиевыми блоками цилиндров и их поршней фирма разработала специальные технологии и материалы. Так, поршни имеют покрытие типа Ferrostan (1975 г.), представляющее собой слой железа толщиной 12-20 мкм, покрытый сверху тонким (1-2 мкм) слоем олова. Блок цилиндров отливают по специальной технологии Silumal из алюминиевого сплава «Mahle 147» (17% кремния, 4% меди) с осаждением повышенного количества кремния вблизи цилиндров. После обработки поверхность цилиндров травят соляной кислотой, при этом алюминий «уходит» с поверхности и там остается чистый кремний. Таким образом, пара материалов в двигателях с такими блоками цилиндров как бы обратна привычной: «железный» поршень работает в «алюминиевом» цилиндре. Этим достигается исключительная износостойкость пары (в комплекте с хромированными поршневыми кольцами), а также низкий уровень шума из-за очень малого зазора в цилиндре (порядка 0,01 мм). Такие блоки теперь применяют самые именитые фирмы (V8 — «Мерседес», «Ауди», «Порше»; V12 — «Мерседес» и БМВ).

Следует упомянуть также успехи Mahle в создании специальных износостойких покрытий цилиндров, в частности Chromal (1951) и Nikasil (1967). Chromal — это хромовое покрытие толщиной 0,06-0,08 мм, осаждаемое электрохимическим способом на алюминиевый цилиндр. Nikasil состоит из никеля с включением мелких (размером около 3 мкм) частиц карбида кремния; такое покрытие имеет наивысшую износостойкость. Это определило использование алюминиевых гильз цилиндров с покрытием Nikasil для двигателей гоночных автомобилей.

Здесь уместно заметить, что Mahle — основной производитель поршней и гильз цилиндров для автомобилей «Формулы 1» (F1). Подавляющее большинство команд, включая Феррари, Вильямс — Рено, Бенеттон-Рено, МакЛарен — Мерседес и другие, использует именно эти комплектующие. Поршень двигателя F1 должен оставаться работоспособным при частоте вращения до 17000 мин-1, поэтому он отличается предельно низкой массой и малой высотой, изготавливается «жидкой» штамповкой и имеет, как правило, внутреннее охлаждение, причем на последних модификациях используют только два поршневых кольца.

Сегодня фирма Mahle выпускает поршневые группы (комплекты «поршень — поршневые кольца — поршневой палец») для подавляющего большинства моделей и модификаций автомобилей европейского производства. Перечень марок впечатляет: «Мерседес», БМВ, «Фольксваген», «Ауди», «Опель», «Рено», «Пежо», «Ситроен», «Фиат» и многие другие. Эта продукция Mahle идет как для конвейерной сборки, так и в запасные части. Достаточно велика номенклатура поршней и для двигателей японских машин. Не забыты российские потребители: фирмой Mahle освоены и уже продаются на нашем рынке поршневые группы и кольца для двигателей ВАЗ и ГАЗ.

Несмотря на огромную массу выпускаемых деталей (в последние годы к ним прибавились поршневые кольца и подшипники коленчатых валов), фирма выполняет и индивидуальные заказы. Например, здесь могут изготовить поршни для новых двигателей в единичных количествах. Имея серьезную исследовательскую, конструкторскую и производственную базу, Mahle может спроектировать и сделать поршень для любого двигателя, удовлетворяющий всем необходимым требованиям, будь то низкий расход топлива и масла, малый выброс токсичных веществ с выхлопными газами, невысокий шум, максимально возможные мощность и долговечность двигателя. При этом будут выбраны оптимальные сочетания материала, конструкции, геометрии и покрытий поршня, необходимые для выполнения поставленных условий.

Интересно, что у фирмы можно заказать и любые поршни, которые когда-либо изготавливались фирмой Mahle: со времени ее основания сохраняются все формы для отливки.

Что такое поршень — разбираемся вместе

Когда мы садимся за руль автомобиля, поворачиваем ключ в замке зажигания и нажимаем педаль газа, под капотом начинает происходить множество очень сложных механизмов, которые и производят движение. Эти все механизмы нас совсем не интересуют, главное чтобы автомобиль ехал. Но вот когда происходит поломка – мы начинаем ломать голову над тем, в чем же кроется причина и нам приходится осваивать всю необходимую информацию об устройстве и функционировании каждой отдельной детали. Но чтобы не тратить на это время, когда этого времени у Вас не будет, перед тем как садиться за руль, следует хорошо разобраться в особенностях автомобильных деталей.

В частности, сегодня мы поговорим с вами о поршне. Ведь эта деталь является центральной в процессе переработки топливной энергии в тепловую и механическую. Разберемся с Вами, что такое поршень, его назначение, основные требования к нему и особенности его конструкции.

1. Поршень двигателя и его основные характеристики

Мы конечно надеемся, что опытным автомобилистам не нужно долго объяснять, что же такое поршень двигателя. Однако, если среди наших читателей есть «начинающие», то специально для них мы объясним, что поршень является деталью автомобиля, которая преобразует изменения давление газа, пара и жидкости внутри двигателя в механическую силу. Поршень имеет форму цилиндра, внутри которого постоянно совершаются возвратно-поступательные движения, благодаря которым и образуется механическая сила.

Обязанность у этой детали очень ответственная и от того, насколько он хорошо с нею справляется и зависит его эффективность. На самом деле он является наиболее сложной деталью автомобиля, разобраться в особенностях и противоречивых свойствах которой неподготовленному уму довольно трудно. Мало кто знает, но практически ни один автомобильный концерн не занимается самостоятельным изготовлением поршней для своих автомобилей, а заказывают их специально под свои моторы. Усложняет ситуацию для простых автомобилистов и тот факт, что на сегодняшний день существует большое количество разных форм и размеров поршней. Поэтому, обслуживание и ремонт этой детали может всегда проводиться по-разному.

Каким требованиям должен соответствовать надежный поршень?

Поскольку поршень – деталь довольно сложная, то и требований к ней выставляется великое множество. В связи со сложностями производства, изготовителей поршней двигателей не так уж и много, да и стоит эта деталь на авторынке совсем не мало. И так, давайте разберемся, каким требованиям должен соответствовать хороший поршень:

1. Перемещаясь внутри цилиндра, именно поршень двигателя обеспечивает расширение сжатых газов, которые являются продуктом горения топлива. Благодаря этому газы могут выполнять механическую работу – приводить в действие все остальные механизмы автомобиля. Как следствие, основное требование к поршням – возможность сопротивляться высокой температуре при которой проходят все эти процессы, высокому давлению газов и хорошо уплотнять канал цилиндра (иначе он не сможет влиять на давление газов).

2. Поршень не является одиночным устройством, он действует вместе с цилиндром и поршневыми кольцами. Вместе эти детали образуют линейный подшипник скольжения. В связи с этим подшипник обязательно должен отвечать всем требованиям и особенностям пары трения. Если все требования будут учтены с самой высокой точностью, то это не только поможет минимизировать механические потери при сгорании топлива, но и износ всех деталей.

3. Поршень постоянно находится под сильными нагрузками, самыми сильными из которых являются нагрузки от камеры сгорания топлива и реакции от шатуна. Его конструкция обязательно должна учитывать все эти факторы и выдерживать такое сильное механическое воздействие.

4. Не смотря на то, что поршень в процессе работы движется с довольно большой скоростью, он не должен сильно нагружать инерционными силами кривошипно-шатунный механизм автомобиля, иначе это может привести к поломке.

2. Назначение поршней или их функциональные обязанности

Мы уже неоднократно упоминали, что поршень выполняет очень важную роль во всей работе автомобильного двигателя. Так, основное назначение поршней заключается в том, чтобы:

— принимать давления газов из камеры сгорания и передавать эти давления на коленчатый вал двигателя в виде механической силы;

— уплотнять полость цилиндра двигателя, которая находится над поршнем. Таким образом, он предохраняет весь автомобильных механизм от прорыва газов в кратер и от того, чтобы в него проникало смазочное масло.

Причем вторая функция является более важной, поскольку именно благодаря этому поршень сам себе обеспечивает нормальные условия для работы. Даже о том, в каком техническом состоянии находится двигатель специалисты делают вывод только после осмотра поршневой группы и проверки ее уплотняющей способности. Ведь если расход масла превышает 3% от расхода топлива (а происходит это по причине его угара при проникновении в камеру сгорания), то весь автомобильный двигатель необходимо срочно отправлять в ремонт иле же он вообще может быть снят с эксплуатации. Понять, что с Вашим двигателем происходит что-то не то, можно по дымности отработанных газов. Но такого лучше не допускать.

Наверное, читая о том, что поршень и его элементы работают в условиях с очень высокими температурами, Вы удивляетесь, как это устройство само не выходит из строя? Добавим к этому, что кроме сложных температурных условий работу поршня постоянно сопровождают циклические, резко изменяющиеся, нагрузки. При всем этом элементам описываемой детали даже не всегда хватает смазки. Но об этом все конечно же подумали конструкторы и разработчики поршней.

Во-первых, конструируются они с учетом назначение и типа двигателя, на который они будут устанавливаться (стационарный, дизельный, двухтактный, форсированный или транспортный), поэтому для этого используются только самые устойчивые материалы.

Во-вторых, существует несколько путей, благодаря которым осуществляется охлаждение данной детали. Но сначала немного о том, как и куда перетекает тепло (или даже жар) из камеры сгорания. Оно выходит в окружающий холодный воздух, который омывает радиатор и двигатель, а также блок цилиндров. Но какими же путями поршень одает тепло блоку и антифризу?

1. Через поршневые кольца. Самое главное из них – первое, поскольку оно располагается ближе всего к днищу поршня. Так как кольца одновременно прижимаются и к поршневым канавкам и к стенке цилиндра, то благодаря им отдается около 50% всего потока тепла от поршня.

2. Благодаря второй «охлаждающей жидкость», роль которой выполняет моторное масло. Поскольку масло подступает к самым нагретым частям двигателя, то именно ему удается унести в картерный поддон очень большое количество тепла с наиболее разогретых точек. Однако, чтобы масло могло охлаждать поршни, оно также должно охлаждаться, иначе его очень скоро придется менять.

3. Тепло проходит через бобышки в палец, в шатун и в масло. Менее эффективный путь, однако, и он играет свою важную роль.

4. Как не странно, но топливо также помогает охлаждаться поршню и двигателю в целом. Так, когда в камеру сгорания поступает свежая смесь из топлива и воздуха, она перетягивает на себя довольно много тепла, хотя потом отдает его в еще больших количествах. Однако, количество смеси и тепла, которое она сможет поглотить, напрямую зависит от режима работы автомобиля и того, насколько открыт дроссель. Преимущество данного пути заключается в том, что смесь поглощает тепло именно с той стороны, с которой поршень больше всего и нагревается.

Однако, мы немного забежали наперед, поскольку начали говорить о функционировании поршня, не разобравшись до конца в конструктивных особенностях данной детали. Этому и посвятим следующий раздел.

3. Конструкция поршня: все, что необходимо знать о детали обычному автолюбителю

Вообще говорить о поршне в одиночку – все равно, что говоря о хлебе, обсуждать только свойства муки. Более логично ознакомиться со всей поршневой группой двигателя, которая представлена такими деталями:

— непосредственно сам поршень;

— поршневые кольца;

— поршневой палец.

Подобная конструкция поршневой группы является неизменной еще с момента появления самых первых двигателей внутреннего сгорания. Поэтому, данное описание будет общим практически для всех двигателей.

Естественно, самые важные функции выполняет поршень, конструкция которого не меняется вот уже как 150 лет. Если Вы не желаете стать профессиональным механиком, то Вам необходимо знать только о таких важных зонах поршня и их функциональных предназначениях:

1. Днище поршня. Поверхность детали, которая непосредственно обращена к камере сгорания двигателя. Своим профилем днище и определяет нижнюю поверхность этой самой камеры. Зависть эта форма может от: формы камеры сгорания, от ее объема, особенностей подачи в нее топливно-воздушной массы, от расположения клапанов. Бывают случаи, когда на днище имеется углубление за счет которого увеличивается объем камеры сгорания. Но, поскольку подобное является не желательным, то для уменьшения объема камеры приходится применять специальные вытеснители – определенный объем металла, расположенный выше плоскости днища.

2. «Жаровой (огневой) пояс». Таким термином обозначается расстояние, которое пролегает от днища поршня до его первого кольца. Важно знать, что чем меньше расстояние от днища до колец, тем более высокая тепловая нагрузка будет попадать на эти самые элементы, и тем сильнее они будут изнашиваться.

3. Уплотняющий участок. Речь идет о канавках, которые располагаются на боковой поверхности цилиндрообразного поршня. Эти канавки являются непосредственным путем установки колец, которые, в свою очередь, обеспечивают подвижность уплотнения. Также, в канавке для маслосъемного кольца обязательно должно быть отверстие, благодаря которому излишки масла могут выводиться во внутреннюю полость поршня.

Еще одна функция уплотняющего участка – отводить часть тепла от поршня двигателя используя для этого, как мы уже упоминали, поршневые кольца. Однако, для эффективного отвода тепла очень важно, чтобы поршневые кольца плотно прилегали как к канавкам, так и к поверхности цилиндра. Так, торцевой зазор первого компрессионного кольца должен составлять о 0,045 до 0,070 миллиметра, для второго – от 0,035 до 0,06 миллиметра, а для маслосъемного – от 0,025 до 0,005 миллиметра. А вот между кольцами и канавками показатель радиального зазора может составлять от 1,2 до 0,3 миллиметра. Но и эти показатели не являются значительными для человеческого глаза, их можно определить только при помощи специального оборудования.

4. Головка поршня. Это обобщенный участок, который включает в себя уже описанные выше днище и уплотняющую часть.

5. Компрессионная высота поршня. Расстояние, которое рассчитывается от оси поршневого пальца до днища поршня.

6. «Юбка». Нижняя часть поршня. Включает в себя бобышки с отверстиями, в которые устанавливается поршневой палец. Внешняя поверхность этого участка является опорной и направляющей поверхностью для поршня. Благодаря ей обеспечивается правильное соотношение оси поршня и оси цилиндра двигателя. Не менее важную роль играет и боковая поверхность «юбки», благодаря которой к цилиндру передаются поперечные усилия, возникающие периодически в поршневой группе двигателя. А специально для того, чтобы улучшить прорабатываемость поверхности юбки и уменьшить трение, она покрывается специальным защитным покрытием из олова (в основе покрытия может также использоваться графит и дисульфид молибдена. Или же вместо покрытия на юбку могут наноситься канавки специального профиля, которые удерживают масло и создают гидродинамическую силу, препятствующую контакту со стенками цилиндра.

Как и из чего: особенности изготовления автомобильных поршней

Понятно, что для выполнения таких функций, которые выполняет поршень, требуется достаточно «выносливый» металл. Однако, это далеко не сталь. Изготавливают поршни из сплавов алюминия, в состав которого всегда добавляют кремний. Делается это для того, чтобы снизить коэффициент расширения под воздействием высоких температур и увеличить стойкость детали к износу.

Однако, для изготовления поршней могут использовать сплав с разным процентом содержания кремний. К примеру, чаще всего для этой цели используют 13%-кремневые сплавы, которые называют эвтектическими. Есть сплавы и с более высоким содержанием кремния, которые называются заэвтектическими. И чем больше показатель этого процента, тем выше теплопроводные характеристики сплава. Но это не делает такой материал идеальным для изготовления поршней.

Дело в том, что при охлаждении такой материал начинает выделять зерна кремния, размерами от 0,5 до 1 миллиметра. Очевидно, что подобный процесс отражается на литейных и механических свойствах как материала, так и детали, которая из него изготовлена. По этой причине, кроме кремния в подобные сплавы вводят и следующий перечень регулирующих добавок:

— марганец;

— медь;

— никель;

— хром.

Как же изготавливается основная часть автомобильного поршня? Существует даже два способа, благодаря котором можно получить заготовку этой детали. Первый из них предполагает заливку горячего сплава в специальную форму под названием «кокиль». Данный способ является наиболее распространенным. Второй же вариант изготовления заготовки – это горячая штамповка. Но после механической обработки формы, будущий поршень также подвергают различным термическим обработкам, что позволяет повысить твердость металла, прочность и стойкость к износам. Также, подобные процедуры позволяют снять остаточное напряжение в металле.

Не смотря на то, что благодаря использованию кованого металла повышается прочность детали, у них есть и свои недостатки. Подобные изделия обычно изготавливаются в классическом варианте с высокой «юбкой», из-за чего они получаются слишком тяжелыми. Также, подобные изделия не позволяют использовать вместе с ними термокомпенсирующие кольца или же пластины. По причине увеличенного веса такого поршня, увеличивается и его тепловая деформация, как следствие – приходится увеличивать размер зазора между поршнем и цилиндром.

Последствия подобного совсем не порадуют водителя, поскольку ими являются повышенный шум работы двигателя, быстрый износ цилиндров и высокий расход масла. Оправдывает себя использование кованых поршней только в тех случаях, если автомобиль регулярно эксплуатируется на самых придельных режимах.

На сегодняшний день конструкторы и физики направляют все усилия на то, чтобы сделать конструкцию поршней как можно более идеальной и точной. В частности, самые главные тенденции направлены на следующий перечень:

— уменьшение веса детали;

— использование на поршне только «тонких» колец;

— уменьшение компрессионной высоты поршня;

— уменьшение поршневых пальцев и использование в конструкции поршня только самых коротких;

— усовершенствование защитных покрытий и применение их по всех поверхностях детали.

Подобные достижение сегодня можно увидеть на Т-образной конструкции поршней последнего поколения. называют данную конструкцию Т-образной именно благодаря внешнему сходству детали с буквой «Т». Главное отличие таких поршней – уменьшенная высота юбки и площадь ее направляющей части. Изготавливаются такие поршни из заэвтектического сплава, который содержит в себе достаточно большое количество кремния. А изготавливаются они преимущественно путем горячей штамповки.

Однако, какую именно конструкцию поршня двигателя захотят поставить на автомобиль его разработчики будет зависеть от многих факторов. Такому решению всегда предшествует длительный период подсчетов и анализа поведения всех узлов шатунно-поршневой группы под влиянием новой детали. Расчет всех деталей проводится на их самых предельных возможностях их конструкций и тех материалов, из которых они изготовлены. Однако, как это ни печально, но в этом случае производитель не будет переплачивать. Он выберет тот вариант, который как раз «в пору» обеспечивает необходимый ресурс, и не будет тратиться на его повышение.

Как бы там ни было, но обычным автомобилисту приходится разбираться и эксплуатировать то, что уже было установлено на его автомобиль. Надеемся, что наша статья помогла Вам лучше узнать о том, каким образом функционирует и в чем заключается назначение поршней. Желаем Вам, чтобы с этой деталью у Вас никогда не возникало проблем, для чего необходимо обеспечивать ей правильные условия эксплуатации – слишком не «гонять» и вовремя менять моторное масло.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Основные элементы гидравлического цилиндра | Гидроласт

Силовой гидроцилиндр состоит из следующих конструктивных элементов:

1) соединения головок с гильзой;
2) поршня со штоком;
3) направляющей штока;
4) демпферного устройства;
5) грязесъемника;
6) устройства для удаления воздуха;
7) устройство для подвода рабочей жидкости;
8) устройство для крепления гидроцилиндра к машине.

Соединение головок с гильзой в значительной степени определяет технологию обработки гильзы, а так же технологию сборки всего гидроцилиндра.

В конструкциях гидроцилиндров применяются следующие методы соединения головок с гильзой:

1) на болтах;
2) на наружной резьбе;
3) на внутренней резьбе;
4) на наружных полукольцах;
5) на внутренних полукольцах;
6) на закладной проволоке;
7) головка глухая;
8) головка приварная;
9) на штифтах;
10) на стяжных шпильках.

Поршень со штоком

При разработке конструктивного решения узла поршня со штоком основными факторами, определяющими выбор той или иной конструкции, являются: тип уплотнения поршня с гильзой, конструкция поршня и способ крепления поршня к штоку.

1) соединения головок с гильзой;
2) поршня со штоком;
3) направляющей штока;
4) демпферного устройства;
5) грязесъемника;
6) устройства для удаления воздуха;
7) устройство для подвода рабочей жидкости;
8) устройство для крепления гидроцилиндра к машине.

Соединение головок с гильзой в значительной степени определяет технологию обработки гильзы, а так же технологию сборки всего гидроцилиндра.

В конструкциях гидроцилиндров применяются следующие методы соединения головок с гильзой:

Основные типы уплотнений поршня с гильзой следующие:
1) манжетные уплотнения;
2) шевронные уплотнения;
3) чашечные уплотнения;
4) круглые кольца;
5) кольца прямоугольного сечения;
6) поршневые кольца;
7) фасонные уплотнения;
8) уплотнения прошлифовкой;

По своей конструкции поршни делятся на цельные и составные

На практике встречаются два основных способа крепления поршня к штоку:
1) Соединение при помощи резьбы;
2) Соединение безрезьбовое;

Конструкция штока

Шток представляет собой стержень круглого сечения, на один из концов которого крепится поршень, а на другой – элемент, соединяющий гидроцилиндр с исполнительными механизмами машины.

Основные типы наружных концов штоков следующие:
1). конец штока с наружной резьбой;
2). конец штока с внутренней резьбой;
3). конец штока гладкий;
4). конец штока с отверстием под палец;
5). конец штока шаровой;
6). конец штока в форме вилки.

Кроме вышеуказанных типов, применяться еще штоки, у которых проушина, вилка или шарнир сделаны за одно целое со штоком, но по габаритам больше его размера. Они либо откованы, либо приварены.

Шток может быть цельным и полым

Направляющая штока.

При разработке конструктивного решения узла направляющей штока основными факторами, определяющими выбор той или иной конструкции, является: тип уплотнения штока и способ крепления передней крышки гидроцилиндра к гильзе.

Направляющими штока могут служить:

1). сама головка гидроцилиндра;
2). втулка, запрессованная в головку;
3). втулка, развальцованная в головке;
4). наплавленная направляющая и съемная втулка.

Демферные устройства и способы гидравлического торможения поршня

Силовые гидроцилиндры часто используются для перемещения механизмов, имеющих большие массы и скорости. При этом силы инерции достигают значительных величин. Для остановки без удара движущейся массы применяют различные способы торможения и демпферные устройства.

Таким образом, изменяя параметры потока, меняя эффективные площади поршня или вводя дополнительную нагрузку, можно осуществить торможение поршня по заданному закону.

Основные способы гидравлического торможения поршня:
1) торможение при помощи кольцевого зазора;
2) торможение при помощи дросселя, встроенного в гидроцилиндр;
3) Торможение при помощи дросселя вне гидроцилиндра;
4) торможение при помощи ряда отверстий;
5) торможение двойным поршнем;
6) торможение при помощи различных устройств на поршне;
7) торможение при помощи уменьшения давления на входе в систему противодавлением.

Грязесъемники Производство и продажа гидроцилиндров

При выдвижении штока из гидроцилиндра на него может попасть пыль и грязь. При втягивании штока ус манжеты не препятствует попаданию грязи внутрь гидроцилиндра. Попадание грязи и пыли в гидроцилиндр способствует быстрому выходу из строя уплотнений штока и поршня, а также — загрязнению всей гидросистемы.

Для предотвращения попадания грязи и пыли в гидроцилиндрах применяются грязесъемники и защитные кожухи. Один из наиболее часто встречающихся видов — обычная U- образная манжета, расположенная так, чтобы она одним из своих усов счищала грязь со штока при его втягивании. Такая манжета при выдвижении штока может вывернуться из канавки, поэтому ее часто армируют, заключают в стальной каркас или делают с более прочным основание.

Эти грязесъемные манжеты обычно изготавливаются из маслостойкой резины, полихлорвинила и других эластичных материалов. Так как кромки этих манжет эластичны, они при большом количестве грязи на штоках быстро изнашивается. Были попытки создать скребковые металлические грязеочистители. Однако на практике получалось, что от пыли эти шайбы, зацементировавшиеся в одном положении, с одной стороны открывали большой зазор, а другой- скребли шток.

На некоторых гидроцилиндрах для очистки штока от грязи применяют фетровые и войлочные набивки.

Для получения преимуществ эластичных манжет и скребковых грязеочистителей в гидроцилиндрах применяются комбинированные грязесъемники. Они состоят из тонкого латунного скребкового кольца, плавающего между двумя прокладками из резины. За ним расположена эластичная грязесъемная манжета. Все это находится в жестком металлическом корпусе. Наружный диаметр скребкового кольца несколько меньше внутреннего диаметра кожуха, что обеспечивает его самоустановку.

Для защиты штоков от попадания стружки, летящих камней, а также от пыли и грязи применяются защитные кожухи. Защитные кожухи бывают составные и цельные. Эти кожухи обычно изготовлены из ткани с металлическими кольцами. Цельные кожухи изготавливаются из маслостойкой резины в пресс-формах. Кожухи одним своим концом крепятся на штоке, а других- на головке гидроцилиндра.

На основании анализа конструкции грязесъемников и их работы можно дать следующие рекомендации.

Для защиты гидроцилиндров от попадания грязи и пыли по штоку рекомендуется применять комбинированные грязесъемники, состоящие из металлического скребка и эластичной манжеты, имеющей профиль рабочего уса, подобный профилю манжет по ГОСТу 6969.

Устройства для удаления воздуха

Воздух накопившийся в гидроцилиндре во время сборки, монтажа, а также длительной остановки, необходимо из гидроцилиндра удалить для достижения устойчивой работы гидросистемы. При правильном монтаже гидроцилиндра и его подводящих трубопроводов накопление воздуха в гидроцилиндре можно уменьшить. Подвод рабочей жидкости необходимо производить в верхних точках гидроцилиндра.

Накопившиеся при длительной остановке гидроцилиндра воздух удаляется, в этом случае после нескольких перемещений поршня на холостом ходу из одного крайнего положения в другое. Однако для большей надежности, а так же исходя из того, что вышеизложенные рекомендации не всегда выполнимы, в гидроцилиндрах для удаления воздуха применяются конструктивные дополнительные средства. Шариковый клапан, который устанавливают в гильзе цилиндра около головки. При немного отвернутом винте шарик приподнимается и пропускает воздух, который затем по зазору в резьбе выходит наружу. Конусный клапан встраивается в подводящий штуцер. Для облегчения прохода воздуха из верхних точек гидроцилиндра к подводящему отверстию в головках иногда делают специальные сверления.

Для удаления воздуха из гидроцилиндра можно применить змеевик из тонкой трубки, которая входит в полость цилиндра. Значительное гидравлическое сопротивление трубки обеспечит минимальный расход жидкости и беспрепятственный выход воздуха, вязкость которого значительно ниже вязкости жидкости.

Устройства для подвода рабочей жидкости

В самом общем случае подвод рабочей жидкости к гидроцилиндру осуществляется через головки или через бобышки, приваренные к гильзе. В штуцерах применяется резьба по ГОСТу 6111, которая обеспечивает герметичность без применения добавочных уплотнений при давлениях до 300 кг/см2.

Однако, при конусной резьбе трудно обеспечить заданное угловое положение угольника или тройника. Широко применяется в штуцерах метрическая резьба. Штуцеры с метрической резьбой уплотняют в корпусах гидроцилиндров прокладками из маслостойкой резины, фторопласта или мягкого цветного металла. Применяется также фланцевое присоединение штуцеров к гидроцилиндру.

Для трубопроводов, которые по условиям монтажа могут иметь различные положения относительно гидроцилиндра, применяют угловые шарнирные соединения. Как правило желательно иметь подводящие рукава к гидроцилиндру одинаковой длины. В этом случае подводящие штуцеры располагаются у одной головки (передней или задней), к этой головке подходят два рукава одинаковой длины, а с другой головкой соединяются металлическим трубопроводом. Примером такого подвода жидкости служит тракторный гидроцилиндр типа ГЦ.

В некоторых гидроцилиндрах подвод жидкости от одной головки к другой осуществляется при помощи двойной стенки.

В гидроцилиндрах с неподвижным штоком подвод жидкости осуществляется через пустотелый шток. Кроме того, подвод жидкости через шток может быть осуществлен и при подвижном штоке.

В тех случаях, когда к качающемуся гидроцилиндру необходимо подвести рабочую жидкость, не применяя гибких рукавов, ее подводят через палец проушины задней головки или через палец проушины штока.

Типы установки и крепления гидроцилиндров к машине

В зависимости от способа установки и крепления к машине гидроцилиндры можно разделить на два типа:

1) гидроцилиндры жестко закрепленные;
2) гидроцилиндры шарнирные;

Жестко закрепленные гидроцилиндры имеют следующие виды крепления:

1). на лапах;
2). на основании головок;
3). фланец передней головки;
4). фланец посредине;
5). фланец у задней головки;
6). крепление неподвижным штоком;
7). крепление при помощи удлиненных шпилек;
8). на резьбе у передней головки;
9). на цапфах.

При способе крепления на лапах, лапы могут быть расположены у основания гидроцилиндра или по его оси, могут располагаться у головки гидроцилиндра или у гильзы. Они могут быть выполненными за одно целое с головкой или гильзой, а также съемными. В гидроцилиндрах с прямоугольными головками можно обойтись вообще без лап, так как основанием для крепления могут служить сами головки, в которых просверлены крепежные отверстия.

При торцовом креплении гидроцилиндра используют фланец, который располагают у передней головки, посредине или у задней головки. У гидроцилиндра со шпильками торцовое крепление может быть осуществлено при помощи шпилек, скрепляющих головки с гильзой, однако в этом случае шпильки должны быть удлинены. В некоторых случаях гидроцилиндры крепятся на цапфах. При этом необходимо иметь на гильзе один или два бурта. Гидроцилиндр устанавливается буртами в седле и сверху на бурты надевают хомут, который крепится с цапфе болтами.

В строительных и дорожных машинах, на тракторах, горных машинах и многих других применяют гидроцилиндры с шарнирным креплением. Шарнирные гидроцилиндры бывают следующих видов: с проушиной у задней головки, с вилкой у задней головки, с цапфой у передней головки, с цапфой посредине, с цапфой у задней головки, с шаровой опорой у задней головки, с шаровой опорой у задней головки, с щаровой опорой у гильзы. Проушина, вилка, цапфа, шаровая опора могут быть за одно целое с головкой (гильзой) или съемными.

Часто для предохранения гидроцилиндра от изгиба в заднюю проушину вставляют сферический подшипник. Этот тип шарнира приближается к шаровому. Цапфы у передней и задней головок обычно изготавливаются сварными. Цапфы посредине могут быть приварены к гильзе, а так же съемными.

Штанговые дизельные сваебойные молота | Завод Сваебойного Оборудования

Штанговые дизельные сваебойные молота пользуются большой популярностью в связи с высокой надежностью, экономичностью и способностью погружать сваи на более мягких грунтах чем трубчатые  молота.

В России изготавливаются молота с массой ударной части 240, 250, 1250,1800, 2500, 3000 и 3500 кг. В Китае изготавливают и более тяжелые штанговые молота подробнее читайте в нашей статье «Тяжелые сваебойные молота»

Существенная отличительная особенность штанговых дизельных молотов в сравнении с трубчатыми состоит в том, что направляющие молота выполнены в виде двух штанг, обеспечивающих соосность цилиндра (ударной части) и поршня.

Также в отличии от трубчатых молотов, рабочий цилиндр которых все время находится в соприкосновении с поршнем, цилиндр штангового молота соприкасается с поршнем лишь на пути равном примерно четверти от общего хода (падения) ударной части. Такое конструктивное решение упрощает конструкцию молота, условия эксплуатации и технического обслуживания, а также улучшает его термодинамические показатели особенно при условии работы молота с повышенной (относительно трубчатого молота) степенью сжатия.

 

Конструкция дизельного штангового молота

Штанговый молот дизельный состоит из следующих основных узлов: Блока поршня (поз 1) с шарнирной опорой – Пятой и Наголовником (поз 13), ударной части — подвижного рабочего Цилиндра (поз. 2), двух направляющих Штанг (поз. 3) с Траверсой (поз.5), механизмов подачи топлива и масла – Топливного и масляного насоса и механизма подъема ударной части – Кошки (поз. 4). Блок поршня (поз 1) включает Поршень с Компрессионными кольцами и Основание поршня. На верху Поршня установлена Форсунка, соединенная топливопроводом с плунжерным Топливным насосом высокого давления, питающимся из топливного резервуара. Основание поршневого блока опирается на шарнирную опору, состоящую из сферической Пяты и Наголовника, которые соединены Серьгой (поз 14) и Пальцем (поз. 12) с основанием поршня. Шарнирная опора обеспечивает направление удара по центру сваи в случае некоторого несовпадения осей молота и сваи. В основании блока закреплены нижние концы направляющих Штанг, верхние концы которых соединены Траверсой.

 

Молот сваебойный дизельный штанговый  МСДШ1-3000-01 (СП7)

1–блок поршня; 2–ударная часть; 3–направляющие штанги; 4–кошка; 5–траверса; 6–штырь цилиндра; 7–рычаг сброса кошки; 8–валик; 9–форсунка; 10–топливопровод; 11–выступы; 12–палец;13–наголовник с пятой; 14–серьга; 15–пробка; 16–крюк; 17–пружина; 18–рычаг подачи топлива; 19–зажим; 20–канат; 22–рычаг

 

Работа дизельного штангового молота

По Штангам перемещается чугунный ударный цилиндр с камерой сгорания в донной части. На внешней поверхности цилиндра укреплен Штырь (выступающий стержень) (поз.6), воздействующий на Рычаг подачи топлива (поз.18) топливного насоса при падении ударной части вниз. Для управления топливным насосом при запуске молота в работу служит Рычаг регулировки подачи топлива (поз.22). Для запуска молота Кошку (поз.4), подвешенный к канату лебедки копра, опускают вниз для обеспечения автоматического зацепления крюка кошки за валик (поз.8) ударного цилиндра, после чего кошку и сцепленную с ней ударную часть поднимают лебедкой в верхнее крайнее положение. Далее поворотом вручную (через канат) рычага сброса (поз.7) освобождают от кошки ударный цилиндр, который под действием собственного веса скользит по направляющим штангам вниз.

При надвижении цилиндра на поршень воздух, находящийся во внутренней полости цилиндра, сжимается (в 16…30 раз), а температура его резко повышается (до 600 — 650°С). При нажатии штыря  цилиндра на приводной рычаг  топливного насоса дизельное топливо по топливопроводу  подается к форсунке и распыляется в камере сгорания, смешиваясь с горячим воздухом. При дальнейшем движении цилиндра вниз горячая смесь самовоспламеняется, и в то же мгновение цилиндр наносит удар по шарнирной опоре, наголовник которой надет на головку сваи. Расширяющиеся продукты сгорания смеси (газы) выталкивают ударную часть вверх и выходят в атмосферу. Поднимающийся рабочий цилиндр быстро теряет скорость, под действием собственного веса начинает опять падать вниз, и цикл повторяется. Дизель-молот работает автоматически до выключения топливного насоса.

Останавливают работающий молот поворотом рычага 22 веревками или отводом веревкой рычага 18.

Высота подбрасывания цилиндра зависит от отказа сваи и достигает наибольшего значения при наименьшем отказе.При достижении отказа сваи равного 1,0…1,5 см от десяти ударов, забивку сваи необходимо прекратить, так как работа молота на малых или нулевых отказах значительно сокращают срок службы молота.

 

Особенности конструкции штанговых дизельных молотов, изготавливаемых ООО «Завод сваебойного оборудования»

• Смазка поршневых колец осуществляется через два диаметрально-расположенных отверстия.
• Масляный насос имеет аналогичную конструкцию и принцип работы, как и топливный насос штангового дизельного молота
• Топливный насос снабжен сетчатым фильтром,  масляный насос имеет щелевой фильтр.
• Устанавливаются сферические самоцентрирующиеся наголовники.
• Штанговый молот комплектуется кошкой с облегченным сбросом ударной части.
• Применена оригинальная конструкция форсунок с улучшенным распылом топлива.

 

Также ООО «Завод сваебойного оборудования» предлагает услуги по установке Пригрузов на ударные части молотов типа СП6ВМ и СП7, а также на их китайские аналоги DD25 и DD35.

Устройство, работа поршневого компрессора

В этой статье мы рассмотрим устройство и работу поршневого компрессора, который чаще всего применяется в пневматической системе автосервисов и шиномонтажей.

Что же такое компрессор? – по своему устройству это машина, предназначенная для сжатия и транспортировки газов с повышением давления на соотношение более чем 1,1. В наше время область применения и работа поршневых компрессоров очень широка, они необходимы на всех предприятиях, где в качестве источника энергии используют сжатый воздух. Компрессор можно встретить на заводах, газозаправочных станциях, автосервисах, медицинских учреждениях и даже мастерских по ремонту обуви.

На сегодняшний день наиболее распространенными типами устройств являются поршневые и винтовые компрессоры. Так как винтовые компрессоры имеют более высокую стоимость, то на небольших предприятиях, в том числе и СТО, широко применяются в работе поршневые компрессоры. Потребителями сжатого воздуха в автосервисе служат пневмогайковерты, пневмодрели, краскопульты, шиномонтажные станки, установки вакуумного отбора масла и т. д.

Устройство поршневого компрессора

Основным элементом устройства поршневого компрессора является компрессорная головка (поршневой узел). Ее конструкция напоминает двигатель внутреннего сгорания. Она состоит из цилиндра, поршня, поршневых колец компрессора, шатуна, коленчатого вала, а также впускного и нагнетательного клапанов. В отличие от ДВС, клапаны в компрессоре представляют собой пластинку с пружиной и при работе поршневого компрессора приводятся в действие не принудительно, а от перепада давлений. Для смазки устройства поршневого компрессора, в частности трущихся деталей, в компрессорную головку заливают масло.

В случае если необходимо получить сжатый воздух высокой чистоты и без примесей масла (например, в медицинских учреждениях) применяют безмасляные компрессоры. В таком устройстве поршневого компрессора кольца выполнены с полимерных материалов, а для надежной работы поршневого компрессора применяют графитовую смазку.

Для достижения более высокой производительности поршневого компрессора компрессорные головки изготавливают с несколькими цилиндрами, которые могут иметь рядное, V-образное или оппозитное устройство.

В движение коленчатый вал приводится от электродвигателя, что обеспечивает работу поршневого компрессора. В зависимости от способа соединения с электродвигателем различают компрессоры поршневые с ременным и прямым приводом.

1. При прямом приводе головка и двигатель расположены на одной оси и их валы в устройстве поршневого компрессора соединены напрямую.
2. В компрессорах поршневых ременного типа привод головки и мотор расположены параллельно друг другу, а движение предается через ременную передачу. На шкиве привода головки установлены лопасти, которые обеспечивают охлаждение поршневого узла.

Другим важным элементом в устройстве и работе поршневого компрессора является ресивер, который представляет собой стальную емкость и предназначен для поддержания постоянного давления и равномерного расхода воздуха. В ресивере также установлен клапан для сброса давления в случае если будет превышено его допустимое значение.

Для обеспечения работы поршневого компрессора в автоматическом режиме в устройстве поршневого компрессора находится прессостат (реле давления), который при достижении заданного давления размыкает контакты и останавливает двигатель, а при снижении давления ниже некоторого значения замыкает контакты и запускает компрессор.

Работа поршневого компрессора

Работа поршневого компрессора осуществляется по следующему принципу: при движении поршня вниз в цилиндре создается разрежение, в результате чего открывается впускной клапан. Так как в цилиндре давление ниже атмосферного, то через клапан поступает воздух. Для очистки поступающего воздуха в устройстве поршневого компрессора применяют фильтры. Во время движения поршня вверх при работе поршневого компрессора оба клапана закрыты. При сжатии воздуха возрастает давление в цилиндре и открывается нагнетательный клапан, через который воздух поступает в ресивер. Работающие по такому принципу поршневые компрессоры носят название одноступенчатых.

Одним из недостатков устройств поршневых одноступенчатых компрессоров является ограниченное рабочее давление. Работа поршневого компрессора данного типа возможна с повышением давления только до 10 атмосфер. Это объясняется тем, что при больших давлениях сильно возрастает температура в цилиндре и может загореться масло, которое используется для смазки деталей.

Для достижения более высоких давлений в работе поршневых компрессоров применяют многоступенчатый принцип, в котором воздух поочередно сжимается в каждой ступени до определенного значения, после чего охлаждается в холодильнике и подается в цилиндр следующей ступени, где сжимается до более высокого давления. В качестве холодильника в устройстве поршневого компрессора используют медную трубку с ребрами охлаждения.

Работа поршневых компрессоров на небольших предприятиях наиболее часто основывается на двухступенчатой установке с двумя цилиндрами. Цилиндр первой ступени, как правило, имеет больший диаметр чем второй.

При выборе поршневого компрессора необходимо в первую очередь учитывать характеристики потребителей сжатого воздуха. Ведь работа поршневого компрессора не должна быть постоянной. При правильном подборе компрессорной головки и ресивера время работы компрессора должно быть равным времени отдыха.

Стоит учесть, что все производители указывают на своих компрессорах производительность в л/мин только на входе. Так как при повышении давления нагнетания производительность снижается, то для того чтобы узнать ее значение на выходе нужно от указанных данных отнять 30 %.

Описание деталей и функций поршня

Детали поршня, в отличие от конструкции и материала, не различаются для разных поршней. Они остаются такими же, с различиями только в размерах.

В этой статье исследуются компоненты автомобильного поршневого узла с подробным описанием функций каждого из них.

Чтобы упростить идентификацию каждой детали, мы добавили изображения в описания.

Компоненты поршня простираются от части, граничащей с камерой сгорания, до конца, который соединяется с коленчатым валом.Вместе эти детали составляют поршневой узел.

Это компоненты, на которых мы сосредоточимся. Прежде чем продолжить, вот схема, показывающая все детали поршня.

Источник: http://www.pinterest.com

Теперь перейдем к подробному описанию каждого компонента.

1. Кольцо поршневое

Источник: http://www.japbikespares.com

Определение поршневого кольца

Кольца поршневые представляют собой части разрезных колец, которые устанавливаются на углублении поршня. Там Обычно это 3 поршневых кольца в типичном автомобильном двигателе.Количество варьируется, а поршневой может даже одно кольцо. Области или поверхности между этими кольцами называется землей поршневого кольца. Канавки для установки колец предназначены для поддержания положения поршневого кольца и вы можете услышать что-то вроде конической конструкции.

Разъемная конструкция поршневого кольца имеет несколько преимуществ. Он обеспечивает пружинное действие, которое помогает кольцам поддерживать правильный зазор поршневых колец. Разъем также упрощает установку поршневого кольца. Чтобы обеспечить постоянство пружины при нагревании, нагрузке, давлении и других условиях, производители предпочитают в качестве материала поршневых колец чугун или куски стали.

Функция поршневого кольца

Основная функция поршневых колец — предотвращение сгорания. камеры и регулируют расход смазочного масла. Кольца также служат для проведения тепло от цилиндра скучно. Как уже упоминалось раньше поршни большинства автомобильных двигателей имели три кольца; две верхние компрессионные кольца и нижнее маслосъемное кольцо. Для наглядности поясняются разные кольца. ниже.

• Компрессионное кольцо — это верхнее боковое кольцо и ближайшее к камере сгорания.Его еще называют газовым или напорным кольцом. Кольцо предотвращает утечку продуктов сгорания. Компрессионные кольца также помогают передавать тепло от поршня к стенкам цилиндра.
• Скребок / Грязесъемник кольцо — находится между компрессионным и масляным кольцами. Оно имеет коническую поверхность и выполняет функцию обоих колец: уплотняет камеру сгорания и вытирает масло со стенок поршневого цилиндра.
• Масло контрольное кольцо — поршневое маслосъемное кольцо является нижним кольцом на поршне.Он состоит из двух тонких поверхностей с отверстиями по периметру. Прорези позволяют маслу стекать обратно в поддон. Как следует из названия, функция поршневого маслосъемного кольца заключается в удалении излишков масла со стенок цилиндра. Это происходит, когда поршень движется вперед и назад.

2. Юбка поршня

Описание юбки поршня

Юбка поршня относится к цилиндрическому материалу, установленному на круглой части поршня. Деталь обычно изготавливается из чугуна из-за его превосходной износостойкости и самосмазывающихся свойств.Юбка содержит канавки для крепления масляного поршневого кольца, а также компрессионных колец. Юбки поршней бывают разных стилей, чтобы соответствовать конкретным приложениям.

Юбка поршня Функция

Юбка направляет поршень при его движении вверх и вниз по цилиндру. Его конструкция помогает поршню преодолевать боковые силы, создаваемые изменяющимся углом шатуна. Если юбка изношена, получение надлежащего поршня печать для эффективного горение окажется затруднительным.

поршень также может неконтролируемо раскачиваться в цилиндре и вызывать удары поршня.Когда это Случается, вы можете услышать пресловутый звук хлопка поршня, особенно при холодном пуске. Поршневой удар будет часто уходят после прогрева двигателя. Это потому, что в результате возникающее расширение закрывает зазор между поршнем и цилиндром.

Если шум не утихает, возможно, потребуется подтянуть цилиндр, среди прочего меры. В противном случае проблема не представляет особой опасности, и вы можете управляйте автомобилем, если шум появляется только при запуске двигателя.

Есть два основных типа юбки поршней:

Также известна как однотонная юбка.Пышная юбка имеет трубчатую форму. Он обычно используется в двигателях больших автомобилей.

Тип юбки поршня используется на поршнях мотоциклов и некоторых автомобилей. У него вырезана часть юбки, чтобы оставить только поверхности на задней и передней стороне стенки цилиндра. Это помогает снизить вес и минимизировать площадь контакта между стенкой цилиндра и поршнем.

3. Поршневой палец

Источник: http://www.ebay.com

Определение поршневого пальца

Поршневой палец, также известный как поршневой палец или поршневой палец, может быть полым или сплошным. вал в секции юбки.Шток поршня поворачивается на этом пальце, удерживаемом во втулке поршневого кольца. Для прочности на разрыв поршневые пальцы обычно изготавливается из легированной стали и обрабатывается под поршневой подшипник. Отверстия в шатуне доставляют масло к запястью штифт, помогающий уменьшить трение.

Поршневые пальцы в сборе и способы монтажа различаются. Их можно разделить на 3 конструкции: свободно вращаться как в поршне, так и в шатуне, закреплены на шатуне и жестко закреплены на бобышках поршня.

Функция поршневого пальца

Поршневой палец образует соединение или точку поворота поршней и шатун.Они обеспечивают поддержку подшипников и помогают поршням функционировать. должным образом. Другими словами, штифт облегчает движение вперед и назад поршень.

Как мы видели, поршневые пальцы устанавливаются на поршневой узел тремя способами. Это приводит к появлению следующих типов штифтов.

• Стационарная / Неподвижная штифт — штифт крепится к бобышкам поршня с помощью винта. Шток поршня затем поворачивается на штифте.
• Semi плавающий — палец прикрепляется к шатуну посередине, а концы пальца свободно перемещаются внутри подшипника поршня и на бобышках.
• Полный плавающий — в этом типе пальца палец не прикреплен к пальцу или шатуну поршня. Вместо этого он фиксируется заглушками, зажимами или стопорным кольцом, прикрепленным к бобышкам поршня. В этом случае штифт может колебаться как на выступах, так и на стержне.

4. Головка поршня / корона

Источник: http://www.agkits.com

Определение головки поршня

Также известна как головка поршня или купол, головка поршня — его верхняя поверхность. Это та часть, которая соприкасается с горение газы.В результате это нагревается до чрезвычайно высоких температур. Для предотвращения плавления детали головки поршня изготавливаются из специальных сплавов, в том числе из стали. сплав.

Головка поршня обычно имеет каналы и полости. Это помогает создать завихрение, улучшающее сгорание. В разных двигателях используются разные типы головок поршней. Причины различий бывают разные. Предпочтительная конструкция головки поршня зависит от многих факторов, таких как ожидаемая производительность и тип двигателя.

Функции головки поршня

Корона, как ее еще называют, образует поверхность, которая принимает давления, температуры и другие напряжения расширяющихся газов.Среди цели, которым он служит:

• Создание завихрения для равномерного сгорания и регулирования детонации
• Действует как тепловой барьер между камерой сгорания и нижними частями поршня
• Сдерживает давление, возникающее в результате детонации в цилиндре

5. Шатун

Источник: http://carparts4sale.com

Определение шатуна

Часто укороченный для шатуна или стержня шатун является одним из самые важные детали поршня.Он связывает поршень с коленчатым валом двигателя и перемещает поршень входит и выходит из камеры сгорания. Шатуны должны иметь много механических нагрузок и должен быть достаточно прочным. По этой причине детали в основном кованые, хотя часто применяется и литье.

Производители автомобильных поршней часто предпочитают сталь для изготовления этих штоков. Легированная сталь также является популярным материалом для шатунов, особенно для высокопроизводительных двигателей. Для более мягких двигателей может быть предпочтительнее алюминий из-за его легкости.Штоки небольших двигателей, таких как скутеры, могут быть даже сделаны из железа.

Функция шатуна

шатун вращает коленчатый вал, производя движение, которое позволяет автомобилю двигаться. В некоторых двигателях шток поршня имеет отверстие или расточку для подачи смазочного масла. к стенкам цилиндра и булавке на запястье. Производители изготавливают шатуны в различных конструкции. Версии включают соединение с трещиной, фрезерованное соединение, прямое и угловое соединение разделительный стержень, а также конструкция с параллельным и коническим стержнем.

шатун разделен на несколько частей. Их:

• Малый конец — это меньший конец стержня. Он состоит из проушины штока и втулки поршня. Малый конец соединяется с поршнем через поршневой палец.
• Большой конец — большой конец — это часть, противоположная малому концу шатуна. Он соединяется с коленчатым валом и имеет прорезь для установки.
• Соединительный стержень Балка — это участок между малой и большой частями стержня.Обычно это двойная Т-образная конструкция, балка может содержать или не содержать масляное отверстие для подачи смазки к цилиндру.

6. Болт шатуна

Источник: http://www.ebay.com

Определение болта шатуна

Также в списке деталей поршня — шатунный болт. Эти болты прижимают шток к коленчатый вал. Нижним концом болта шатуна являются крышки шатуна и подшипники, удерживаемые в место гайкой. Штифт на гайке предотвращает соскальзывание сборки отменено.

Шатунные болты обычно изготавливаются из стали. В приложениях, где снижение веса является важной характеристикой, обычно используются алюминиевые болты. Стержень также может быть сделан из никеля. Никелевые болты шатуна более прочные и в основном используются в сверхмощных шатунах.

Функция болта шатуна

Как мы видели, болты крепления шатуна к коленвалу. Они помогают стержень, чтобы выдерживать напряжение, вызванное вращающимся коленчатым валом. В их В противном случае шток может сломаться, что повлияет на работу других деталей двигателя.Штоки направляют каждый поршень ход, обеспечивающий плавную работу двигателя.

Шатун болты выполнены с возможностью немного гнуться под действием движений поршня и коленчатого вала. Что защищает крышки штоков от разрушения из-за чрезмерного напряжения, вызванного движущийся коленчатый вал и поршень.

Болты шатуна бывают разных конструкций. Они могут быть шестиугольными, круглыми, плоскими или рельефными. Некоторые приходят с резьбой, другие без резьбы. Резьбовые болты — лучшие детали из-за их более прочного сцепления.

7. Подшипники поршневые

Источник: http://www.mfgsupply.com

Подшипники являются поршневыми частями, которые расположены в точках, где происходит поворот. Обычно они полукруглые металлические детали, которые входят в отверстия этих точек. Поршневые подшипники включают Корпуса обнаружены на большом конце, где шток соединяется с коленчатым валом. Есть также подшипники на малом конце, где шток соединяется с поршнем.

Поршневые подшипники

обычно изготавливаются из композитных металлов, таких как свинец, медь, силиконовый алюминий и другие.Подшипники часто имеют покрытие для повышения твердости и способности выдерживать нагрузку от движений поршня и шатуна.

Вопросы по деталям поршня

1. Есть ли у поршней двигателя возвратные пружины?

Нет, это не так. В этих поршнях не требуется возвратная пружина поршня. Однако вы найдете пружины в сборках барабанных тормозов. Здесь они помогают убрать тормозные колодки, когда вы отпускаете педаль тормоза.

2. Что такое поршень лайнер?

Это своего рода гильза, устанавливаемая на стенках цилиндра двигателя.Обычно гильза изготавливается из более качественного материала, чем материал внутреннего диаметра цилиндра. обеспечивает износостойкую поверхность. Автовладельцы устанавливают его, чтобы защитить цилиндр или отремонтировать при восстановлении двигатель.

Поскольку гильза является заменяемой, ее использование увеличивает срок службы двигателя. Гильза поршня также называется гильзой поршня и не является частью поршневого узла. Вы также найдете его под названием гильза цилиндра или втулка.

3 . Что детали поршня можно заменить?

Большинство компонентов поршневого узла можно заменить.В их число входят поршневые кольца, поршневые подшипники, болты поршневых штоков и некоторые другие детали. Эти можно приобрести отдельно или в виде поршневого комплекта.

Поршневые кольца быстро изнашиваются. Это одна из наиболее часто заменяемых деталей поршня. При повреждении эти кольца вызывают различные проблемы с поршнем и двигателем. Это может привести к дополнительным расходам. Учитывая, что цена поршневых колец составляет всего несколько сотен долларов, замена этих деталей может избавить вас от дорогостоящего ремонта.

4. Сколько стоит замена поршня запчасти ?

Сумма может превышать 1000 или даже 2000 долларов.Цена комплекта поршня или отдельных компонентов может быть низкой, но не итак, сумма, которую вы платите механику за выполнение работы. Замена всего скрытого внутри блока двигателя предполагает несколько часов работы, что составляет почему стоит дорого.

Добавьте это к тому, что обычно бывает поршневой настроен на изменение, и сумма может быть довольно высокой. Ты можешь выбрать, конечно, замену поршня или детали поршня самостоятельно. Однако вы потребуются правильные инструменты, в том числе следующие:

Кольцо поршневое компрессор для установки кольца, микрометр к поршню измерение и щуп набор манометров для измерения зазора поршня и поршневого кольца.Также может понадобиться поршневое кольцо. файлер, чтобы отточить кольца до правильные спецификации. Также нужно понимать, как заменить поршень. правильно. (у нас есть целая статья, посвященная процессу установки поршня). На рынке автомобильных поршней представлено множество типов поршней.

Чтобы найти подходящий для своего двигателя, просмотрите сайты производителей. Обычно они предоставляют каталог автомобильных поршней. Они содержат бесценную информацию о конкретном поршне, который вы, возможно, ищете.Это включает в себя таблицу размеров поршня для зазора между поршнем и цилиндром, диаграмму глубины поршня и многое другое. У вас также будет возможность определить цену среди продавцов.

Заключение

Осмотрев детали поршня, теперь вы знаете, как каждый Внешний вид компонента и его расположение на поршневом узле. У нас есть больше статей о автомобильных поршнях, а вы можете просматривать их. Статьи охватывают несколько тем, в том числе измерение поршней при восстановлении двигателя. И если ищем подходящий поршень для двигателя вашего автомобиля, у нас есть полная статья о типах поршней.

Основные части поршня и их функции

Детали поршня работают вместе для преобразования тепловой энергии в механическую работу и наоборот. Он движется вверх и вниз внутри цилиндра, чтобы расширяться и сжимать топливовоздушную смесь. По этой причине поршень в двигателе внутреннего сгорания неизбежен.

Прочтите Все, что вам нужно знать об автомобильных поршнях

Сегодня мы подробно рассмотрим основные компоненты поршней и их функции.

Основные части поршней и их функции

Ниже приведены пояснения к основным компонентам поршня:

Поршневые кольца:

Поршневые кольца — это части разъемных колец, которые устанавливаются в области выемки поршня. В двигателе обычно три поршневых кольца. Иногда кольцо может быть одно, в зависимости от типа двигателя.

Основная функция поршневого кольца — герметизация камеры сгорания и контроль расхода смазочного масла.Кольца также помогают отводить тепло к отверстию цилиндра.

Первое кольцо, ближайшее к камере сгорания, известно как компрессионное кольцо . Его еще называют газовым или напорным кольцом. Он предотвращает утечку продуктов сгорания и передачу тепла от поршня к стенкам цилиндра.

Скребковое или грязесъемное кольцо — это кольцо, расположенное посередине компрессионного и масляного колец. Он имеет коническую поверхность и выполняет функцию первого и последнего колец.Его цель — герметизация камеры сгорания и удаление масла со стенок поршневого цилиндра.

Наконец, кольцо контроля масла является нижним кольцом на поршне. Он состоит из двух тонких поверхностей с отверстиями вокруг них. Его функция — обеспечить обратный поток масла обратно в поддон и удалить излишки масла со стенок цилиндра.

Читайте: Компоненты автомобильного двигателя

Юбка поршня:

Юбка поршня представляет собой материал цилиндрической формы, прикрепленный к круглой части поршня.Обычно он изготавливается из чугуна, чтобы противостоять износу и обладать самосмазывающимися свойствами. На юбке есть канавки, которые позволяют поршневым кольцам идеально сидеть.

Юбка поршня перемещается вверх и вниз по цилиндру. Он разработан, чтобы противостоять боковым силам, возникающим при изменении угла шатуна. Есть два основных типа поршневых юбок, а именно; пышная юбка и юбка-тапочка.

Полная юбка поршня также известна как сплошная юбка.Он имеет трубчатую форму, обычно применяемую в больших автомобильных двигателях. Юбка поршневого поршня обычно используется на мотоциклах и некоторых автомобилях. В юбке есть разрез, оставляющий только поверхности на задней и передней части стенки цилиндра. Это снижает вес и сводит к минимуму площадь контакта между цилиндром и стенкой поршня.

Если юбка изношена, будет трудно получить надлежащее уплотнение для эффективного сгорания. Поршень также будет неконтролируемым образом ограбить цилиндр, что вызовет удары поршня.При этом будет возникать хлопок поршня, особенно при холодном пуске. Шум внезапно исчезнет, ​​как только двигатель нагреется. Это связано с тем, что возникающее расширение закрывает зазор между поршнем и цилиндром.

В ситуациях, когда шум не прекращается, может потребоваться подтянуть цилиндр и, возможно, принять другие меры. В противном случае проблема может привести к еще большему повреждению двигателя.

Читайте: Применение дизельного двигателя

Поршневой палец:

Поршневой палец — это часть поршня, также известная как поршневой палец или поршневой палец.Этот штифт представляет собой полый или цельный вал в секции юбки. На этом пальце шарнирно закреплен шток поршня, удерживаемый во втулке поршневого кольца.

Поршневые пальцы

изготавливаются из легированной стали с целью обеспечения хорошей прочности на разрыв. затем он подвергается механической обработке для установки на поршневые подшипники. Масло подается к этому штифту через отверстия в шатуне, помогая уменьшить трение.

Функция поршневого пальца заключается в обеспечении опоры подшипника, чтобы поршень мог нормально функционировать. Это связано с тем, что поршневые пальцы образуют соединение или точку поворота поршней и шатуна.Это означает, что штифт способствует возвратно-поступательному движению поршня. Существует три типа поршневых пальцев.

Стационарный или фиксированный штифт — один из трех типов. Он прикреплен к бобышкам поршня с помощью винта, который позволяет вставить в него шток поршня.

Полу-плавающий — это другой тип пальца, который прикрепляется к шатуну посередине. Он спроектирован так, чтобы свободно перемещать поршневой подшипник и бобышки.Наконец,

Полностью плавающий штифт — это тип, который не прикрепляется к шатуну поршня. Однако он надежно вставлен, зажим или стопорное кольцо крепится к бобышкам поршня. Эта конструкция позволяет штифту колебаться на выступах и штоке.

Читайте: Понимание системы автоматической коробки передач

Головка поршня:

Эта часть поршня также известна как корона или купол, которая представляет собой верхнюю поверхность. Это часть, которая контактирует с дымовыми газами, заставляя их испытывать чрезвычайно высокую температуру.

Ну, поршень изготовлен из специальных сплавов, таких как стальной сплав, который выдерживает температуру и предотвращает его плавление.

Функция поршня — воспринимать давление, температуру и другие напряжения расширяющегося газа.

Головка поршня

также служит другим целям, например, для создания завихрения для равномерного сгорания и регулирования детонации. Головка поршня действует как тепловой барьер между камерой сгорания и нижними частями поршня.

Поршни доступны в различных типах, подходящих для конкретного типа двигателя.Конструкция головки поршня определяется многими факторами, такими как тип двигателя и требуемая производительность.

Шатун:

Шатун — одна из основных частей поршня, чаще всего укорачиваемая как шатун или шток. Он соединяет поршень с коленчатым валом двигателя и позволяет поршню двигаться в камере.

Компонент рассчитан на механическую нагрузку, поэтому он достаточно прочный. Детали поршня изготавливаются методом ковки, а иногда и литья.

Большинство поршней изготавливается из стали, поскольку она подходит для высокопроизводительных двигателей. Алюминий используется, когда для более мягких двигателей требуется более легкий поршень.

Функция шатуна — вращать коленчатый вал, который производит движение, позволяющее двигателю двигаться. Этот стержень имеет просверленное отверстие, через которое смазочное масло подается к стенкам цилиндра и пальцу кисти.

Шатуны

имеют различную конструкцию, включая фрезерованное соединение, соединение трещин, прямой и угловой разделительный стержень, а также конструкцию с параллельным и коническим стержнем.В шатуне есть различные детали, которые включают:

• Маленький конец: это самый маленький конец штока, состоящий из проушины штока и втулки поршня. Этот маленький конец соединяется с поршнем через поршневой палец.
• Большой конец: деталь, противоположная малому концу стержня. Он связан с коленчатым валом. Наконец,
• Балка шатуна: эта часть находится между большой и малой частью стержня. Обычно это двойная Т-образная конструкция, которая может содержать или не содержать масляный канал для подачи масла в цилиндр.

Чтение: понимание работы маховика

Болт шатуна:

Еще одна деталь поршня, которую нельзя оставлять позади, — это шатунный болт. Он используется для крепления штока к коленчатому валу. На нижнем конце болтов тяги находится крышка шатуна и подшипник. Затем используется гайка для фиксации компонентов вместе с болтом.

Болт изготовлен из стали, но когда требуется более легкая деталь, используется алюминий.Никель также используется, когда требуется более прочный стержень, что часто требуется в большегрузных транспортных средствах.

Болты предназначены для крепления шатуна к коленчатому валу, помогая штоку выдерживать напряжение, вызываемое вращающимся коленчатым валом.

Шатун сломается и повлияет на работу деталей двигателя, если вынуть болт. Этот шток фиксирует каждый ход поршня и обеспечивает плавную работу двигателя.

Подшипники поршневые:

Подшипники представляют собой отличные поршневые детали, повышающие эффективность движения.Он расположен в точках поворота. Эти подшипники обычно представляют собой полукруглые металлические детали, которые входят в отверстия этих точек.

Вкладыши на большом конце, где шток соединяется с коленчатым валом, являются частью подшипника поршня. Компонент часто изготавливается из металлов, таких как медь, кремний-алюминий и т. Д. Он дополнительно покрывается для повышения твердости и дает им способность выдерживать нагрузку поршня и соединительные движения.

Прочтите: Как работает автомобильный двигатель

На этом статья «Основные части поршней и их функции».Я надеюсь, что знания будут получены, если да, любезно прокомментируйте, поделитесь и порекомендуйте этот сайт другим студентам технических специальностей. Спасибо!

Знакомство с поршнями | Успешное земледелие

На своей ферме я выращиваю сладкую кукурузу на свежем рынке, но это не мешает мне узнать о методах выращивания других культур. Я всегда считал, что все, чему ты можешь научиться, имеет ценность. Дополнительным преимуществом новых знаний является то, что я могу применить их к чему-то еще в моей работе.Цель этой статьи — предоставить вам информацию, чтобы, если вам когда-либо придется покупать новый поршень для двигателя, вы можете сделать это как образованный потребитель.

Анатомия поршня

Каждый поршневой двигатель использует поршень для передачи химической энергии от сгорания механической работе, выполняемой коленчатым валом. Расширение топливно-воздушной смеси использует поршень как платформу для противодействия давлению сгорания в цилиндре, которое затем передает энергию коленчатому валу через шатун.Из-за формы поршня специалисты по двигателям часто называют его пробкой.

Следующие термины описывают части поршня.

• Корона. Это верхняя часть поршня, обращенная к камере сгорания в головке блока цилиндров. Заводная головка может быть плоской с вырезом для клапанов или без него. Это поршень с плоским верхом. Если заводная головка утоплена, значит, это выпуклый поршень. В зависимости от конструкции может быть утоплена вся корона или только область, отражающая форму камеры сгорания.Обратной стороной выпуклого поршня является выдвижной или куполообразный поршень. Этот стиль имеет арку, обращенную к камере сгорания головки блока цилиндров. Куполообразные поршни редко, если вообще когда-либо, используются в двигателях сельского хозяйства.

У многих дизелей плоская дека на ГБЦ. Таким образом, вся камера сгорания находится в углублении в днище поршня. Газовый двигатель всегда имеет камеру сгорания в головке блока цилиндров, но современные конструкции отражают значительную часть этой области в слегка утопленной тарелке.Это сделано для улучшения движения смеси и увеличения скорости пламени.

• Кольцо земли. Это область на стороне поршня от днища до верхнего поршневого кольца, а затем материал между кольцами на стороне поршня. Кольцевой участок от верхнего кольца до короны также идентифицируется как объем щели. Это область, куда будет перемещаться топливно-воздушная смесь, а пламя — нет.

В современных газовых двигателях верхнее кольцо расположено очень близко к головке (более тонкое кольцо), так что объем щели уменьшается (что является основным источником выбросов углеводородов).В более старых двигателях верхнее кольцо обычно располагалось дальше от короны (увеличенная площадь контакта кольца), чтобы тепло сгорания не попадало на кольцо для долговечности. Если двигатель сильно детонирует (стучит) под нагрузкой, приземление верхнего кольца выйдет из строя и сломается, повредив цилиндр.

• Кольцевая канавка. Это канавка, выточенная в поршне, где расположены кольца. Они изготавливаются с определенным размером, и набор колец, который вы используете, должен совпадать с этим.

• Высота сжатия. Это расположение центра отверстия под палец по отношению к заводной головке. Это будет размер, например, 1,150 дюйма. Это означает, что центр отверстия под штифт составляет 1,150 дюйма при измерении от заводной головки. Высота сжатия поршня зависит от длины шатуна, хода коленчатого вала и высоты деки блока (расстояние от центральной линии коленчатого вала до места крепления головки блока цилиндров).

• Юбка. Это область под отверстием под штифт до нижней части поршня, которая при взгляде сбоку напоминает женскую юбку.Его цель состоит в том, чтобы направлять поршень во время его движения в отверстии цилиндра и предотвращать его раскачивание, когда коленчатый вал вращается по дуге вращения, а осевая нагрузка прижимает его к стенке цилиндра. Нижняя часть юбки также является местом измерения поршня. Этот размер определяет размер отверстия цилиндра. Это называется зазором поршня до стенки.

3 конструкции поршня

Поршни изготавливаются из алюминия и могут считаться литыми (разлитыми в форму), кованными (запрессованными в форму) или заэвтектическими (алюминий, смешанный с силиконом).

Литые поршни считаются самой слабой конструкцией, но их производство наименее затратно из-за низкой скорости теплового расширения. Литые поршни имеют меньший зазор по отношению к стенке цилиндра. Это приводит к снижению шума двигателя (особенно при холодном двигателе) и снижению расхода масла во время прогрева.

Кованые поршни — самая прочная конструкция, но их производство дороже. Эти поршни также требуют большего зазора, поскольку их скорость расширения выше.Звук, который издает кованый поршень в холодном состоянии, называется хлопком поршня . Расход масла при коротких рабочих циклах с коваными поршнями намного выше, чем с литыми.

Гиперэвтектические поршни являются относительно новыми (за последние 20 лет) и имеют более прочную конструкцию, чем литые поршни. Заэвтектические поршни производят меньше шума и потребляют меньше масла по сравнению с коваными поршнями. Это связано с посадкой, близкой к установке литого поршня. Некоторые исследования показали, что заэвтектические поршни могут быть более хрупкими, чем литые или кованые поршни, что делает их плохим кандидатом на то, чтобы выдержать приступ сильной детонации, не поднимая при этом кольцо.

Размеры поршня

Промышленность предлагает размеры отверстий 0,020, 0,030, 0,040 и 0,060 дюйма. Стандартный диаметр цилиндра — это размер, на который изначально был рассчитан двигатель.

Если цилиндр изношен или поврежден, его сначала необходимо расточить до нужного размера, а затем довести до окончательного размера, чтобы использовать новый поршень. Если в поврежденное отверстие устанавливается втулка, то можно использовать поршень стандартного размера.

Изготовители на заказ могут изготовить поршень в точном соответствии с требованиями.Эти поршни всегда будут коваными и во много раз дороже серийно выпускаемых поршней с обычно предлагаемыми размерами внутреннего диаметра.

При восстановлении двигателя ваша цель — сделать стенку цилиндра как можно более толстой. Следовательно, вам нужно выбрать поршень с наименьшим увеличением диаметра, при этом производя желаемую коррекцию диаметра цилиндра.

Выбор замены

Логика, которую я использую при покупке поршня, заключается в том, чтобы посмотреть, какой метод изготовления был использован первоначальным производителем.Если бы это была кованая конструкция, я бы использовал поршень такого же типа. Если на заводе двигатель оснащен литым поршнем, вы можете либо вернуться к этой конструкции, либо перейти на кованый или заэвтектический поршень. Если двигатель будет работать в тяжелых условиях в течение продолжительных периодов времени, например, при работе системы орошения, то я бы перешел на кованый поршень для прочности и не беспокоился о шумах при работе на холоде или расходе масла.

Напротив, если двигатель будет часто запускаться из холодного состояния, а затем работать только в течение коротких периодов времени и никогда не накапливать много рабочего тепла (например, грузовик, используемый для кормления скота), я бы посоветовал купить в качестве замены поршень литой конструкции, так как обеспечивает плотную посадку и меньший расход масла.Имейте в виду, что, когда масло проходит мимо колец (как это может происходить с незакрепленным поршнем), оно образует нагар на опорной поверхности и кольцевых канавках, что со временем приведет к прилипанию масла и компрессионных колец.

Надеюсь, вам никогда не придется покупать новые поршни. Если вы это сделаете, от правильного выбора будет зависеть успех восстановления.

Что такое дизельные поршни и что может вызвать их повреждение?

Поршень дизеля — очень важный компонент любого двигателя, поэтому мы создали краткое руководство, чтобы объяснить, что такое поршень дизеля, как он работает, что вызывает повреждение деталей поршня и как этого избежать.

Что такое дизельный поршень и как он работает?

Поршень дизеля — это металлический цилиндр, который перемещается вверх и вниз внутри цилиндра двигателя через различные стадии цикла сгорания, который соединен с коленчатым валом двигателя через шатун. Когда поршень движется вниз, он втягивает воздух и топливо в цилиндр, а когда поршень движется вверх, этот воздух и топливо затем сжимаются.
Поршень также выполняет важную работу по созданию области низкого давления внутри цилиндра, противодействуя более высокому уровню давления воздуха, которое находится вне цилиндра.Поскольку поршень образует нижнюю часть камеры сгорания в дизельном двигателе, он также поглощает тепло, вызванное сгоранием, отводя его от температуры металла, чтобы удерживать его в безопасных пределах.

Что вызывает повреждение деталей поршня двигателя?

Чтобы вы могли принять меры до того, как какое-либо повреждение повлияет на двигатель, мы составили список наиболее распространенных и конкретных причин повреждения поршня, чтобы вы могли легко распознать проблему.

Распространенные причины повреждения поршня

1.Сгоревший поршень
Сгоревший поршень можно увидеть сразу после снятия верхней части двигателя. Вы должны уметь распознавать видимые признаки плавления, а иногда и прожженное отверстие в поршне. Сгоревший дизельный поршень обычно вызван использованием грязных топливных форсунок.

2. Треснувший поршень
Причины трещин на поршне могут включать продолжительное использование некачественного топлива. Или треснувший поршень может быть результатом отказа системы рециркуляции выхлопных газов.

3. Ремень ГРМ с защелкиванием
Ремень ГРМ играет ключевую роль, поскольку он обеспечивает идеальное чередование движений поршней и клапанов.Если ремень порвался, это может вызвать столкновение между ними, что может привести к дальнейшему повреждению. Чтобы ремень ГРМ не оборвался, важно заменить ремень ГРМ в соответствии с инструкциями производителя автомобиля.

Конкретные причины повреждения поршня

1. Изношенные поршневые кольца дизеля
Если вы заметили белый дым, идущий из выхлопной трубы, низкое ускорение, общую потерю мощности, а также значительное падение уровня моторного масла, это являются ключевыми признаками износа поршневых колец дизеля.

На вашем двигателе могут наблюдаться эти признаки повреждения поршневого кольца, поскольку уплотнение между поршнем и цилиндром больше не герметично, а это означает, что масло будет протекать в картер и камеру сгорания.

Изношенные поршневые кольца дизельного двигателя являются очень частой причиной повреждения поршня, поскольку кольца дизельного двигателя, окружающие поршень, действуют как буфер между камерой сгорания и картером, окружающим коленчатый вал. Дизельные кольца отвечают за отвод тепла к стенке цилиндра, регулируя температуру масла.

К сожалению, поршневые кольца изнашиваются, и вы мало что можете сделать, чтобы предотвратить это. Однако, если вы регулярно заменяете их до того, как они изнашиваются, это может сыграть большую роль в предотвращении повреждения двигателя.

2. Повреждение юбки поршня
Основная причина повреждения юбки поршня — попадание щебня через систему фильтрации воздуха. Это может привести к тому, что поршень внутри цилиндра изнашивает юбку, делая юбку тоньше и слабее, что в конечном итоге может привести к поломке поршня.

3. Защелка поршня
Если ваш автомобиль начинает издавать дребезжащие или стучащие звуки, которые остаются к тому времени, когда автомобиль нагревается, это может означать, что между поршнем и стенкой цилиндра имеется большой зазор.

Как предотвратить повреждение и отказ дизельного поршня?

Повреждение поршня может быть очень дорогостоящим из-за значительных трудозатрат, требуемых для фиксации деталей поршня двигателя. Эта стоимость обычно высока, поскольку для решения любой проблемы необходимо разбирать весь двигатель.

Чтобы предотвратить повреждение и отказ поршня, будь то поршневые кольца дизельного двигателя или другие детали поршня двигателя, убедитесь, что вы используете подходящее моторное масло и что масло и фильтр меняются с рекомендованными производителем интервалами. Вы также должны убедиться, что охлаждающая жидкость двигателя находится в хорошем состоянии, что вы можете проверить, открыв крышку радиатора, или вы можете посмотреть на воду в резервуаре охлаждающей жидкости.

Важно помнить, что дизельные поршни являются частью двигателя в целом, и все дизельные двигатели разные.К сожалению, не существует универсального решения для тех, кто испытывает проблемы с дизельным двигателем или с дизельными кольцами. Также крайне важно определить причину проблемы и устранить ее, прежде чем просто заменять поврежденные детали и повторно собирать двигатель.

Свяжитесь с Foxwood Diesel сегодня и сообщите номер вашего двигателя и укажите, какие именно трудности вы испытывали, чтобы мы могли вам помочь. Foxwood Diesel — специалисты в области ремонта дизельных двигателей и ремонта двигателей с более чем 30-летним опытом.Мы храним большое количество запасных частей для дизельных двигателей, многие из которых доступны для отправки в тот же день и адаптированы для различных производителей автомобилей, включая Mercedes, Volvo, DAF и всех других крупных производителей дизельных двигателей. Обладая экспертными знаниями в области дизельных систем, мы предлагаем высокоэффективные решения по ремонту и восстановлению в нашем центре обработки двигателей изношенных двигателей, требующих профессионального ухода.

Поршни не круглые: объяснение профиля и овальности

Профиль и овальность — две основные характеристики конструкции поршня.Здесь мы рассмотрим, почему поршни не имеют идеально круглой формы.

Возьмите июльский выпуск журнала Motocross Action Mag за 2018 год, чтобы получить полную информацию о печати.

Когда вы смотрите на поршень, легко подумать, что он имеет идеально круглую цилиндрическую форму. В конце концов, они входят в круглое отверстие (цилиндр!). Так почему же они не должны быть круглыми?

Дело в том, что внешняя форма поршня очень сложна. Двигатель внутреннего сгорания представляет собой агрессивную среду, в которой газы сгорания могут достигать опасных температур, а из-за неравномерного охлаждения цилиндров могут возникать окна портов и неровности поверхности.Разработка поршня, оптимизированного для условий камеры сгорания, является важной задачей.

На протяжении многих лет материалы поршня и конструктивные характеристики, позволяющие компенсировать расширение при нагревании, претерпели изменения. Ковка поршней из алюминия обеспечивает большую прочность и долговечность, но ее необходимо использовать в правильной конструкции, чтобы должным образом оптимизировать работу поршня.

(слева) Это пример ранней конструкции поршня, в которой в качестве основного материала использовалась сталь.Этого было бы недостаточно для требований современных двигателей. Сравните с разнообразием современных кованых алюминиевых поршней от Wiseco (справа) с различными покрытиями и дизайном.

Подробнее о процессе ковки читайте здесь.

Формы поршней имеют две основные характеристики: профиль и овальность. Менеджер по продукции и многолетний инженер Wiseco Дэйв Сулеки так прокомментировал эти характеристики поршня: «Профиль и овальность поршня являются одними из наиболее важных характеристик поршня, они действительно определяют не только то, как поршень будет изнашиваться с течением времени, но и насколько хорошо поршень будет изнашиваться с течением времени. может выполнить.Когда инженер рассчитывает зазор между поршнем и цилиндром, это только начало сложного определения окончательной геометрии поршня ».

Профиль

Если вы катите поршень по плоской поверхности, вы заметите, что он не катится по прямой линии. Вы наблюдаете за признаком номер один: , профиль . Поскольку алюминий проводит очень много тепла, поршни имеют конус — верхняя часть поршня около головки имеет меньший диаметр, чем нижняя часть поршня около юбки.Юбка поршня на самом деле имеет так называемую цилиндрическую форму, как показано ниже. Это связано с тем, что температуры около купола поршня отличаются от температур на юбке поршня, что приводит к различным уровням расширения. Коническая форма позволяет поршню расширяться под воздействием тепла, поэтому поршень не заедает в отверстии цилиндра. Чем выше температура, тем больше расширится поршень. Задача проектирования состоит в том, чтобы рассчитать степень сужения.Слишком узкий зазор может вызвать задир или заедание из-за теплового расширения, а слишком маленький зазор может вызвать шум от поршневой породы.

На этом рисунке показан профиль поршня: форма цилиндра и конусность поршня. Из-за этого измерение диаметра на юбках дает большее число, чем измерение около купола.

«Профиль поршня имеет решающее значение для того, как поршень будет поддерживать себя, когда он совершает возвратно-поступательное движение в канале цилиндра. Например, профиль поршня должен помогать удерживать поршень в вертикальном положении в канале во время сгорания; представьте, что любой чрезмерный наклон поршня позволит поршню кольца, чтобы они «не сидели» и не плотно прилегали к стенке цилиндра », — уточняет Сулеки.

Овальность

Когда вы катите поршень по столу, вы также будете наблюдать, как поршень поднимается и опускается в движении «горб-горб-горб», очень похоже на колесо с плоским пятном. Эта характеристика называется овальностью, также известной как кулачок. Проще говоря, овальность означает, что поршень имеет наименьший размер на уровне отверстия под палец.

Эта диаграмма осевой нагрузки иллюстрирует силу, создаваемую поршнями из стороны в сторону.

Когда двигатель начинает движение, шатун движется не только вверх и вниз, но из-за аспекта вращения одновременно перемещается в сторону. Это действие со стороны шатуна и движение коленчатого вала создают нагрузочные силы на поршень вдоль плоскости шатуна на одной линии с вращением (известной как «ось тяги»). Чтобы поршень мог свободно перемещаться с этой боковой силой, поршень не может быть идеально круглым, иначе он заедет в круглое отверстие цилиндра.Придавая поршню овальность, поршень может свободно перемещаться вверх и вниз по мере необходимости. Задача дизайна — добиться правильной овальности. Слишком низкая овальность может привести к тому, что поршень будет соприкасаться со стенкой цилиндра, ближайшей к концу поршневого пальца, в то время как слишком большая овальность может привести к тому, что поршень будет слишком сильно упираться в стенку цилиндра вдоль этой «оси тяги». Слишком большая нагрузка вдоль оси тяги может привести к сильному истиранию или заеданию, когда поршень ломает барьер масляной пленки и напрямую контактирует со стенкой цилиндра.

На этом рисунке показана овальность поршня. Эллипс со сплошной линией представляет диаметр поршня, как если бы вы смотрели вниз на купол.

Дэйв Сулеки прокомментировал овальность,

«Овальность — вещь неизвестная, когда большинство людей смотрят на поршень, они думают, что он круглый, и невооруженным глазом это должно быть так. Однако возьмите новый двухтактный поршень и катите его по столу, и что происходит. • Вы увидите неровный «горб, горб, горб», когда поршень катится по большой дуге… вы видите как профиль («конусообразную форму» поршня », так и овальность, поскольку поршень катится неравномерно.Овальность необходима для перемещения поршня вверх и вниз в отверстии цилиндра, поскольку коленчатый вал и шатун пытаются вынудить поршень вверх, а сгорание заставляет поршень опускаться, овальность позволяет поршню двигаться без заедания в круглом отверстии цилиндра. «

Еще одно визуальное представление профиля и овальности поршня.

Овальность — это ключевая деталь, которую следует помнить при измерении размера поршня. Поршень должен быть измерен в нижней части юбки, под углом 90 градусов от отверстия для пальца на запястье, чтобы получить точное измерение.

При измерении диаметра поршня убедитесь, что вы используете подходящие инструменты. Не используйте штангенциркуль для измерения поршня (поршней), так как вы не получите точного измерения. Самый точный инструмент — это набор микрометров наружного диаметра.

Ваш поршень должен измеряться по низу юбки, под углом 90 градусов от отверстия под штифт. Обратите внимание: размеры, представленные здесь, предназначены только для ознакомительных целей. Измерьте каждую из своих частей на точность.

Некоторые поршни Wiseco имеют запатентованные покрытия юбки, такие как ArmorGlide или ArmorFit, которые предназначены для уменьшения износа, обеспечения более плавной и бесшумной работы и применяются в течение всего срока службы поршня. Для некоторых поршней с покрытием юбки характеристики измерения зазора между поршнем и стенкой изменятся, поэтому обязательно ознакомьтесь с инструкциями, прилагаемыми к поршню (-ам).

Щелкните здесь, чтобы узнать больше о наших различных покрытиях.

Внутреннее устройство двигателя: что это за детали?

Подшипники шатуна Подшипники шатуна (шатунные подшипники) устанавливаются на шейки шатунов коленчатого вала и имеют на своей поверхности пленку «белого металла» (свинцового сплава), придающую шейке коленчатого вала более мягкую поверхность.Это сохраняет смазку между двумя поверхностями. Они помещаются между шатунами и коленчатым валом. Подшипники шатуна также представляют собой съемные вкладыши. Зазор подшипника большого конца — это небольшой зазор между подшипником шатуна и шейками коленчатого вала. Как и в случае с коренными подшипниками, он позволяет маслу попадать в подшипник. Вернуться к началу

Распределительный вал Распределительный вал может располагаться в блоке двигателя или в головке блока цилиндров. Лепестки кулачков представляют собой выступы (выступы) яйцевидной формы, обработанные на распредвале.Для каждого клапана двигателя предусмотрен один выступ кулачка. Распределительный вал 4-цилиндрового двигателя будет иметь восемь кулачков, а 6-цилиндровый — двенадцать кулачков. Вращающиеся кулачки распределительного вала открывают каждый клапан. Распределительный вал иногда имеет шестерню привода распределителя и масляного насоса. Шестерня распределителя системы зажигания может зацепляться с этой шестерней. Эксцентрик (овал) может быть обработан на распредвале для механического (с приводом от двигателя) топливного насоса. Он похож на выступ кулачка, но более круглый. Когда кулачок поворачивается, эксцентрик перемещает рычаг топливного насоса вверх и вниз. Цапфы распределительного вала — это точно обработанные и отполированные поверхности кулачков \ подшипников. Как и коленчатый вал, распределительный вал вращается на шейках. Масло разделяет подшипники кулачков и шейки кулачков. Вернуться к началу

Подшипники распределительного вала Подшипники распределительного вала поддерживают распределительный вал в головке блока цилиндров так же, как коренные подшипники поддерживают коленчатый вал. Вернуться к началу

Шатун Шатун крепит поршень к коленчатому валу.Он передает движение поршня и давление сгорания на шейки шатуна коленчатого вала. Шатун также вызывает движение поршня во время бессильных ходов (впуск, сжатие и выпуск). Малый конец шатуна охватывает поршневой палец (поршневой палец). Он также называется верхним концом и содержит цельную втулку. Втулка вдавливается в малый конец шатуна. Крышка шатуна крепится болтами к нижней части корпуса шатуна.Его можно снять для разборки двигателя. Шатун или нижний конец шатуна — это отверстие, выточенное в корпусе и крышке шатуна. Подшипник шатуна входит в шатун. Болты и гайки шатуна скрепляют шатун и крышку. Это специальные крепежные детали с высокой прочностью на разрыв. В некоторых шатунах используются винты с головкой под ключ без гайки. Колпачковый винт ввинчивается в сам шатун. Такая конструкция снижает вес шатуна. Вернуться к началу

Коленчатый вал Коленчатый вал использует огромную силу, создаваемую направлением поршней вниз.Он изменяет движение поршней вверх и вниз во вращательное движение. Коленчатый вал входит в нижнюю часть блока цилиндров. Коренные шейки коленчатого вала имеют точно обработанную и полированную поверхность. Они входят в блок коренных подшипников. Шейки шатунов коленчатого вала (шейки шатунов) также имеют обработанные и полированные поверхности, но они смещены относительно коренных шеек. Шатуны прикручиваются болтами к шейкам шатунов. Противовесы сформированы на коленчатом валу для предотвращения вибрации.Вес противодействует весу шатунов, поршней, колец и смещения шейки шатуна. Удлинитель коленчатого вала выступает через переднюю часть блока. На нем предусмотрено место для установки механизма привода распределительного вала, переднего демпфера и ременных шкивов вентилятора. Фланец для крепления маховика находится на задней части коленчатого вала. К этому фланцу крепится маховик. В центре фланца имеется пилотное отверстие или втулка для преобразователя крутящего момента трансмиссии или первичного вала. Двигатели легковых автомобилей обычно имеют 4,6 или 8 цилиндров. Шатунные шейки коленчатого вала расположены таким образом, чтобы на рабочий ход всегда находился хотя бы один цилиндр. Затем сила всегда передается на коленчатый вал для плавной работы двигателя. Вернуться к началу

Блок цилиндров Блок цилиндров — самая большая часть двигателя. Остальные части либо вставляются в блок, либо прикрепляются к нему. Как следует из названия, это в основном блок из литого металла, обычно из чугуна, но может быть из алюминиевого сплава. Имеет точно расточенные цилиндры для установки поршней. Нижняя часть блока называется картером и имеет подшипники для поддержки коленчатого вала. Водяные рубашки — это каналы для охлаждающей жидкости через блок. Они позволяют воде и раствору антифриза охладить цилиндры. Пробки сердечника, пробки для защиты от замерзания или приварные пробки представляют собой круглые металлические пробки с внешней стороны блока. Запечатывают отверстия, оставшиеся в блоке после литья (изготовления). Заглушки предотвращают утечку охлаждающей жидкости из водяных рубашек и действуют как зоны сброса давления в случае замерзания охлаждающей жидкости. Вернуться к началу

Головка блока цилиндров Головка блока цилиндров изготовлена ​​из чугуна или алюминиевого сплава. Он прикреплен болтами к верхней части блока цилиндров, так что он охватывает цилиндры. Камеры сгорания — это небольшие карманы, образованные в головке блока цилиндров. Камеры сгорания расположены непосредственно над поршнями. В этих областях головки блока цилиндров происходит возгорание. Свечи зажигания (бензиновый двигатель) или форсунки (дизельный двигатель) выступают через отверстия в камеры сгорания. Впускные и выпускные каналы залиты в головке блока цилиндров. Впускной канал направляет воздух (дизельный двигатель), воздух и топливо (бензиновый двигатель) в камеры сгорания. Выхлопной канал направляет сгоревшие газы из двигателя. Направляющие клапана — это небольшие отверстия, проделанные в головке блока цилиндров для клапанов. Клапаны входят в эти направляющие и скользят в них. Седла клапанов представляют собой круглые обработанные поверхности в отверстиях портов камеры сгорания. Когда клапан закрыт, он упирается в седло клапана. Показанная головка блока цилиндров предназначена для двигателя с верхним распредвалом. Вернуться к началу

Маховик Маховик — это тяжелое чугунное колесо, прикрепленное к задней части коленчатого вала. Он снижает вибрацию двигателя за счет сглаживания импульсов мощности поршней. Он поглощает энергию во время рабочего хода и отдает энергию во время других тактов, чтобы двигатель работал плавно. Кольцевая шестерня установлена ​​на ободе маховика, чтобы двигатель мог вращаться шестерней стартера во время запуска. В автоматической коробке передач ведущий диск и гидротрансформатор заменяют маховик и выполняют ту же функцию. Вернуться к началу

Передняя крышка Передняя крышка крепится болтами к удлинителю коленчатого вала. Он удерживает масляное уплотнение, закрывающее переднюю часть коленчатого вала. Когда в двигателе используется зубчатый или цепной привод распределительного вала, переднюю крышку можно также назвать крышкой привода ГРМ. Вернуться к началу

Прокладки Прокладка представляет собой гибкий кусок материала или, в некоторых случаях, мягкий герметик, помещенный между двумя или более частями.Когда детали стянуты вместе, любые неровности (деформированные пятна, царапины, вмятины) будут заполнены прокладочным материалом для создания герметичного соединения. В конструкции прокладок используется множество материалов. Сталь, алюминий, медь, пробка, резина (синтетика), бумага, войлок и жидкий силикон. Материалы можно использовать по отдельности или в комбинации. Следующие прокладки можно найти вокруг головки цилиндров и блока: Прокладка крышки коромысла Прокладки впускного и выпускного коллектора Прокладка головки Прокладка масляного насоса Прокладка поддона Прокладка крышки привода ГРМ Возврат наверх

поршневой палец поршневой палец, также называемый поршневым пальцем, позволяет поршню качаться на шатуне.Поршневой палец проходит через отверстие в бобышке поршневого пальца и малый конец шатуна. Поршневой палец поддерживается в шатуне маленькими концевыми втулками. Вернуться к началу

Болты с головкой Болты с головкой — это болты, которые удерживают головку цилиндров на блоке цилиндров. Эти болты затянуты, чтобы прокладка головки могла прилегать к поверхностям головки и блока. В двигателях последних моделей используются специальные болты с головкой, называемые болтами с крутящим моментом до предела текучести.Болты с затяжкой до предела текучести НЕ МОГУТ ИСПОЛЬЗОВАТЬ повторно, поэтому при снятии старых необходимо устанавливать новые. Болты с крутящим моментом до предела текучести головки предназначены для растягивания при установке, чтобы поддерживать постоянное натяжение на прокладке головки. Вернуться к началу

Подшипники с малым концом Подшипник, который входит в маленький (маленький) конец шатуна, и поршень проходит через его центр. Вернуться к началу

Коренные подшипники Коренные подшипники представляют собой съемные вкладыши, которые устанавливаются между главным отверстием блока и коренными шейками коленчатого вала.Половина каждой вставки входит в блок. Другая половина входит в крышки коренных подшипников блока. Масляные отверстия в верхней вставке подшипника совпадают с масляными отверстиями в блоке. Это позволяет маслу проходить через блок, коренные подшипники и в коленчатый вал. Масло проходит через коленчатый вал для смазки коренных подшипников и шатунных подшипников. Коренной упорный подшипник ограничивает скольжение коленчатого вала вперед или назад в блоке. В коренном подшипнике сформированы фланцы.Фланцы почти касаются боковых упорных поверхностей коленчатого вала. Обычно только один из основных подшипников служит упорным подшипником. Зазор в коренном подшипнике — это зазор между коренной шейкой коленчатого вала и вкладышем коренного подшипника. Зазор позволяет смазочному маслу входить и разделять шейку и подшипник. Вернуться к началу

Масло Моторное масло, также называемое моторным маслом, используется для образования смазочной пленки на движущихся частях двигателя.Обычно его очищают из сырой нефти или нефти, добытой из недр земли! Также доступны синтетические масла (промышленные масла). Они могут быть изготовлены не из сырой нефти, а из других веществ. Масляная пленка (тонкий слой масла) разделяет детали двигателя, предотвращая контакт металла с металлом. Без масляной пленки детали будут тереться и быстро изнашиваться. см. Специальную область по обучению вязкости масла. Очень важно понимать необходимость поставки правильного масла во время продажи. Вернуться к началу

Масляный фильтр Масляный фильтр удаляет мелкие частицы металла, углерода, ржавчины и грязи из моторного масла. Защищает движущиеся части от абразивного износа. Элемент — бумажный или хлопковый фильтрующий материал, установленный внутри корпуса фильтра. Это позволит маслу течь, но будет блокировать и улавливать мелкий мусор. Перепускной клапан фильтра обычно используется для защиты двигателя от масляного голодания в случае засорения фильтрующего элемента.Клапан откроется, если в фильтре образуется слишком большое давление. Это позволяет нефильтрованному маслу течь к подшипникам двигателя, предотвращая повреждение основных деталей. Фильтры моторного масла разделяются на две категории: навинчиваемый фильтр и картриджный фильтр. Навинчиваемый масляный фильтр представляет собой герметичный блок, элемент которого постоянно заключен в корпус фильтра. При необходимости обслуживания новый фильтр просто прикручивается на место. Это наиболее распространенный вид современных масляных фильтров. Патронный масляный фильтр имеет отдельный элемент и корпус.Для обслуживания масляного фильтра этого типа корпус снимается. Затем внутри существующего корпуса устанавливается новый элемент. Масляный фильтр картриджного типа иногда используется в тяжелых условиях эксплуатации или в дизельных двигателях. Он также снова становится популярным среди европейских производителей, таких как BMW и Mercedes. Вернуться наверх

Масляный поддон или поддон Масляный поддон, обычно изготовленный из тонкого листового металла или алюминия, прикручивается болтами к нижней части блока цилиндров. Он содержит дополнительный запас масла для системы смазки. Масляный поддон оснащен резьбовой сливной пробкой для замены масла. Для предотвращения разбрызгивания масла на поддон можно использовать перегородки. Картер — это самая нижняя часть масляного поддона, где собирается масло. По мере того, как масло стекает из двигателя, оно заполняет поддон. Тогда масляный насос может вытягивать масло из поддона для рециркуляции. Вернуться к началу

Масляный насос Масляный насос — это «сердце» системы смазки двигателя; он вытягивает масло из поддона через масляный фильтр двигателя, галереи и к подшипникам двигателя. Масляный насос может приводиться в движение шестерней на распределительном валу двигателя. Он также может приводиться в движение зубчатым ремнем или прямым соединением с концом распредвала или коленчатого вала. Есть два основных типа масляных насосов двигателя: роторные и шестеренчатые. Роторный масляный насос использует набор звездообразных роторов в корпусе для повышения давления моторного масла. Когда вал масляного насоса вращается, внутренний ротор заставляет внешний ротор вращаться. Эксцентричное действие двух роторов формирует карманы, размер которых меняется. На впускной стороне насоса образован большой карман. По мере вращения роторов масляный карман становится меньше по мере приближения к выпускному отверстию насоса. Это сжимает масло и заставляет его брызгать под давлением. В шестеренчатом масляном насосе используется набор шестерен для создания давления в системе смазки. Вал вращает одну из шестерен насоса. Эта шестерня вращает другую шестерню насоса, которая опирается на очень короткий вал внутри корпуса насоса. Масло на впускной стороне насоса захватывается зубьями шестерни и разносится по внешней стенке внутри корпуса насоса.Когда масло достигает выпускной стороны насоса, зубья шестерни зацепляются и уплотняются. Масло, попавшее в каждый зубец шестерни, нагнетается в карман на выходе насоса, и создается давление. Масло брызгает из насоса в подшипники двигателя. Вернуться к началу

Масляные уплотнения Масляные уплотнения могут использоваться для ограничения жидкостей, предотвращения попадания посторонних материалов и разделения двух разных жидкостей. Сальник прикреплен к одной части, а кромка уплотнения позволяет другой части вращаться или совершать возвратно-поступательное движение (движение). Уплотнения состоят из трех основных частей. Металлический контейнер или футляр, уплотнительный элемент и небольшая спиральная пружина, называемая подвязкой. Уплотнительные элементы обычно изготавливаются из синтетического каучука. Резиновое уплотнение может быть выполнено с жесткими допусками и им может быть придана специальная конфигурация (форма). Также могут быть приданы удельные износостойкие и жаропрочные свойства. В резиновом сальнике уплотняющий элемент прикреплен к корпусу. Элемент трется об вал.Корпус удерживает его на месте и выравнивает. Пружина подвязки заставляет кромку уплотнения соответствовать небольшому биению вала (колебания), в то же время поддерживая постоянное и контролируемое давление на кромку. Следующие сальники находятся на головке цилиндров и блоке: Уплотнения распределительного вала Уплотнения коленчатого вала Уплотнение масляного насоса Уплотнение балансирного вала Возврат вверх

Поршни Двигатель Поршень передает давление сгорания (расширяющиеся газы) на шатун и коленчатый вал.Он также должен удерживать поршневые кольца и поршневой палец во время работы в цилиндре. Головка поршня является верхней частью поршня. Он подвергается воздействию тепла и давления сгорания. Эта зона должна быть достаточно толстой, чтобы выдерживать эти силы. Он также должен иметь форму, соответствующую форме камеры сгорания, и работать с ней для полного сгорания. Канавки под поршневые кольца — это прорези, выполненные в поршне для поршневых колец. Две верхние канавки удерживают компрессионные кольца. Нижняя канавка поршня удерживает масляное кольцо. Отверстия для масла в нижних канавках позволяют маслу проходить через поршень. Затем масло стекает обратно в картер. Кольцевые площадки — это области между и над кольцевыми канавками. Они разделяют поршневые кольца и поддерживают их при скольжении в цилиндре. Юбка поршня — это сторона поршня под последним кольцом. Он предотвращает опрокидывание поршня в цилиндре. Без юбки поршень мог взорваться и заклинить в цилиндре. Бобышка поршня — это усиленная область вокруг отверстия под поршневой палец.Он должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать большие нагрузки на поршневой палец. Отверстие под поршневой палец выточено через бобышку поршневого пальца для поршневого пальца. Он немного больше поршневого пальца. Вернуться к началу

Толкатель Толкатель передает движение между подъемником и коромыслами. Они нужны, когда распредвал находится в блоке цилиндров. Они НЕ нужны, когда распределительный вал находится в головке блока цилиндров. Толкатели представляют собой полые металлические трубы с шариками или гнездами на концах.Один конец толкателя входит в подъемник. Другой конец прилегает к коромыслу. Таким образом, когда подъемник скользит вверх, шток толкателя перемещает коромысла, что приводит к открытию клапана двигателя. Вернуться к началу

Кольца Поршневые кольца герметизируют зазор между внешней стороной поршня и стенкой цилиндра. Они должны препятствовать попаданию давления сгорания в картер. Они также должны препятствовать попаданию масла в камеры сгорания. В большинстве поршней используются три кольца: два верхних компрессионных кольца и одно нижнее маслосъемное кольцо. Компрессионные кольца предотвращают продувку (утечка давления сгорания в картер двигателя). На такте сжатия давление между цилиндром и канавками поршня удерживается компрессионными кольцами. Давление сгорания толкает компрессионные кольца вниз в их канавках и к стенке цилиндра. Это обеспечивает почти герметичное уплотнение. Основная функция масляного кольца — предотвращать попадание моторного масла в камеру сгорания.Он соскребает излишки масла со стенок цилиндра. Если в камеру сгорания попадет слишком много масла, из выхлопной трубы автомобиля выйдет синий дым. Кольцевой зазор — это зазор или зазор между концами поршневого кольца. Кольцевой зазор позволяет раскрыть кольцо и установить его на поршень. Это также позволяет сделать кольцо немного большим в диаметре, чем цилиндр. При сжатии и установке в цилиндр кольцо расширяется наружу и давит на стенку цилиндра.Это способствует уплотнению кольца. Вернуться к началу

Коромысло Коромысло может использоваться для передачи движения на клапаны. Они устанавливаются сверху на головку блока цилиндров. Поворотный механизм позволяет качелям качаться вверх и вниз, открывая и закрывая клапаны. Некоторые коромысла изготовлены из литой стали или алюминиевого сплава, другие — из штампованной стали. Они смазываются просверленным отверстием в шпильке головки блока цилиндров. Вернуться к началу

Ремень ГРМ Ремень ГРМ — это зубчатый ремень, армированный резиной, который проходит от шестерни коленчатого вала к шестерням распределительного вала. Вернуться к началу

Цепь привода ГРМ Цепи привода ГРМ бывают разных типов, на рисунке справа показаны два примера. Цепь газораспределительного механизма огибает звездочки на концах коленчатого вала и распредвалов. Вернуться к началу

Зубчатая передача Зубчатые колеса можно найти в двух разных системах синхронизации: зубчатая передача и синхронизация ремня. Зубчатая передача — это момент, когда шестерня коленчатого вала напрямую контактирует с шестерней на распределительном вале.Этот тип синхронизации чаще всего встречается в двигателях, где распредвал находится в блоке. Ремень ГРМ — это когда ремень ГРМ проходит вокруг шестерни на коленчатом валу и шестерни на распредвале (ах). Количество зубцов на шестернях таково, что распределительный вал будет вращаться с половиной скорости вращения коленчатого вала. Вернуться к началу

Направляющая для синхронизации Направляющая для синхронизации обычно используется в двигателях с цепной синхронизацией. Направляющая прикручена к двигателю и неподвижна. Его работа заключается в удержании цепи на звездочках и предотвращении бокового смещения. Вернуться к началу

Холостой ход Ролики ГРМ чаще всего используются в двигателях с ременной системой газораспределения. Холостые ходы состоят из двух частей, центр прикручен к двигателю и неподвижен. Внешняя часть может вращаться вокруг центра на подшипнике. Так как ремень движется, внешняя часть холостого хода вращается. Работа натяжного ролика заключается в том, чтобы приводной ремень ГРМ проходил через шестерни. Вернуться к началу

Звездочки ГРМ Звездочки ГРМ используются для привода распределительного вала в двигателе с цепной синхронизацией. Цепь ГРМ огибает звездочку коленчатого и распределительного валов. Количество зубьев на каждой звездочке рассчитано таким образом, чтобы распределительный вал вращался со скоростью, равной половине скорости коленчатого вала. Вернуться к началу

Натяжитель привода ГРМ Как в ременной, так и в цепной системах ГРМ используется натяжитель.Натяжители делятся на две категории: фиксированные и автоматические. Фиксированные натяжители привинчены к двигателю и регулируются во время установки натяжителя или ремня. Обычно имеется два болта, один для точки поворота, а другой для регулировки. Обычно они представляют собой единый блок, ролик натяжителя прикреплен к опорной пластине. Автоматические натяжные устройства представляют собой два блока. Во-первых, это ролик натяжителя. Он находится на опорной пластине, которая фиксируется в одной точке и может поворачиваться в этой точке. Второй блок — это часть, которая регулирует натяжение ремня. Самый простой из них — пружина. Пружина прикреплена к двигателю и к точке на первом блоке. Последующие примеры имеют гидравлический привод. В этих устройствах жидкость под давлением находится за плунжером, который выталкивает штифт из устройства. Этот штифт прижимается к плоской поверхности первого блока. Это прикладывает натяжение и удерживает ремень натянутым. Попросите взглянуть на натяжные устройства Repco на полке и ознакомиться с ними. Вернуться к началу

Клапаны Клапаны двигателя открывают и закрывают порты в головке блока цилиндров. Обычно на цилиндр используются два клапана: один впускной и один выпускной, хотя современные двигатели стремятся использовать два впускных и два выпускных клапана на цилиндр. Впускной клапан — это больший клапан. Он регулирует подачу смеси (бензин) или воздуха (дизельное топливо) в камеру сгорания. Впускной клапан входит в порт, ведущий от впускного коллектора. Выпускной клапан регулирует поток выхлопных газов из цилиндра. Это меньший клапан. Выпускной клапан входит в порт, ведущий к выпускному коллектору. Головка клапана представляет собой большую дискообразную поверхность, обращенную к камере сгорания. Его внешний диаметр определяет размер клапана. Поверхность клапана — это обработанная поверхность на задней части головки клапана. Он касается седла в головке цилиндров и плотно прилегает к нему. Запас клапана — это плоская поверхность на внешнем крае головки клапана.Он расположен между головкой клапана и торцом. Запас нужен для того, чтобы клапан выдерживал высокие температуры сгорания. Без запаса головка клапана плавится и сгорает. Шток клапана представляет собой длинный вал, выходящий из головки клапана. Шток обработан и отполирован. Он входит в направляющую, проходящую через головку блока цилиндров. Канавки врезаны в верхнюю часть штока клапана. Они подходят для небольших держателей или цанг, которые удерживают пружину на клапане. Вернуться к началу

Крышка клапана Крышка клапана представляет собой тонкую металлическую или пластиковую крышку поверх головки блока цилиндров. Его еще можно назвать рокером. Просто предотвращает утечку масляной струи клапанного механизма из двигателя. Вернуться к началу

Подъемник клапана Подъемник клапана, также называемый толкателем, обычно перемещается по кулачкам и передает движение остальной части клапана.Подъемники могут быть расположены в блоке двигателя или в головке блока цилиндров. Они вставляются в обработанные отверстия, называемые подъемными отверстиями. Когда выступ кулачка превращается в подъемник, подъемник проталкивается вверх в своем отверстии. Это открывает клапан. Затем, когда лепесток вращается в сторону от подъемника, подъемник толкается в своем отверстии пружиной клапана. Это поддерживает постоянный контакт подъемника с распределительным валом. Вернуться к началу

Уплотнения клапана Уплотнения клапана предотвращают попадание масла в камеры сгорания через направляющие клапана.Они могут быть простыми кольцевыми уплотнениями или зонтичными уплотнениями, как показано на рисунке. Уплотнения клапана устанавливаются на штоки клапанов и предотвращают попадание масла через зазор между штоком и направляющими. Без уплотнений клапана масло могло попасть в цилиндры двигателя и сгореть при сгорании. Это может привести к расходу масла и дыму двигателя. Возврат к началу

Узел пружины клапана Узел пружины клапана используется для закрытия клапана.В основном он состоит из пружины клапана, держателя и двух держателей или цанг. Держатели входят в пазы, прорезанные в штоке клапана. Это заблокирует фиксатор и пружину на клапане.

Что такое поршень? | Поршень двигателя

Что такое поршень?

Поршень — это компонент поршневых двигателей, поршневых насосов, газовых компрессоров, гидроцилиндров и пневматических цилиндров, а также других подобных механизмов. Это движущийся элемент, который заключен в цилиндр и герметизирован поршневыми кольцами.

В двигателе его цель — передавать усилие от расширяющегося газа в цилиндре на коленчатый вал через шток поршня и / или шатун. В насосе функция обратная, и сила передается от коленчатого вала к поршню с целью сжатия или выброса жидкости в цилиндр.

В некоторых двигателях поршень также действует как клапан, закрывая и открывая отверстия в цилиндре.

Поршень помогает преобразовывать тепловую энергию в механическую работу и наоборот.По этой причине поршни являются ключевым компонентом тепловых двигателей. Выходная мощность расширяющегося газа в цилиндре передается на коленчатый вал, который сообщает маховику угловой момент. Одна такая система известна как поршневой двигатель.

Поршень должен следовать циклическому процессу, чтобы непрерывно преобразовывать тепловую энергию в работу. Есть много способов завершить этот цикл. Например:

• Подводя тепло к газу внутри цилиндра, газ расширяется, увеличивая объем в цилиндре и обеспечивая полезную работу.
• За счет отвода тепла от цилиндра давление газа будет уменьшаться, что облегчит его сжатие.
• При вводе работы поршню поршень сжимается обратно в исходное состояние, готовый к повторному выполнению цикла.

Эти шаги могут выполняться по-разному, и процессы могут стать очень сложными. Однако это простой пример того, как можно заставить поршень выполнять полезную работу, вводя тепло.

Известно, что это тепло не может быть полностью преобразовано в работу, иначе энтропия системы уменьшилась бы, что запрещено Вторым законом термодинамики.

Схема частей поршня

Части поршня

Части поршня

Поршень, как движущаяся часть камеры сгорания, выполняет задачу преобразования этой высвобождаемой энергии в механическую работу. Основная конструкция поршня представляет собой закрытый с одной стороны полый цилиндр с сегментной головкой поршня с кольцевым ремнем, выступом пальца и юбкой.

Основные части поршня и их функции:

• Поршневые кольца
• Юбка поршня
• Поршневой палец
• Головка поршня / корона
• Шатун
• Подшипники поршня

1.Поршневое кольцо

Поршневые кольца поддерживают сжатие газа между поршнем и стенкой цилиндра. Поршневые кольца герметизируют цилиндр, чтобы газообразные продукты сгорания, образующиеся во время воспламенения, не попадали в отверстие между поршнем и цилиндром.

В типичном автомобильном двигателе обычно бывает 3 типа поршневых колец:

• Компрессионное кольцо : это верхнее боковое кольцо, ближайшее к камере сгорания. Его еще называют газовым или напорным кольцом. Кольцо предотвращает утечку продуктов сгорания.Компрессионные кольца также помогают передавать тепло от поршня к стенкам цилиндра.
• Грязесъемное кольцо — поршневое кольцо с конической поверхностью, расположенное в кольцевой канавке между компрессионным кольцом и масляным кольцом. Грязесъемное кольцо используется для дополнительной герметизации камеры сгорания и очистки стенки цилиндра от излишков масла. Горючие газы, проходящие через компрессионное кольцо, задерживаются грязесъемным кольцом.
• Масляное кольцо — поршневое кольцо, расположенное в кольцевой канавке, ближайшей к картеру.Масляное кольцо используется для вытирания излишков масла со стенок цилиндра во время движения поршня. Излишки масла возвращаются через кольцевые отверстия в масляный резервуар в блоке двигателя.

Подробнее о: Что такое поршневое кольцо?

2. Юбка поршня

Юбка поршня относится к цилиндрическому материалу, закрепленному на круглой части поршня. Деталь обычно изготавливается из чугуна из-за его превосходной износостойкости и самосмазывающихся свойств. Юбка содержит пазы для крепления поршневого маслосъемного кольца и компрессионных колец.Юбки поршней доступны в различных дизайнах для конкретных применений.

Существует два основных типа юбок поршней:

• Полная юбка : также известна как сплошная юбка. Пышная юбка имеет трубчатую форму. Он обычно используется в двигателях больших автомобилей.
• Юбка тапочка: Тип юбки поршня используется для поршней мотоциклов и некоторых автомобилей. Часть юбки срезается так, чтобы на стенке цилиндра остались только задняя и передняя поверхности.Это помогает снизить вес и минимизировать площадь контакта между стенкой цилиндра и поршнем.

3. Поршневой палец / поршневой палец

Поршневой палец также известен как поршневой палец или поршневой палец, который используется для соединения поршня с шатуном и обеспечивает подшипник для поворота шатуна в качестве поршня. движется.

В очень ранних двигателях, включая двигатели с паровым приводом, а также во многих очень больших стационарных или судовых двигателях поршневой палец расположен в скользящей траверсе, которая соединяется с поршнем через шток.

Поршневой палец обычно представляет собой кованый короткий полый шток, изготовленный из стального сплава высокой прочности и твердости, который может быть физически отделен как от шатуна, так и от поршня или крейцкопфа.

Конструкция поршневого пальца, особенно в небольших высокооборотных автомобильных двигателях, является сложной задачей. Поршневой палец должен работать при некоторых из самых высоких температур, встречающихся в двигателе, и его расположение затрудняет смазку, оставаясь маленьким и легким, чтобы соответствовать диаметру поршня и не увеличивать чрезмерно массу поршня.

Требования к легкости и компактности требуют стержня малого диаметра, который подвергается высоким сдвигающим и изгибающим нагрузкам и имеет одни из самых высоких сжимающих нагрузок среди всех подшипников во всем двигателе.

Для решения этих проблем материалы, из которых изготовлен поршневой палец, и способ его изготовления являются одними из самых сложных из всех механических компонентов, используемых в двигателях внутреннего сгорания.

Из них получаются следующие типы штифтов.

• Стационарный / фиксированный штифт : штифт крепится к выступам поршня с помощью винта. Шток поршня затем поворачивается на штифте.
• Полуплавающий : палец прикрепляется к шатуну посередине, а концы пальца свободно перемещаются внутри подшипника поршня и на выступах.
• Полностью плавающий : в этом типе пальца палец не прикреплен к пальцу или шатуну поршня. Вместо этого он фиксируется заглушками, зажимами или стопорными кольцами, прикрепленными к бобышкам поршня.В этом случае штифт может колебаться как на выступах, так и на стержне.

4. Головка поршня / Корона

Также известна как головка поршня или купол, головка поршня является его вершиной. Это часть, которая контактирует с дымовыми газами. Это нагревает его до чрезвычайно высоких температур. Для предотвращения плавления детали головки поршня изготавливают из специальных сплавов, в том числе из стальных.

Головка поршня обычно имеет каналы и полости. Это помогает создать завихрение, улучшающее сгорание.В разных двигателях используются разные типы поршневых головок. Причины различий бывают разные. Предпочтительная конструкция головки поршня зависит от многих факторов, таких как ожидаемая производительность и тип двигателя.

5. Шатун

Шатун, также называемый шатуном, является частью поршневого двигателя, которая соединяет поршень с коленчатым валом. Шатун вместе с кривошипом преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращение коленчатого вала.

6. Подшипники поршня

Подшипники представляют собой детали поршня, которые расположены в точках, где происходит поворотное вращение. Обычно это полукруглые куски металла, которые вставляются в отверстия в этих точках. Поршневые подшипники включают чашки на большом конце, где шток соединяется с коленчатым валом. Также есть подшипники на малом конце, где шток соединяется с поршнем.

Поршневые подшипники обычно изготавливаются из композитных металлов, таких как свинец, медь, кремний-алюминий и другие.Подшипники часто имеют покрытие для повышения твердости и выдерживания нагрузки от движений поршня и шатуна.

Типы поршней

Ниже приведены типы поршней:

• Поршни ствола
• Поршни крейцкопфа
• Поршни скользящего типа
• Поршни дефлектора
• Гоночные поршни

1.

Поршень ствола s

Ствол поршни длинные относительно их диаметра. Они действуют как поршневые и цилиндрические крейцкопфы.Поскольку шатун на большей части своего вращения наклонен под углом, существует также боковая сила, которая воздействует вдоль стороны поршня на стенку цилиндра. Более длинный поршень помогает поддерживать это.

Стволовые поршни были обычной конструкцией поршней с первых дней создания поршневых двигателей внутреннего сгорания. Они использовались как для бензиновых, так и для дизельных двигателей, хотя в высокоскоростных двигателях теперь используются более легкие поршневые двигатели.

Характерной чертой большинства поршневых поршней, особенно для дизельных двигателей, является то, что они имеют канавку для масляного кольца под поршневым пальцем в дополнение к кольцам между поршневым пальцем и головкой поршня.

Название «стволовый поршень» происходит от «ствольного двигателя» — ранней конструкции судового парового двигателя. Чтобы сделать их более компактными, они отказались от обычного поршневого штока парового двигателя с отдельной траверсой и вместо этого были первой конструкцией двигателя, в которой поршневой палец размещался непосредственно внутри поршня. В остальном эти поршни ствольного двигателя мало походили на поршень ствола; они были чрезвычайно большого диаметра и двойного действия. Их «ствол» представлял собой узкий цилиндр, установленный в центре поршня.

2.

Поршень крейцкопфа s

Для больших тихоходных дизельных двигателей может потребоваться дополнительная поддержка боковых сил, действующих на поршень. В этих двигателях обычно используются поршни крейцкопфа. Главный поршень имеет большой шток, идущий вниз от поршня к тому, что фактически является вторым поршнем меньшего диаметра. Главный поршень отвечает за газовое уплотнение и несет на себе поршневые кольца. Меньший поршень является чисто механической направляющей. Он проходит внутри небольшого цилиндра в качестве направляющей для ствола, а также несет поршневой палец.

Смазка крейцкопфа имеет преимущества по сравнению с цилиндрическим поршнем, поскольку его смазочное масло не подвержено тепловому воздействию сгорания: масло не загрязняется частицами сажи, образующейся при сгорании, оно не разрушается из-за тепла и становится более тонким и менее вязким. можно использовать масло. Трение поршня и крейцкопфа может быть только половиной от трения ствола поршня.

Из-за дополнительного веса этих поршней они не используются в высокоскоростных двигателях.

3.

Стопорный поршень s

Стопорный поршень — это поршень для бензинового двигателя, размер и вес которого были максимально уменьшены.В крайнем случае они сводятся к днищу поршня, опоре для поршневых колец и достаточному количеству оставшейся юбки поршня, чтобы оставить две площадки для предотвращения качания поршня в канале ствола. Стороны юбки поршня вокруг поршневого пальца уменьшены от стенки цилиндра.

Основная цель состоит в том, чтобы уменьшить возвратно-поступательную массу, тем самым облегчая балансировку двигателя и, таким образом, обеспечивая высокие скорости. В гоночных условиях юбки скользящего поршня могут быть сконфигурированы таким образом, чтобы обеспечить чрезвычайно легкий вес, сохраняя при этом жесткость и прочность полной юбки.Уменьшение инерции также улучшает механический КПД двигателя: силы, необходимые для ускорения и замедления возвратно-поступательных деталей, вызывают большее трение поршня о стенку цилиндра, чем давление жидкости на головку поршня.

Дополнительным преимуществом может быть некоторое уменьшение трения о стенку цилиндра, поскольку площадь юбки, которая скользит вверх и вниз в цилиндре, уменьшается вдвое. Однако наибольшее трение происходит из-за поршневого кольца, которое на самом деле является наиболее плотно прилегающим к отверстию и опорным поверхностям пальца кисти, и, таким образом, выгода уменьшается.

4.

Поршень дефлектора s

Поршень дефлектора используются в двухтактных двигателях с компрессией картера, где поток газа внутри цилиндра должен быть тщательно направлен для обеспечения эффективной продувки. При перекрестной продувке передаточное (впускное отверстие в цилиндр) и выпускное отверстия находятся на непосредственно обращенных сторонах стенки цилиндра. Чтобы входящая смесь не проходила прямо от одного порта к другому, поршень имеет выступающее ребро на его головке.Это предназначено для отклонения поступающей смеси вверх вокруг камеры сгорания.

Много усилий и много различных конструкций днища поршня было потрачено на разработку улучшенной продувки. Коронки превратились из простого ребра в большую асимметричную выпуклость, обычно с крутой гранью на впускной стороне и пологим изгибом на выпускной. Несмотря на это, перекрестная очистка никогда не была столь эффективной, как хотелось бы. В большинстве современных движков вместо этого используется портирование Schnoodle. Это помещает пару отверстий для переноса по бокам цилиндра и стимулирует вращение потока газа вокруг вертикальной оси, а не горизонтальной оси.

5.

Racing Pistons

В гоночных двигателях прочность и жесткость поршня обычно намного выше, чем у двигателя легкового автомобиля, в то время как вес намного меньше, что позволяет достичь высоких оборотов двигателя, необходимых в гонках.

Поршень Функция:

Наиболее важные задачи, которые должны выполнять поршни:

• Передача усилия от рабочего газа и к рабочему газу
• Регулируемое ограничение рабочей камеры (цилиндра)
• Уплотнение рабочей камеры
• Линейное направление шатуна (ствольные поршневые двигатели)
• Теплоотвод
• Поддержка перезарядки вытяжкой и разрядкой (четырехтактные двигатели)
• Поддержка смесеобразования (за счет подходящей формы поверхности поршня на
• сторона камеры сгорания)
• Управление перезарядкой (в двухтактных двигателях)
• Направление уплотнительных элементов (поршневые кольца)
• Направление шатуна (для шатунов с верхним направлением)

По мере увеличения удельной мощности двигателя , то же самое и с требованиями к поршню.

Характеристика поршня:

• Поршни должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать:
• Ударное воздействие давления дымовых газов,
• Колеблющуюся нагрузку и
• высокую температуру газов.
• Поршень должен быть:
• Легкий
• Бесшумный в работе и
• Механически прочный.
• Из-за небольшого веса:
• Потери инерции и
• Инерционные нагрузки на подшипник уменьшаются из-за изменения движения

Применение или использование поршня:

Основное применение поршней:

• Уменьшение инерции также улучшает механический КПД двигателя.
• Он сжимает жидкость внутри цилиндра, следовательно, увеличивает давление и температуру жидкости внутри цилиндра.
• Он также обеспечивает направление.

Преимущества поршня:

Основными преимуществами поршней являются:

• Простота механики
• Гибкость и надежность
• Отношение мощности к массе
• Совместимость с различными видами топлива
• Низкая рабочая температура турбины
• Меньше вибрации и шум
• Меньше обслуживания
• Поршень легко запускается
• Отлично подходит для рекуперации отходящего тепла
• Обеспечивает высокую маневренность
• Меньше производственных затрат
• Низкие выбросы NOx
• Он предлагает процесс сгорания HCCI
• Внутренне сбалансированный
• Модульность

Поршень Недостатки:

Основными недостатками поршней являются:

• Низкая топливная экономичность
• Стабильность подачи топлива
• Низкая эффективность при частичной нагрузке
• Высокая скорость сгорания
• Требуется понижающая передача

9000 2

FAQ

Что такое поршень?

Поршень — это компонент поршневых двигателей, поршневых насосов, газовых компрессоров, гидроцилиндров и пневматических цилиндров, а также других подобных механизмов.Это движущийся элемент, который заключен в цилиндр и герметизирован поршневыми кольцами.

Какие части поршня?

Основные части поршня :

1. Поршневые кольца
2. Юбка поршня
3. Поршневой палец
4. Головка поршня / корона
5. Шатун
6. Подшипники поршня

Какие бывают типы поршень?

Ниже приведены типы поршней :

1. Поршни ствола
2. Поршни крейцкопфа
3.Поршни тапочек
4. Поршни дефлектора
5. Гоночные поршни

Что такое поршень двигателя?

В двигателе его цель — передавать усилие от расширяющегося газа в цилиндре на коленчатый вал через шток поршня и / или шатун.