Поршень назначение: поршень двигателя

поршень двигателя

Поршень двигателя является одной из самых главных деталей и конечно же от материала и качества поршней зависит успешная эксплуатация мотора и его долгий ресурс. В этой статье, больше рассчитанной на новичков, будет описано всё (ну или почти всё), что связано с поршнем, а именно: назначение поршня, его устройство, материалы и технология изготовления поршней и другие нюансы.

Сразу хочу предупредить уважаемых читателей, что если какой то важный нюанс, связанный с поршнями, или с технологией их изготовления, я уже написал более подробно в другой статье, то разумеется мне нет смысла повторяться в этой статье. Я просто напросто буду ставить соответствующую ссылку, перейдя по которой уважаемый читатель при желании сможет перейти на другую более подробную статью и в ней ознакомиться с нужной информацией о поршнях более подробно.

На первый взгляд многим новичкам может показаться, что поршень довольно простая деталь и придумать уже что то более совершенное в его технологии производства, форме и конструкции невозможно.

Но на самом деле всё не так просто и не смотря на внешнюю простоту формы, поршни и технологии их изготовления до сих пор совершенствуются, особенно на самых современных (серийных или спортивных) более высоко-оборотистых форсированных двигателях. Но не будем забегать вперёд и начнём от простого к сложному.

Для начала разберём для чего нужен поршень (поршни) в двигателе, как он устроен, какие формы поршней бывают для разных двигателей и далее уже плавно перейдём к технологиям изготовления.

Для чего нужен поршень двигателя.

Поршень, за счёт кривошипно-шатунного механизма (коленвала и шатуна — см. рисунок чуть ниже), перемещаясь возвратно-поступательно в цилиндре двигателя, например перемещаясь вверх — для засасывания в цилиндр и сжатия в камере сгорания рабочей смеси, а так же за счёт расширения сгораемых газов перемещаясь в цилиндре вниз, совершает работу, преобразуя тепловую энергию сгораемого топлива в энергию движения, которая способствует (через трансмиссию) вращению ведущих колёс транспортного средства.

Поршень двигателя и силы действующие на него: А — сила, прижимающая поршень к стенкам цилиндра; Б — сила, перемещающая поршень вниз; В — сила передаваемая усилие от поршня к шатуну и наоборот, Г — сила давления сгораемых газов, перемещающая поршень вниз.

 

То есть по сути без поршня в одноцилиндровом двигателе, или без поршней в многоцилиндровом двигателе — невозможно движение транспортного средства, на которое установлен двигатель.

 

Кроме того, как видно из рисунка, на поршень действуют несколько сил, (также на том же рисунке не показаны противоположные силы, давящие на поршень снизу вверх).

 

 

И исходя из того, что на поршень давят и довольно сильно несколько сил, у поршня должны быть некоторые важные свойства, а именно:

• способность поршня двигателя противостоять огромному давлению газов, расширяющихся в камере сгорания.
• способность сжать и противостоять большому давлению сжимаемого топлива (особенно на дизелях).
• способность противостоять прорыву газов между стенками цилиндра и своими стенками.
• способность передавать огромное давление на шатун, через поршневой палец, без поломок.
• способность не изнашиваться долгое время от трения о стенки цилиндра.
• способность не заклиниваться в цилиндре от теплового расширения материала, из которого он изготовлен.
• поршень двигателя должен иметь способность противостоять высокой температуре сгорания топлива.
• иметь большую прочность при небольшой массе, чтобы исключить вибрацию и инерционность.

И это далеко не все требования, предъявляемые к поршням, особенно на современных высоко-оборотистых моторах. О полезных свойствах и требованиях современных поршней мы ещё поговорим, а для начала давайте рассмотрим устройство современного поршня.

 

Как видно на рисунке, современный поршень можно разделить на несколько частей, каждая из которых имеет важное значение и свои функции. Но ниже будут описаны основные наиболее важные части поршня двигателя и начнём с наиболее важной и ответственной части — с днища поршня.

 

Донышко (днище) поршня двигателя.

Это самая верхняя и наиболее нагруженная поверхность поршня, которая обращена непосредственно к камере сгорания двигателя. И нагружено донышко любого поршня не только большой давящей силой от расширяющихся с огромной скоростью газов, но и высокой температурой сгорания рабочей смеси.

Кроме того, донышко поршня своим профилем определяет нижнюю поверхность самой камеры сгорания и также определяет такой важный параметр, как степень сжатия. Кстати, зависеть форма донышка поршня может от некоторых параметров, например от расположения в камере сгорания свечей, или форсунок, от расположения и величины открытия клапанов, от диаметра тарелок клапанов — на фото слева хорошо видны выемки для тарелок клапанов в донышке поршня, которые исключают встречу клапанов с донышком.

Так же форма и размеры донышка поршня зависят от объёма и формы камеры сгорания двигателя, или от особенностей подачи в нее топливно-воздушной смеси — например на некоторых старых двухтактных двигателях на донышке поршня делали характерный выступ-гребень, играющий роль отражателя и направляющий поток продуктов горения при продувке. Этот выступ показан на рисунке 2 (выступ на донышке также виден на рисунке выше, где показано устройство поршня). Кстати, на рисунке 2 так же показан рабочий процесс древнего двухтактного двигателя и то, как влияет выступ на донышке поршня на наполнение рабочей смесью и на выпуск отработанных газов (то есть на улучшение продувки).

Двухтактный двигатель мотоцикла — рабочий процесс

Но на некоторых двигателях (например на некоторых дизелях) на донышке поршня в центре наоборот имеется круглая выемка, благодаря которой увеличивается объем камеры сгорания и соответственно уменьшается степень сжатия.

Но, поскольку выемка небольшого диаметра в центре донышка является не желательной для благоприятного наполнения рабочей смесью (появляются нежелательные завихрения), то на многих двигателях на донышках поршней в центре перестали делать выемки.

А для уменьшения объема камеры сгорания приходится делать так называемые вытеснители, то есть изготавливать донышко с определенным объёмом материала, который располагают немного выше основной плоскости донышка поршня.

Ну и ещё один важный показатель — это толщина донышка поршня. Чем она толще, тем прочнее поршень и тем большую тепловую и силовую нагрузку он сможет выдержать довольно долго. А чем тоньше толщина донышка поршня, тем бóльшая  вероятность прогара, или физического разрушения донышка.

Но с увеличением толщины донышка поршня, соответственно увеличивается и масса поршня, что для форсированных высоко-оборотистых моторов очень нежелательно. И поэтому конструкторы идут на компромисс, то есть «ловят» золотую середину между прочностью и массой, ну и конечно же постоянно стараются усовершенствовать технологии производства поршней для современных моторов (о технологиях позже).

Жаровой пояс поршня.

Как видно на рисунке выше, где показано устройство поршня двигателя, жаровым поясом считается расстояние от донышка поршня до его самого верхнего компрессионного кольца. Следует учесть, что чем меньше расстояние от донышка поршня до верхнего кольца, то есть чем тоньше жаровой пояс, тем более высокую тепловую напряжённость будут испытывать нижние элементы поршня, и тем быстрее они будут изнашиваться.

Поэтому для высоко напряжённых форсированных двигателей желательно делать жаровой пояс потолще, однако это делают не всегда, так как это тоже может увеличить высоту и массу поршня, что для форсированных и высоко-оборотистых двигателей нежелательно. Тут так же как и с толщиной донышка поршня, важно найти золотую середину.

Уплотняющий участок поршня.

Этот участок начинается от нижней части жарового пояса до того места, где заканчивается канавка самого нижнего поршневого кольца. На уплотняющем участке поршня расположены канавки поршневых колец и вставлены сами кольца (компрессионные и масло-съёмные).

Канавки колец не только удерживают поршневые кольца на месте, но ещё и обеспечивают их подвижность (благодаря определённым зазорам между кольцами и канавками), что позволяет поршневым кольцам свободно сжиматься и разжиматься за счёт своей упругости (что очень важно если цилиндр изношен и имеет форму бочки). Это также способствует прижиму поршневых колец к стенкам цилиндра, что исключает прорыв газов и способствует хорошей компрессии, даже если цилиндр немного изношен.

Как видно на рисунке с устройством поршня, в канавке (канавках), предназначенной для маслосъёмного кольца имеются отверстия для обратного стока моторного масла, которое масло-съёмное кольцо (или кольца) снимает со стенок цилиндра, при движении поршня в цилиндре.

Кроме основной функции (не допустить прорыва газов) уплотняющего участка, у него есть ещё одно важное свойство — это отвод (точнее распределение) части тепла от поршня на цилиндр и весь двигатель. Разумеется для эффективного распределения (отвода) тепла и для предотвращения прорыва газов важно, что бы поршневые кольца довольно плотно прилегали к своим канавкам, но особенно к поверхности стенки цилиндра.

Головка поршня двигателя.

Головка поршня представляет из себя общий участок, который включает в себя уже описанные мной выше донышко поршня и его и уплотняющий участок. Чем больше и мощнее головка поршня, тем выше его прочность, лучше отвод тепла и соответственно больше ресурс, но и масса тоже больше, что как было сказано выше, нежелательно для высоко-оборотистых моторов. А снизить массу, без уменьшения ресурса, можно если увеличить прочность поршня путём усовершенствования технологии изготовления, но об этом я подробнее напишу позже.

Кстати, чуть не забыл сказать, что в некоторых конструкциях современных поршней, изготавливаемых из алюминиевых сплавов, в головке поршня делают нирезистовую вставку, то есть в головку поршня заливают ободок из нирезиста (специального прочного и стойкого к коррозии чугуна).

В этом ободке прорезают канавку для самого верхнего и наиболее нагруженного компрессионного поршневого кольца. И хотя благодаря вставке немного увеличивается масса поршня, зато существенно увеличивается его прочность и износостойкость (к примеру нирезистовую вставку имеют наши отечественные Тутаевские поршни, изготовленные на ТМЗ).

Компрессионная высота поршня.

Компрессионная высота — это расстояние в миллиметрах, которое отсчитывается от донышка поршня до оси поршневого пальца (или наоборот). У разных поршней компрессионная высота разная и разумеется чем больше расстояние от оси пальца до донышка, тем она больше, а чем она больше, тем лучше компрессия и меньшая вероятность прорыва газов, но и больше сила трения и нагрев поршня.

На старых тихоходных и мало-оборотистых моторах компрессионная высота поршня была больше, а на современных более высоко-оборотистых двигателях стала меньше. Здесь тоже важно найти золотую середину, которая зависит от форсировки мотора (чем выше обороты, тем меньше должно быть трение и меньшая компрессионная высота).

Юбка поршня двигателя.

Юбкой называют нижнюю часть поршня (её ещё называют направляющей частью). Юбка включает в себя бобышки поршня с отверстиями, в которые вставляется поршневой палец. Внешняя поверхность юбки поршня является направляющей (опорной) поверхностью поршня и эта поверхность также как и поршневые кольца трётся о стенки цилиндра.

Примерно в средней части юбки поршня имеются приливы, в которых имеются отверстия для поршневого пальца. А так как вес материала поршня у приливов тяжелее, чем в других местах юбки, то деформации от воздействия температуры в плоскости бобышек будут больше, чем в других частях поршня.

Поэтому для снижения температурных воздействий (и напряжений) на поршне с двух сторон с поверхности юбки снимают часть материала, примерно на глубину 0,5-1,5 мм и получаются небольшие углубления. Эти углубления, называемые холодильниками, не только способствуют устранению температурных воздействий и деформаций, но ещё и препятствуют образованию задиров, а так же улучшают смазку поршня при движении его в цилиндре.

Следует так же отметить, что юбка поршня имеет форму конуса (в верху у донышка уже, внизу шире), а в плоскости, перпендикулярной оси поршневого пальца имеет форму овала. Эти отклонения от идеальной цилиндрической формы минимальные, то есть имеют всего несколько соток мм (эти величины разные — чем больше диаметр, тем больше отклонения).

Конус нужен для того, что бы поршень расширялся от нагрева равномерно, ведь в верху температура поршня выше, а значит и тепловое расширение больше. А раз у донышка диаметр поршня чуть меньше, чем внизу, то при расширении от нагрева поршень примет форму, близкую к идеальному цилиндру.

Ну а овал предназначен для компенсации быстрого износа на стенках юбки, которые стираются быстрее там где трение выше, а выше оно в плоскости движения шатуна.

Благодаря юбке поршня (точнее её боковой поверхности) обеспечивается нужное и правильное положение оси поршня к оси цилиндра мотора. С помощью боковой поверхности юбки, к цилиндру двигателя передаются поперечные усилия от действия боковой силы А  (см. самый верхний рисунок в тексте, а так же рисунок справа) которая периодически воздействует на поршни и цилиндры, при перекладке поршней во время вращения коленвала (кривошипно-шатунного механизма).

Также благодаря боковой поверхности юбки осуществляется отвод тепла от поршня к цилиндру (так же как и от поршневых колец). Чем больше боковая поверхность юбки, тем лучше идёт отвод тепла, меньше утечка газов, меньше стук поршня при некотором износе втулки верхней головки шатуна (или при неточной обработке втулки — см. рисунок слева), впрочем как и при трёх компрессионных кольцах, а не двух (об этом я подробнее написал вот тут).

Но при слишком длинной юбке поршня больше его масса, больше трения возникает о стенки цилиндров (на современных поршнях для уменьшения трения и износа стали наносить антифрикционное покрытие на юбку), а лишняя масса и трение очень нежелательны в высоко-оборотистых форсированных современных (или спортивных) моторах и поэтому на таких двигателях юбку постепенно стали делать очень короткой (так называемая миниюбка) и постепенно почти от неё избавились — так и появился Т-образный поршень, показанный на фото справа.

Но и у Т-образных поршней есть недостатки, например у них опять же могут быть проблемы с трением о стенки цилиндра, из-за недостаточной смазываемой поверхности очень короткой юбки (причём на малых оборотах).

Более подробно об этих проблемах, а так же в каких случаях Т-образные поршни с мини юбкой нужны в некоторых двигателях, а в каких нет, я написал отдельную подробную статью вот здесь. Там же написано об эволюции формы поршня двигателя — советую почитать. Ну а мы думаю уже разобрались с устройством поршней и плавно переходим к технологиям изготовления поршней, чтобы понять какие поршни, изготовленные разными способами лучше, а какие хуже (менее прочные).

Поршни для двигателей — материалы изготовления.

При выборе материала для изготовления поршней предъявляют строгие требования, а именно:

• материал поршня должен иметь отличные антифрикционные (антизадирные) свойства.
• материал поршня двигателя должен иметь довольно высокую механическую прочность.
• материал поршня должен иметь малую плотность и хорошую теплопроводность.
• материал поршня должен быть стоек к коррозии.
• материал поршня должен иметь малый коэффициент линейного расширения и быть по возможности близок или равен коэффициенту расширения материала стенок цилиндра.

Чугун.

Раньше, на заре двигателестроения, ещё со времён самых первых автомобилей, мотоциклов и самолётов (аэропланов), для материала поршней применяли серый чугун (кстати для поршней компрессоров тоже). Конечно же, как и у любого материала, у чугуна имеются как достоинства, так и недостатки.

Из достоинств следует отметить хорошую износостойкость и достаточную прочность. Но наиболее важное достоинство чугунных поршней, устанавливаемых в двигатели с чугунными блоками (или гильзами) — это такой же коэффициент теплового расширения, как и чугунного цилиндра двигателя. А значит тепловые зазоры можно сделать минимальными, то есть гораздо меньше, чем у алюминиевого поршня, работающего в чугунном цилиндре. Это позволяло существенно увеличить компрессию и ресурс поршневой группы.

Ещё один существенный плюс чугунных поршней — это небольшое (всего 10 %) снижение механической прочности при нагреве поршня. У алюминиевого поршня снижение механической прочности при нагреве ощутимо больше, но об этом ниже.

Но с появлением более оборотистых двигателей, при использовании чугунных поршней, на больших оборотах стал выявляться их главный недостаток — довольно большая масса, по сравнению с алюминиевыми поршнями. И постепенно перешли к изготовлению поршней из алюминиевых сплавов, даже в двигателях с чугунным блоком, или гильзой, хоть и пришлось делать алюминиевые поршни с гораздо бóльшими тепловыми зазорами, чтобы исключить клин алюминиевого поршня в чугунном цилиндре.

Кстати, раньше на поршнях некоторых двигателей делали косой разрез юбки, который обеспечивал пружинящие свойства юбки алюминиевого поршня и исключал его заклинивание в чугунном цилиндре — пример такого поршня можно увидеть на двигателе мотоцикла ИЖ-49).

А с появлением современных цилиндров, или блоков цилиндров, полностью выполненных из алюминия, в которых уже нет чугунных гильз (то есть покрытых никасилем или керонайтом) появилась возможность изготавливать алюминиевые поршни тоже с минимальными тепловыми зазорами, ведь тепловое расширение легкосплавного цилиндра стало практически таким же, как и у легкосплавного поршня.

Алюминиевые сплавы. Практически все современные поршни на серийных двигателях сейчас изготавливают из алюминиевых сплавов (кроме пластиковых поршней на дешёвых китайских компрессорах).

У поршней, выполненных из алюминиевых сплавов тоже имеются как достоинства, так и недостатки. Из основных достоинств следует отметить небольшой вес легкосплавного поршня, что очень важно для современных высокооборотистых двигателей. Вес алюминиевого поршня конечно же зависит от состава сплава и от технологии изготовления поршня, ведь кованный поршень весит значительно меньше, чем выполненный из того же сплава методом литья, но о технологиях я напишу чуть позже.

Ещё одно достоинство легкосплавных поршней, о которой мало кто знает — это довольно высокая теплопроводность, которая примерно в 3-4 раза выше, чем теплопроводность серого чугуна. Но почему достоинство, ведь при высокой теплопроводности и тепловое расширение довольно не малое и придётся и придётся и тепловые зазоры делать больше, если конечно цилиндр чугунный (но с современными алюминиевыми цилиндрами это стало не нужно).

А дело в том, что высокая теплопроводность не позволяет нагреваться донышку поршня более чем 250 °C, а это способствует гораздо лучшему наполнению цилиндров двигателей и конечно же позволяет ещё более повысить степень сжатия в бензиновых моторах и тем самым поднять их мощность.

Кстати, чтобы как то усилить отлитые из лёгкого сплава поршни, в их конструкцию инженеры добавляют различные усиливающие элементы — например делают стенки и донышко поршня толще, а бобышки под поршневой палец отливают более массивными. Ну или делают вставки из того же чугуна, я об этом уже писал выше. И конечно же все эти усиления увеличивают массу поршня, и в итоге получается, что более древний и прочный поршень, изготовленный из чугуна, проигрывает в весе легкосплавному поршню совсем чуть чуть, где то процентов на 10 — 15.

И тут любому напрашивается вопрос, а стоит ли овчинка выделки? Стóит, ведь у алюминиевых сплавов есть ещё одно отличное свойство — они раза в три лучше отводят тепло, чем тот же чугун. И это важное свойство незаменимо в современных высоко-оборотистых (форсированных и горячих) двигателях, у которых довольно высокая степень сжатия.

К тому же современные технологии производства кованных поршней (о них чуть позже) существенно повышают прочность и уменьшают вес деталей и уже не требуется усиление таких поршней различными вставками, или более массивными отливками.

К недостаткам поршней, выполненных из алюминиевых сплавов относятся такие как: довольно большой коэффициент линейного расширения алюминиевых сплавов, у которых оно составляет примерно в два раза больше, чем у поршней выполненных из чугуна.

Ещё одним существенным недостатком алюминиевых поршней является довольно большое снижение механической прочности, при повышении температуры поршня. К примеру: если легкосплавный поршень нагреть до трёхсот градусов, то это приведёт к снижению его прочности аж в два раза (примерно на 55 — 50 процентов). А у чугунного поршня при его нагреве прочность снижается ощутимо меньше — всего на 10 — 15%. Хотя современные поршни, выполненные из алюминиевых сплавов методом поковки, а не с помощью литья, при нагреве теряют прочность гораздо меньше.

На многих современных алюминиевых поршнях снижение механической прочности и слишком большое тепловое расширение устраняется более совершенными технологиями производства, которые заменили традиционное литьё (об этом ниже), а так же специальными компенсационными вставками (например упомянутые мной выше — вставки из нирезиста), которые не только увеличивают прочность, но и значительно уменьшают тепловое расширение стенок юбки поршня.

Поршень двигателя — технологии изготовления.

Ни для кого не секрет, что со временем, чтобы увеличить мощность двигателей, постепенно начали повышать степень сжатия и обороты моторов. А чтобы поднять мощность без особого ущерба для ресурса поршней, постепенно совершенствовались технологии их изготовления. Но начнём всё по порядку — с обычных литых поршней.

Поршни изготовленные методом обычного литья.

Эта технология самая простая и древняя, она применяется с самого начала истории авто и двигателестроения, ещё со времён первых чугунных поршней.

Технология производства поршней для самых современных двигателей обычным литьём уже почти не применяется. Ведь на выходе получается продукт имеющий изъяны (поры и т.д.) значительно снижающие прочность детали. Да и технология обычного литья в форму (кокиль) довольно древняя, она позаимствована ещё у наших древних предков, которые много веков назад отливали бронзовые топоры.

И залитый в кокиль сплав алюминия повторяет форму кокиля (матрицы), а потом деталь ещё нужно обработать термически и на станках, снимая лишний материал, что отнимает не мало времени (даже на станках с ЧПУ).

Литьё под давлением.

У поршня, изготовленного методом простого литья прочность не высока, из-за пористости детали и постепенно многие фирмы от этого способа отошли и начали отливать поршни под давлением, что значительно улучшило прочность, так как пористость почти отсутствует.

Технология литья под давлением, существенно отличается от технологии обычного литья топоров бронзового века и конечно же на выходе получается более аккуратная и прочная деталь, имеющая несколько лучшую структуру. Кстати, литьём алюминиевых сплавов под давлением в форму (ещё эту технологию называют жидкой штамповкой) отливают не только поршни, но и рамы некоторых современных мотоциклов и автомобилей.

Но всё же и эта технология не идеальна и если даже вы возьмёте в руки отлитый под давлением поршень и рассмотрев его, ничего не обнаружите на его поверхности, но это не значит, что и внутри всё идеально. Ведь в процессе литья, даже под давлением, не исключено появления внутренних пустот и каверн (мельчайших пузырьков), уменьшающих прочность детали.

Но всё же литьё поршней под давлением (жидкая штамповка) существенно лучше обычного литья и эта технология до сих пор применяется на многих заводах при изготовлении поршней, рам, деталей ходовой и других деталей автомобилей и мотоциклов. А кому интересно более подробно почитать о том, как делают жидко-штампованные поршни и о их преимуществах, то читаем о них вот здесь.

Кованные поршни автомобиля (мотоцикла).

Кованые поршни для отечественных автомобилей.

Эта наиболее прогрессивная на данный момент технология производства современных легкосплавных поршней, которые имеют множество преимуществ перед литыми и которые устанавливают на самые современные высоко-оборотистые моторы, с высокой степенью сжатия. У кованных поршней, изготовленных авторитетными фирмами, практически нет недостатков.

Но мне нет смысла писать о кованных поршнях подробно в этой статье, так как я написал о них две очень подробные статьи, которые каждый желающий сможет почитать, кликнув на ссылки ниже.

Кованные поршни 1

Кованные поршни 2

Вот вроде бы и всё, если что нибудь вспомню ещё о такой важной детали, как поршень двигателя, то обязательно допишу, успехов всем.

Назначение поршня двигателя. Тюнинг поршни, из чего делают, какие бывают

СЕРГЕЙ САМОХИН,
АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук, директор фирмы « АБ-Инжиниринг »

Без преувеличения, поршень — главная деталь автомобильного двигателя, во многом определяющая его облик. Поршень эволюционировал вместе с развитием двигателей и достиг высокой степени совершенства. Конструктивные особенности поршня должны строго соответствовать характеристикам мотора. В противном случае возможны неоправданные материальные затраты при производстве и эксплуатации двигателя и даже его преждевременная кончина.

Высказанный тезис о ключевой роли поршня в конструкции автомобильного двигателя может показаться излишне категоричным. Поэтому приведем несколько аргументов в его подтверждение.

Требования к конструкции поршня определяются его функциональным назначением, той ролью, которую он играет в слаженно функционирующем техногенном организме, называемом поршневым ДВС. Поршень — это элемент, который воспринимает энергию, выделяющуюся при сгорании заряда топливо-воздушной смеси. Она воздействует на поршень в виде тепла и давления газообразных продуктов. Поэтому первое, что должно отличать поршень — способность продолжительно работать в условиях высоких, циклически меняющихся механических нагрузок и тепловых потоков.

Помимо этого поршень должен вносить свой вклад в обеспечение герметичности надпоршневого пространства, препятствуя прорыву газов в картер и встречному поступлению масла из картера в камеру сгорания. Поршень должен обладать высокой износостойкостью рабочих поверхностей и низким трением при минимально возможном зазоре в цилиндре.

Поршень должен… должен…должен… Перечень того, что поршень должен, можно продолжить, но и упомянутых требований достаточно, чтобы понять, насколько непросто им удовлетворить. Тем более что при этом нужно сделать главную деталь двигателя еще и максимально легкой. В противном случае… Действительно, представим, что будет в противном случае.

Масса поршня — параметр, который опосредованно отражает степень совершенства его конструкции. Для среднестатистического двигателя современного легкового автомобиля он составляет 300-350 г. Допустим, что массу поршня пришлось увеличить граммов эдак на 50. Казалось бы, пустяк. Теперь умножим «привес» на годовую программу производства поршней (обычно это несколько миллионов изделий) и получим несколько «лишних» вагонов стратегического металла. Кстати, металла недешевого. Ведь это только у нас некоторые производители изготавливают поршни из вторсырья. На Западе для этой цели используют только первичные алюминиевые сплавы, иначе невозможно гарантировать качество продукции. К сожалению, это наименьшее из последствий просчетов конструкторов и технологов.

Припомним, что поршень совершает колебательные движения в цилиндре с частотой до 100 раз в секунду. При этом максимальная скорость его перемещения на отрезке пути длиной 70-80 мм достигает 25 м/с, а возникающие тысячекратные перегрузки превращают каждый лишний грамм в несколько килограммов избыточной нагрузки. Нагрузка передается на поршневой палец, шатун, коленчатый вал и, наконец, воспринимается блоком двигателя. Увеличение массы поршня однозначно отражается на массе каждой из этих деталей, тем более что они работают в циклическом режиме, провоцирующем усталостные явления. В результате исходные граммы «на выходе» превращаются в десятки килограммов качественного металла. Еще раз множим на объем производства двигателей, приплюсуем сюда повышение расхода топлива за счет больших потерь на трение и массы мотора, увеличение вредных выбросов в атмосферу, прочие неучтенные последствия. Удручающее «итого» убедительно доказывает, что поршень — действительно наиболее важная деталь двигателя, во многом определяющая его конструкцию, производственные затраты, экономичность и экологичность. Каков же он, поршень?

Геометрия искривленного пространства

На первый взгляд поршень имеет правильную геометрическую форму цилиндра. Однако, если «пройтись по нему» с точным измерительным инструментом, окажется, что это вовсе не так. Практически все «формы» поршня — неправильные. Их «неправильность» обусловлена желанием обеспечить равномерный, минимально возможный зазор между стенкой цилиндра и поршнем по всей его высоте.

Трудность этой задачи состоит в том, что различные части поршня при работе нагреваются крайне неравномерно, а, значит, неодинаково изменяются в размерах. Ситуация еще более усложняется тем, что поршень имеет неравноже-сткую конструкцию, что также влияет на последствия теплового расширения.

Днище поршня — наиболее термически нагруженная его часть. При работе двигателя его температура может достигать 300-350 °С. Поэтому диаметр поршня в области огневого пояса уменьшают на 0,4-0,6 мм относительно диаметра цилиндра.

Температура поршня в зоне уплотнительного пояса ниже. К тому же тепловые потоки, проходящие через первое и второе компрессионные кольца, отличаются в несколько раз. Как следствие, перемычки между кольцами будут иметь разную температуру. Верхняя — более горячая, нижняя — менее.

Чтобы компенсировать их неодинаковое тепловое расширение на работающем моторе, диаметр поршня от днища к юбке постепенно увеличивают. Температура юбки плавно спадает в направлении от ее верхней части (в районе маслосъемного кольца) книзу. Этим обусловливается конический характер ее поверхности. В нижней части юбки обычно устраивают обратный конус. Он позволяет поршню при перекладке в нижней и верхней мертвых точках работать более мягко, без резких ударов. В дополнение к этому при движении поршня вниз обратный конус способствует возникновению гидродинамического эффекта, благодаря которому поршень как бы «всплывает» на масляной пленке.

Плавное увеличение диаметра поршня от днища к нижней части юбки, а также наличие на ней обратного конуса придает ему бочкообразную форму в продольном сечении.

Не менее важное условие работоспособности поршня — особая форма в поперечном сечении, отличная от формы круга. Необходимость такой меры обусловлена наличием бобышек, усилений в месте соединения поршня с поршневым пальцем. Составляющие единое целое с днищем поршня, массивные бобышки нагреваются в большей степени, чем соединяющие их части юбки. Как следствие — диаметр поршня «растет» преимущественно в направлении, совпадающем с осью поршневого пальца. Чтобы компенсировать этот эффект, поршень в поперечном сечении делают овальным. Меньшая ось овала совпадает с осью пальца, а овальность обычно составляет 0,4-0,5 мм. Величина небольшая, но очень важная. Именно она позволяет поршню работать в цилиндре с минимальными зазорами.

Таким образом, форма поршня в холодном состоянии характеризуется бочкообразностью и овальностью. Закономерности «искривленной геометрии» поршней были выявлены достаточно давно. Примерно с 30-х годов их учитывают при конструировании поршней, вначале авиационных, а затем и автомобильных.

«Материальная» часть

Большинство рецептур материалов, применяющихся для изготовления поршней, было разработано еще в 20-х годах. В этом отношении современные поршни недалеко ушли за прошедшие 80 лет. До сих пор они в основным изготавливаются из силумина с процентным содержанием кремния около 12%. Этот сплав был впервые предложен фирмой Mahle, которая внедрила его в массовое производство поршней. В ряде случаев (например, для некоторых дизельных моторов) применяются заэвтектические сплавы алюминия, в которых содержание кремния может достигать 18%. Такие силумины менее пластичны, более капризны в обработке и дороги. В «доалюминиевый» период поршни изготавливались из чугуна.

Силумин оказался очень удачным материалом, сочетающим достаточную прочность с легкостью. Подбор концентрации кремния позволил добиться приемлемого коэффициента теплового расширения, существенно меньшего, чем у чистого алюминия.

Основной способ получения заготовок поршней (практически 99%) — литье, большей частью кокильное. Эта технология отработана буквально до совершенства.

Незначительное количество составляют поршни, заготовки для которых изготавливают методом ковки. Это своего рода эксклюзив, который не применяется на серийных изделиях. Кованые заготовки в силу особой структуры, которую приобретает металл, обладают несколько большей прочностью. Однако это преимущество обычно нивелируется ограничениями по возможной форме заготовки и может быть вовсе сведено к нулю из-за отдельных конструктивных недочетов.

Уважающие себя производители наносят на поверхность поршней различные покрытия. Один из распространенных способов — покрытие поршня оловом (лужение). Реже применяется покрытие свинцом. Слой мягкого металла, толщина которого составляет 5-10 мкм, уменьшает трение и вероятность «прихвата» поршня с образованием задиров в период обкатки двигателя. Ту же функцию он выполняет и на приработанном двигателе в момент пуска, сопровождающегося «масляным голоданием», и при пиковых нагрузках. Убедительное доказательство действенности этой меры — сравнение состояния поршней двигателей классических моделей ВАЗ первых поколений и ВАЗ 2108-21083 . У последних даже при незначительном пробеге на юбке поршней, не имеющих покрытия, обязательно присутствуют задиры. На луженых поршнях «классики» такого явления, как правило, не наблюдалось.

Некоторые производители для уменьшения трения наносят на юбку поршней антифрикционные покрытия, композиции на основе графита, реже — дисульфида молибдена. Толщина слоя покрытия может достигать 15-20 мкм. Обычно поршни с таким покрытием устанавливаются в цилиндр с минимальным зазором. В результате первоначальной приработки покрытие частично стирается и поверхность поршня приобретает форму, максимально соответствующую цилиндру.

Поршни с прирабатываемым покрытием применяются, например, на современных двигателях VAG, Mercedes, BMW, Opel и других. Выпуск таких поршней недавно освоен некоторыми российскими предприятиями для моторов отечественного производства.

Короче, еще короче…

В последние 20-30 лет все разработчики двигателей вслед за первопроходцами, японскими конструкторами, двигались примерно в одном направлении и достигли сходных результатов. Поэтому сейчас, взяв в руки поршень, непросто определить, где и для какого мотора он произведен. В то время как десяток-другой лет тому назад отличить, например, японское изделие от американского было проще простого.

Отметим некоторые этапы эволюции поршней. Одна из основных геометрических характеристик поршня — компрессионная высота. Она определяется расстоянием от его днища до оси поршневого пальца. С начала 80-х годов наметилась устойчивая тенденция к уменьшению компрессионной высоты поршня. Это позволяет снизить его массу за счет уменьшения размеров бобышек и высоты уплотнительного пояса.

Известны примеры, когда компрессионную высоту поршня удавалось уменьшить до 24 мм. И это при наличии трех колец. Для сравнения: данный параметр у ВАЗовских поршней составляет 38 мм, а у поршней автомобилей ГАЗ выпуска прошлых лет — аж 52 мм! Уменьшение компрессионной высоты поршней стало возможным во многом благодаря переходу на более тонкие кольца.

Процесс наблюдался повсеместно на протяжении 90-х годов. Если ранее в порядке вещей считался комплект колец размерностью 2-2 -4 мм, то сейчас обычным делом становятся наборы порядка 1,2-1,5 -2 мм. Это результат достижений в области технологии. Тонкие кольца обеспечивают меньшие потери на трение, более податливы, быстрее и точнее прирабатываются, а потому обладают лучшими уплотнительными свойствами и, как ни странно, лучше отводят тепло.

Снижение компрессионной высоты повлекло за собой уменьшение размеров юбки поршня. Для центрирования укороченного поршня высокая юбка стала просто излишней. В результате общая высота поршня по отношению к моторам разработки 70-х годов сократилась почти вдвое: с 80-90 мм до 50-55 мм. Уменьшение размеров поршня повлекло снижение его массы, которое составило 30-40 %. К каким последствиям это приводит, мы уже упоминали. В частности, это позволило облегчить поршневой палец, уменьшив его диаметр.

На современных двигателях применяются пальцы диаметром 17-20 мм, в то время как еще недавно нормой считалось 22-26 мм.

Внедрение многоклапанных моторов также наложило свой отпечаток на конструкцию современного поршня. Повышение их литровой мощности и быстроходности привело к росту тепловых и механических нагрузок на поршень. Поскольку давление на поршень в конечном итоге воспринимается юбкой, возникла задача ее упрочнения. Эффективным способом стало устройство вертикальных ребер жесткости, соединяющих юбку с бобышками. Ребра образуются в результате удаления излишка материала снаружи поршня в районе бобышек. Боковые выборки получили несколько странное название «холодильники». У многих поршней современных моторов они очень большие и глубокие. Глубокие холодильники предполагают уменьшение расстояния между бобышками, а значит, применение короткого пальца и легкого шатуна с узкой верхней головкой.

Достигнутое этим радикальное повышение жесткости юбки позволило постепенно отказаться от прочих способов, применявшихся ранее для компенсации ее теплового расширения. Из конструкции поршня исчезли термокомпенсирующие пазы и стальные пластины. Последние вставлялись в поршень при отливке и работали совместно с юбкой как биметалл, сдерживая ее расширение при нагреве.

Глубокие холодильники и отсутствие термокомпенсации радикально изменили картину теплового расширения поршня. Узкая и более жесткая юбка стала более чувствительной к температурным воздействиям. Для обеспечения работоспособности поршня потребовалось увеличить диаметральные зазоры и ужесточить требования к технологии его производства. Большие зазоры приводят к повышению шумности работы двигателя, что критично для серийного автомобиля. Приходится очень точно подбирать профиль юбки и материал поршня. Добавлением легирующих элементов и подбором технологических режимов литья удается получить материалы с минимальным коэффициентом теплового расширения. Но это тот случай, когда «игра стоит свеч». Благодаря уменьшению размеров и массы поршней удалось значительно снизить механические потери в ЦПГ, которые, как известно, составляют около половины всех потерь в двигателе.

Применение легких поршней с короткой и узкой юбкой существенно сокращает потери на трение, значит, способствует повышению мощности при уменьшении расхода топлива и токсичности.

Очень важный момент — обеспечение эффективной смазки. Раньше основной задачей считался съем масла маслосъемным кольцом. Для его удаления в канавке маслосъемного кольца устраивались отверстия. На нагруженных моторах возникает обратная задача — обеспечения смазки мест контакта юбки с цилиндром при движении поршня вверх. Если этого не делать, не избежать повышенного трения и задиров на юбке, особенно на ее ненагруженной стороне.

Проблема решалась разными способами: устройством отверстий для смазки в зоне маслосъемного кольца, профилированных канавок под маслосъемным кольцом для сохранения в них нужного количества масла. Потребовалось принять дополнительные меры по отводу тепла от поршня. Один из часто применяемых способов — использование форсунок, разбрызгивающих масло на днище поршня. Кстати, такая конструкция применяется в 16-клапанных моторах ВАЗ.

На дизельных моторах с наддувом иногда применяют еще более сложные способы борьбы с перегревом поршней. Точно настроенная форсунка подает масло в кольцевую полость, выполненную в теле поршня в районе уплотнительного пояса.

Поршни спортивных моторов несут в себе аналогичные черты, но они выражены еще ярче. Ведь большая мощность означает большие тепловые и механические нагрузки. Методы обеспечения работоспособности поршней те же, а потому и конструктив сегодня практически идентичен. Небольшие отличия — одно компрессионное кольцо вместо двух и еще более короткая юбка. Так удается достичь существенного уменьшения потерь на трение, особенно на высоких оборотах. Известны и некоторые серийные моторы с поршнями подобной конструкции.

Таким образом, поршень современного автомобильного двигателя — сложное техническое изделие, аккумулирующее в себе большое количество знаний из различных областей науки и техники. Конструкция поршня жестко связана с особенностями двигателя, в котором он работает. Бездумный, необоснованный выбор поршня может оказаться не просто неоправданным, например, с технологической или экономической точек зрения, но и нанести серьезный вред работоспособности мотора.

И такие примеры, к сожалению, известны. Вследствие предельно оптимизированной конструкции современные поршни обладают меньшим запасом прочности (во многих смыслах), а потому более требовательны к соблюдению расчетных условий эксплуатации. Повышенные нагрузки, ухудшение условий теплосъема, некачественная смазка могут резко сократить их ресурс._______

Взгляд на поршень со стороны (фото16). Опуская подробности внутреннего устройства поршня, взглянем на него снаружи.

Верхняя часть поршня, представляющего собой «стакан наоборот», называется днищем. Вместе с прилегающей к нему боковой поверхностью, ограниченной канавкой верхнего компрессионного кольца, оно составляет так называемый огневой пояс. Огневой пояс принимает на себя механическую и тепловую нагрузки, возникающие при сгорании смеси.

Область, в которой расположены поршневые кольца, принято называть уплотнительным поясом. Как следует из названия, его задача — уплотнение подвижного места контакта поршня со стенками цилиндра. Уплотнительный пояс должен препятствовать прорыву продуктов сгорания в картер двигателя и попаданию масла в камеру сгорания. Но не только.

Не менее важная функция уплотнительного пояса — отвод тепла, проникающего в тело поршня через поверхности огневого пояса. Трудно поверить, но именно через поршневые кольца в стенку цилиндра и далее — в рубашку охлаждения блока сбрасывается более 80% теплового потока. При этом на долю верхнего компрессионного кольца приходится примерно 60%, второе отводит около 20%. Процессы уплотнения и охлаждения тесно взаимосвязаны.

Хорошее уплотнение означает эффективный теплоотвод. Напротив, нарушение уплотнения (износ и поломка колец или перемычек между ними) приводит к ухудшению охлаждения поршня и, в конечном счете, к его прогару.

Ниже уплотнительного расположен направляющий пояс поршня, образованный, в основном, внешней поверхностью юбки. Он служит для центровки поршня при его перемещении в цилиндре. При нарушении формы или износе уплотнительного пояса центровка нарушается. Если зазоры велики, во время перекладки поршня в мертвых точках его верхняя часть может соударяться со стенкой цилиндра, что сопровождается характерными стуками в двигателе и грозит серьезными последствиями: ускоренным износом стенки цилиндра, нарушением работы колец и поломкой поршня.

Полнотекстовый поиск:

Главная > Реферат >Промышленность, производство

1. Перечислите элементы поршня и объясните их назначение, объясните условия работы поршня.

В конструкции поршня принято выделять следующие элементы:

головку 1 и юбку 2. Головка включает днище З, огневой (жаровой) 4 и

уплотняющий 5 пояса. Юбка поршня состоит из бобышек б и направляющей части.

Сложная конфигурация поршня, быстро меняющиеся по величине и направлению тепловые потоки, воздействующие на его элементы, приводят к неравномерному распределению температур по его объему и, как следствие, к значительным переменным по времени локальным термическим напряжениям и деформациям

Теплота, подводимая к поршню через его головку, контактирующую с рабочем телом в цилиндре двигателя, отводится в систему охлаждения через отдельные его элементы в следующем соотношении, %: в охлаждаемую стенку цилиндра через компрессионные кольца — 60…70, через юбку поршня — 20…30, в систему смазки через внутреннюю поверхность днища поршня — 5…10. Поршень также воспринимает часть теплоты, выделяющейся в результате трения цилиндра и поршневой группы.

Основные элементы конструкции поршня

Канавка под первое компрессионное кольцо

Канавка под второе компрессионное кольцо

Межкольцевые перемычки

Канавка под маслосъемное кольцо

Выборка для слива масла

«Холодильник»

Юбка поршня

Бобышка под пальцевое отверстие

Разгружающая выборка

Канавка для стопорного кольца

Отверстие под палец

Юбка поршня

Головка поршня

Нирезистовая вставка

Маслоохлаждаемая полость

Камера сгорания

Конусный вытеснитель

Днище поршня

Поршень — одна из важнейших деталей двигателя внутреннего сгорания. Он передает энергию сгорания топлива через палец и шатун коленчатому валу. Он вместе с кольцами уплотняет цилиндр от попадания продуктов сгорания в картер. Во время работы на поршень действуют высокие механические и тепловые нагрузки.

Максимальное давление в цилиндре, возникающее при сгорании топливно-воздушной смеси, может достигать 65-80 бар в бензиновом двигателе и 80-160 бар в дизеле. Это эквивалентно силе в несколько тонн, действующей на поршень двигателя легкового автомобиля и в десятки тонн — на поршень тяжелого дизеля.

Во время работы поршень совершает возвратно-поступательное движение, периодически ускоряясь до скорости более 100 км/час, а затем замедляясь до нуля. Такой цикл происходит с удвоенной частотой вращения коленвала, т.е. при 6000 об/мин цикл ускорение-замедление происходит с частотой 200 Гц.

Максимальная величина ускорений, приходящаяся на верхнюю и нижнюю мертвые точки, может достигать 15000-20000 м/с 2 , что соответствует перегрузке 1500-2000g. Космонавт при выводе ракеты в космос кратковременно испытывает перегрузки в 150 раз меньше. От действия ускорений возникают инерционные силы по величине соизмеримые с теми, что действуют от давления при сгорании.

Сгорание топливовоздушной смеси происходит при температуре 1800-2600°С. Эта температура значительно превышает температуру плавления поршневого сплава на основе алюминия (~700°С). Чтобы не расплавиться, поршень должен эффективно охлаждаться, передавая тепло от камеры сгорания через кольца, юбку, стенки цилиндра, палец и внутреннюю поверхность охлаждающей жидкости и маслу. При нагревании поршня происходит снижение предела прочности материала, возникают термонапряжения от перепадов температуры по его телу, которые накладываются на напряжения от сил давления газов и инерционных сил. Таким образом, условия работы поршня можно определить как очень сложные.

Чтобы поршень противостоял этим воздействиям, он должен быть легким, прочным, износостойким, хорошо проводить тепло. Все перечисленные условия должны быть учтены при проектировании. Форма внутренних поверхностей и конструктивных элементов поршня должна обеспечивать заданную прочность и работоспособность за счет рационального распределения и использования материала.

Особое внимание уделено форме наружной поверхности. Внешний профиль боковой поверхности поршня формируется с учетом деформаций от механических нагружений (давления газов и инерционных сил) и теплового воздействия от сгорания топливовоздушной смеси таким образом, чтобы ни при каких условиях не произошло заклинивание в цилиндре, прорыв горячих газов в картер, прогорание камеры сгорания.

Температура поршня в зоне камеры сгорания (на днище) выше, чем на юбке, температурное расширение головки больше чем юбки, поэтому поршень в холодном состоянии – бочкообразный, с уменьшением диаметра от юбки к головке.

Сила давления газов, силы инерции и боковая сила деформируют поршень так, что юбка овализируется. Для компенсации этой деформации поршень изначально выполняется с «противоэллипсом», большая ось которого расположена в перпендикулярно оси пальцевого отверстия.

Зазоры между поршнем и цилиндром должны быть сведены к минимуму для предотвращения шума, особенно в холодном двигателе. Но они должны быть достаточными для предотвращения заклинивания при работе прогретого двигателя.

Бочкообразная и овальная форма внешней поверхности кроме компенсации соответствующих деформаций от силового и теплового воздействия обеспечивает образование масляной пленки между поршнем и цилиндром (гидродинамическая смазка)

Конструктивные особенности поршня

Подробности, связанные с конструктивными элементами поршней, позволят глубже понять сложность задач, стоящих перед производителями.

Головка поршня — это его верхняя часть, которая включает днище и зону канавок под поршневые кольца. Вместе с головкой цилиндра днище поршня образует камеру сгорания. Камера сгорания может быть выполнена и в головке. На днище действуют давление газов и тепло от сгорания топлива. Головка поршня должна:

Обеспечивать хорошее смесеобразование и полноту сгорания топлива;

Сохранять прочность при высокой температуре;

Обеспечивать отвод тепла от днища;

Передавать усилие на поршневой палец и шатун через бобышки;

Обеспечивать заданный ресурс по износу канавок под поршневые кольца.

В дизельных двигателях с непосредственным впрыском камера сгорания, как правило, выполняется в поршне и оказывает большое влияние на процессы смесеобразования и горения.

В дизельных двигателях с предкамерным впрыскиванием и бензиновых двигателях днище поршня плоское или имеет небольшие выборки.

Головка алюминиевых поршней может быть анодирована (нанесено защитное окисное покрытие). В дизельных двигателях камера сгорания может быть упрочнена путем армирования металлокерамическим волокном в процессе литья под давлением.

Канавки под поршневые кольца располагаются на боковой поверхности головки поршня. Обычно их три: две под компрессионные и одна под маслосъемное кольца. Поршневые кольца образуют уплотнение между поршнем и стенкой цилиндра, не допуская прорыва горячих газов в картер и масла в камеру сгорания.

Перемычки между канавками (особенно между первой и второй для компрессионных колец) подвергаются высоким механическим и тепловым нагрузкам — 50-60% тепла отводится в цилиндр через компрессионные кольца.

Неравномерный нагрев и тепловое расширение головки может привести к нарушению формы канавок. Это отрицательно влияет на расход масла и вызывает износ стенки цилиндра и самой канавки. Для устранения этого явления кольцевые канавки выполняются под небольшим углом так, чтобы наружные кромки были выше внутренних. Это препятствует появлению нежелательного наклона поперечного сечения канавки вниз на рабочих режимах.

К канавкам верхних компрессионных колец предъявляются особо жесткие требования, в особенности в дизельных двигателях с высокой степенью сжатия. Для упрочнения эти канавки часто армируются специальными вставками, изготовленными из нирезиста (легированный никелем чугун), или зона канавки упрочняется путем плазменного переплава с присадкой легирующих компонентов. Эти мероприятия повышают износостойкость и снижают шум в дизельном двигателе.

Имеются наиболее распространенные типы вставок с параллельными сторонами и вставки с конусообразными сторонами. Существуют нирезистовые вставки с одной канавкой или, в некоторых высокофорсированных дизельных двигателях, с двумя канавками под компрессионные кольца. Иногда к нижней торцевой поверхности канавки первого компрессионного кольца прикрепляется полоска из нержавеющей стали, выполняющая ту же функцию, что и нирезистовая вставка.

Через поршневой палец в процессе работы передаются значительные переменные усилия и тепловые потоки. Поэтому поверхности пальцевых отверстий в поршне должны быть обработаны с высокой точностью, при этом шероховатость поверхности может достигать 0,1 мкм. Для снижения напряжений на кромках бобышек и в пальце с внутренней стороны отверстий иногда выполняется конус с небольшим углом (менее 1 градуса).

Важным конструктивным приемом для снижения шума, возникающего при перекладке поршня вблизи верхней мертвой точки, является смещение пальцевого отверстия от оси поршня в направлении той стороны юбки поршня, которая воспринимает боковую силу при рабочем ходе. В этом случае на поршень обязательно наносится метка для правильной установки в двигатель.

Покрытия

Для улучшения работы поршней в двигателе их поверхность часто подвергается различным видам обработки, в частности, на нее наносятся покрытия. Эти покрытия выполняют две главные функции:

Улучшение приработки поршня. Обычно их наносят на юбку, и они изнашиваются через определенное время на этапе обкатки двигателя;

Улучшение механических свойств поверхности поршня (твердость, износостойкость). Некоторые покрытия остаются на поршне на все время эксплуатации, предотвращая эрозию, растрескивание и улучшая антифрикционные свойства.

Головка поршня дизельных двигателей иногда подвергается анодированию (покрывается окисью алюминия) для уменьшения температуры основного материала и опасности растрескивания головки, вызываемого высокими термическими нагрузками при работе.

2.Устройство и принцип работы ТНВД распределительного типа.

Такой насос применяется для 3, 4, 5 и 6 цилиндровых дизельных двигателей легковых автомобилей, тракторов и грузовых автомобилей мощностью до 20 кВт на цилиндр. Насосы распределительного типа для двигателей с непосредственным впрыском обеспечивают давление до 700 бар при частоте вращения до 2400 мин-1.

Топливоподкачивающий насос
Этот насос лопастного типа служит для подачи топлива из бака и вместе с нагнетательным регулирующим клапаном создает давление, которое возрастает прямо пропорционально частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Насос высокого давления
Насос распределительного типа включает только один плунжерновтулочный комплект для питания всех цилиндров.

Поршни должны противостоять очень высокой температуре и высокому давлению на протяжении всех четырех тактов. Поршни испытывают высокие нагрузки, особенно в форсированных и гоночных двигателях. Двигателя с турбо надувом, механическими нагнетателями или впрыском закиси азота, более требовательны к прочности поршня. Добавьте к этому возможность взрыва, и Вы спрашиваете слишком много от этих слизняков. При высокой форсировке двигателя, где поставлена задача добиться максимума мощности использование литых поршней недостаточно. Все детали поршня показаны на рисунке ниже.

На примере поршень дизельного двигателя.

Производство поршней

Обычно OEM поршни изготавливают из эвтектического сплава, обеспечивающего точность литья, и имеют состав с высоким содержанием диоксида кремния. Такие поршни гораздо прочнее и стабильнее, чем обычные литые и их применение возможно до примерно 400 лошадиных сил.

Кованные поршни имеют более сложную технологию производства, но и обладают лучшими характеристиками. На первой стадии кусок горячего сплава алюминия подвергают ковке, а затем проводится механическая обработка для придания формы. Заготовка поршня попадает на станок ЧПУ, после чего получается высокоточная деталь. Кованные поршни стоят дороже в основном из-за большого количества отходов и обработки на ЧПУ станке.

Эти макеты показывают толщину металла поршня для турбо надуву (слева) и для впрыска закиси азота (справа)

Постройка двигателя, рассчитанного на высокую степень сжатия или использование надува подразумевает использование кованных поршней, способных лучше противостоять высоким температурам и повышенному давлению.

Вертикальные газовые отверстия

Эти небольшие, вертикальные дыры в донышке поршня по всему периметру позволяют давлению при сгорании топливной смеси проникать за первое компрессионное кольцо. Это увеличивает герметичность камеры сгорания но и повышает износ кольца (давление сильно прижимает кольцо к стенкам цилиндра). Во время работы, кроме рабочего хода, первое компрессионное кольцо подвергается обычному давлению, как в обычном поршне и соответственно меньшую силу трения, собственно в этих режимах нет необходимости сильно прижимать кольцо к цилиндру.

Такие схемы поршней часто применяются в драг рейсинге.

Вертикальные отверстия благодаря давлению в режиме рабочего хода, позволяют прижимать верхнее компрессионное кольцо к цилиндру, чтобы обеспечить лучшую герметичность.

Боковые газовые отверстия в канавках колец

Эти очень мелкие углубления, сделанные в верхней части канавки верхнего поршневого кольца по всей окружности поршня, что позволяет прижимать кольцо газами к нижней плоскости канавки поршневого кольца и увеличить тем самым герметичность.

Этот тип часто используется в кольцевых гонках.

Мелкие канавки от верхнего кольца до кромки дна поршня-жаровой пояс.

Крупно выполненные канавки, некоторые делают едва заметный жаровой пояс.

Некоторые поршни имеют серию узких канавок, нанесенных вокруг поршня между первым компрессионным кольцом и кромкой дна поршня. Эти углубления сделаны для уменьшения контактирующей площади с цилиндром, когда поршень находится в верхней или нижней мертвой точке. Так же эти канавки служат для гашения пламени на подходе к кольцу

Компенсационная канавка

Компенсационная канавка выполняется на перемычке между компрессионными кольцами. Это углубление создает дополнительный объем для прорвавшихся газов через первое кольцо тем самым уменьшая давление между кольцами и это обеспечивает меньшее колебание первого кольца, оно лучше удерживается на дне своей канавки сохраняя герметичность камеры сгорания.

Так же посмотрите следующие материалы конструктивные особенности

В кривошипно-шатунном механизме поршень выполняет несколько функций, среди которых восприятие давления газов и передача усилий на шатун, герметизация камеры сгорания и отвод от нее тепла. Поршень является наиболее характерной деталью двигателя внутреннего сгорания , т.к. именно с его помощью реализуется термодинамический процесс двигателя.

Условия, в которых работает поршень, экстремальны и характеризуются высоким давлением, температурой и инерционными нагрузками. Поэтому поршни на современных двигателях изготавливаются из легкого, прочного и термостойкого материала – алюминиевого сплава, реже из стали. Поршни изготавливаются двумя способами – литьем под давлением или штамповкой, т.н. кованые поршни.

Поршень цельный конструктивный элемент, который условно разделяют на головку (в некоторых источниках ее называют днище) и юбку. Форма и конструкция поршня в значительной степени определяются типом двигателя, формой камеры сгорания и процессом сгорания, протекающим в ней. Поршень бензинового двигателя имеет плоскую или близкую к плоской поверхность головки. В ней могут быть выполнены канавки для полного открытия клапанов. Поршни двигателей с непосредственным впрыском топлива имеют более сложную форму. В головке поршня дизельного двигателя выполняется камера сгорания определенной формы, которая обеспечивает хорошее завихрение и улучшает смесеобразование.

Ниже головки поршня выполняются канавки для установки поршневых колец. Юбка поршня имеет конусообразную или криволинейную (бочкообразную ) форму. Такая форма юбки компенсирует температурное расширение поршня при нагреве. При достижении рабочей температуры двигателя поршень принимает цилиндрическую форму. Для снижения потерь на трение на боковую поверхность поршня наносится слой антифрикционного материала (дисульфид молибдена, графит ). В юбке поршня выполнены отверстия с приливами (бобышки ) для крепления поршневого пальца.

Охлаждение поршня осуществляется со стороны внутренней поверхности различными способами:

1. масляный туман в цилиндре;
2. разбрызгивание масла через отверстие в шатуне;
3. разбрызгивание масла специальной форсункой;
4. впрыскивание масла в специальный кольцевой канал в зоне колец;
5. циркуляция масла по трубчатому змеевику в головке поршня.

Поршневые кольца образуют плотное соединение поршня со стенками цилиндра. Они изготавливаются из модифицированного чугуна. Поршневые кольца основной источник трения в двигателе внутреннего сгорания. Потери на трение в кольцах достигают до 25% всех механических потерь в двигателе.

Число и расположение колец зависит от типа и назначения двигателя. Самая распространенная схема – два компрессионных и одно маслосъемное кольцо. Компрессионные кольца препятствуют прорыву газов из камеры сгорания в картер двигателя. Первое компрессионное кольцо работает в наиболее тяжелых условиях. Поэтому на поршнях дизельных и ряда форсированных бензиновых двигателей в канавке кольца устанавливается стальная вставка, повышающая прочность и позволяющая реализовать максимальную степень сжатия. Компрессионные кольца могут иметь трапециевидную, бочкообразную, коническую форму, некоторые выполняются с порезом (вырезом).

Маслосъемное кольцо удаляет излишки масла с поверхности цилиндра и препятствует попаданию масла в камеру сгорания. Кольцо имеет множество дренажных отверстий. Некоторые конструкции колец имеют пружинный расширитель.

Соединение поршня с шатуном осуществляется с помощью поршневого пальца, который имеет трубчатую форму и изготавливается из стали. Имеется несколько способ установки поршневого пальца. Самый популярный т.н. плавающий палец , который имеет возможность проворачиваться в бобышках и поршневой головке шатуна во время работы. Для предотвращения смещения пальца он фиксируется стопорными кольцами. Значительно реже применяется жесткое закрепление концов пальца в поршне или жесткое закрепление пальца в поршневой головке шатуна.

Поршень, поршневые кольца и поршневой палец носят устоявшееся название поршневая группа.

Поршень,поршневые кольца и пальцы

Категория:

   Тракторы-2

Публикация:

   Поршень,поршневые кольца и пальцы

Читать далее:

Поршень,поршневые кольца и пальцы

Поршень. При рабочем ходе поршень воспринимает и передает через палец шатуну силу давления газов и, нагреваясь, отводит от них теплоту через кольца в стенки цилиндра. При вспомогательных тактах с помощью поршня создается разрежение в цилиндре для впуска воздуха или горючей смеси, сжимается этот воздух (или смесь) и выталкиваются из цилиндра отработавшие газы. В двухтактных двигателях поршень, кроме того, открывает и закрывает окна газораспределения.

Работая в условиях высоких температур и больших давлений, поршень испытывает также значительные нагрузки от сил инерции, вызванные переменной скоростью движения. К тому же трущиеся поверхности поршня и колец нельзя обильно смазывать во избежание попадания масла в камеру сгорания.

Изготавливают поршень из легкого, но прочного алюминиевого сплава, обладающего высокой теплопроводностью и небольшим коэффициентом трения. Различают четыре части поршня: днище А, головку Б, юбку В и бобышки Г.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Днище поршня карбюраторных двигателей плоское, поэтому проще в изготовлении и меньше нагревается при работе. Днище поршня двухтактных двигателей для лучшей продувки цилиндров выпуклое. В днище поршня дизелей имеется выемка — часть камеры сгорания. Форма выемки способствует лучшему перемешиванию воздуха с поступающим в цилиндр топливом и более полному его сгоранию. Для улучшения смесеобразования камеру сгорания смещают от оси поршня на 1…3 мм в сторону форсунки, а для увеличения прочности и улучшения отвода теплоты днище поршня делают массивным и с внутренними ребрами.

Головка поршня имеет четыре (в дизелях) или три (в карбюраторных двигателях) канавки под кольца. Вместе с кольцами она служит уплотняющей частью поршня. В нижней канавке и под ней просверлены отверстия 5 для отвода масла, снимаемого кольцом со стенок цилиндра. В головке поршня дизелей СМД-62, КамАЗ-740, СМД-18Н, Д-245 имеется чугунная или стальная вставка под верхнее поршневое кольцо. Она в 2…3 раза уменьшает изнашивание канавки по высоте.

В приливах под головкой поршня (бобышках) сделаны отверстия под поршневой палец и для подвода масла к нему, а также кольцевые канавки для стопорных колец. У поршней некоторых Двигателей с наружной стороны бобышек выполнены неглубокие выемки — холодильники. В них накапливается масло, охлаждающее бобышки.

Рис. 1. Поршень и его сечения: 1 — маслосбрасывающая кромка; 2 — канавка для маслосъемного кольца; 3 — канавка для стопорного кольца; 4 — сверление для подвода масла к поршневому пальцу; 5 — сверление для стока масла; 6 — канавки для компрессионных колец; 7 — выемка; 8— утолщение

Юбка поршня направляет движение поршня в цилиндре. В дизелях А-41, Д-240, ЯМЗ-240Б и Д-144 на ней проточена канавка для пятого поршневого кольца. Иногда нижний торец юбки выполнен в виде скребка, счищающего масло с зеркала цилиндра. Нижняя утолщенная часть придает ей жесткость.

Юбка поршня некоторых дизелей под бобышками укорочена. Благодаря этому снижается масса, а щеки коленчатого вала не задевают за поршень. Юбку делают конусной или бочкообразной, овальной в сечении, а у карбюраторных автомобильных двигателей еще и с разрезами. Это позволяет получить наименьший зазор между ней и стенками цилиндра в холодном двигателе и предупредить заклинивание поршня при его нагревании.

У нагревшегося во время работы поршня форма юбки приближается к цилиндрической, а зазор становится минимальным. Разрез юбки несколько ослабляет ее прочность, поэтому при установке поршня в цилиндр разрез нужно расположить со стороны наименьшего давления на цилиндр.

Некоторые конструктивные особенности. Для свободного перемещения поршня в цилиндре между ними имеется зазор, который выбирают так, чтобы расширяющийся от нагревания поршень не заклинило в цилиндре и было обеспечено образование масляной пленки. Излишне большой зазор может вызвать стук поршня о стенку цилиндра. Так как верхняя часть поршня нагревается больше нижней, вверху диаметр его несколько меньше, чем внизу.

Поверхность поршня нередко покрывают тонким слоем олова, чтобы улучшить его приработку и уменьшить изнашивание в первоначальный период работы. По массе, диаметрам юбки и отверстия под поршневой палец поршни делятся на несколько групп. Метки группы проставлены на днище поршня. На двигатель ставят поршни и цилиндры одинаковых групп. На некоторых поршнях имеются стрелки или иные обозначения, указывающие правильное расположение поршня в цилиндре.

Поршневые кольца. От их состояния зависят работоспособность и длительность нормальной работы двигателя. На поршне установлено от трех до пяти колец (рис. 2).

Компрессионные кольца установлены в верхней части поршня и нужны для уплотнения между цилиндром и поршнем. Они свободно входят в канавки поршня, но не пропускают газы из надпоршневого пространства в картер, и передают теплоту от нагретого поршня охлаждаемым стенкам цилиндра.

Кольца отливают из специального чугуна. Наружный диаметр кольца, имеющего вырез в стыке (замок), больше внутреннего диаметра цилиндра и свободно входит в канавку поршня. При установке поршня с кольцами в цилиндр за счет выреза их сжимают. Силой упругости, а также давлением газов, проникающих в канавку поршня, кольцо плотно, без просвета, прижимается к зеркалу цилиндра по всей окружности.

Рис. 2. Поршневые кольца и схема их действия: а — сечения колец; б — детали сборного кольца; в — распределение давления газов на поршневые кольца; г — схема насосного действия колец; д—схема действия маслосъем-ного кольца; 1…8 — сечения компрессионных колец; 9…14 — сечения маслосъемных колец

В сечении поршневые кольца имеют разную форму. Верхнее кольцо наиболее нагружено от давления газов, сильно нагревается и работает при недостаточном смазывании. Оно прямоугольного сечения и прижимается к зеркалу цилиндра всей рабочей поверхностью. Чтобы эта поверхность кольца истиралась меньше, ее покрывают тонким пористым слоем хрома. Хром стоек против истирания, а его поры заполняются маслом. Кольцо тоже прямоугольного сечения, но с внутренней выточкой или фаской. Сопротивление изгибу такого кольца в верхней части уменьшается благодаря выточке. Поэтому при установке в цилиндр кольцо «скручивается» и прижимается к зеркалу цилиндра нижней кромкой. При этом края его торца упираются в верхнюю и нижнюю плоскости канавки, чем устраняется осевое перемещение кольца в ней, а его уплотняющее действие улучшается.

Кольцо — прямоугольное, но с небольшим наклоном рабочей поверхности. Рабочая поверхность кольца 4 бочкообразной формы и хромирована, поэтому лучше скользит по масляной пленке зеркала цилиндра; соприкасающиеся поверхности изнашиваются меньше.

Рабочая поверхность кольца наклонена под углом от 30’ до 90’, поэтому кольцо называется «минутным». У кольца наклон рабочей поверхности больше (до 10°). При движении поршня вверх масляная пленка, имеющаяся на зеркале цилиндра, подобно клину отжимает такое кольцо от поверхности трения, а при движении поршня вниз кольцо счищает масло с этой поверхности.

В кольце имеется проточка на нижней рабочей поверхности. Так образуется скребок для лучшего снятия масла с зеркала цилиндра. Сечение кольца представляет собой одностороннюю трапецию с наклоном к центру кольца. Трапециевидные кольца лучше прилегают к зеркалу и при появлении нагара в канавках не заклинивают в них.

Во время движения поршня кольца прижимаются то к верхним, то к нижним плоскостям канавок и создают этим необходимое уплотнение, препятствующее прорыву газов в картер через канавки. Однако при этом компрессионные кольца могут перекачивать в камеру сгорания масло, снимаемое ими со стенок цилиндра: когда поршень движется вниз, масло собирается в зазоре между кольцом и нижней плоскостью канавки, а когда перемещается вверх, это масло выдавливается в зазор между кольцом и верхней плоскостью канавки. Разрежение в цилиндре при такте впуска тоже способствует этому.

Маслосъемное кольцо установлено ниже компрессионных и необходимо для предотвращения чрезмерного поступления масла в камеру сгорания. Оно направляет снятое со стенок цилиндра масло в картер. Масло будет сниматься больше,

если увеличить удельное давление кольца на зеркало цилиндра. Для этого сечение кольца коробчатое. Сила упругости этого широкого кольца передается зеркалу цилиндра через две узкие рабочие кромки, между которыми имеется проточка и сквозные щели для отвода масла в картер.

В некоторых двигателях давление кольца на стенку цилиндра повышают установкой в канавку пружинящего радиального расширителя А в форме многогранника. Вместо одного кольца коробчатого сечения в канавку ставят два кольца 10 скребкового типа, иногда с общим радиальным расширителем.

В качестве радиального расширителя используют также упругую витую пружину Б с пропущенной в нее стальной проволокой.

Маслосъемное кольцо — сборное, состоит из двух тонких с хромированными рабочими кромками разрезных колец В, распираемых осевым Г и радиальным А расширителями. Вместо двух расширителей А и Г иногда ставят один тангенциальный расширитель Д.

В замках поршневых колец, вставленных в цилиндр, должен быть зазор для их расширения (удлинения) при нагревании. Чтобы Затруднить прорыв газов через этот зазор, его делают как можно меньшим, а замки соседних колец разводят в противоположные стороны по окружности, но так, чтобы они не оказались против бобышек поршня. На каждом изучаемом двигателе имеется свой набор поршневых колец (форма их сечения рассматривается на лабо-раторно-практических занятиях).

Поршневые пальцы шарнирно соединяют поршни с шатунами. Палец стальной, для облегчения пустотелый. Наружную его поверхность цементуют на глубину 1…2 мм, а затем шлифуют и полируют. Поэтому его трущаяся поверхность — твердая и износостойкая, а сердцевина остается вязкой и выдерживает большие ударные нагрузки. Во втулку головки шатуна палец вставляют с небольшим зазором, а в бобышки поршня — без зазора. Во время работы двигателя между нагретыми бобышками и пальцем появляется зазор, тогда палец может свободно поворачиваться и в шатуне, и в бобышках, поэтому его называют плавающим. От продольного смещения в бобышках палец удерживается двумя пружинящими стопорными кольцами.

Рекламные предложения:

Читать далее: Шатуны трактора

Категория: — Тракторы-2

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Тепловоз ЧМЭ3 | Поршень, поршневой палец и поршневые кольца

Поршень (рис. 26) воспринимает давление газов, образующихся при сгорании топлива в цилиндре, и через шатун передает усилие на кривошип коленчатого вала. Поршень отлит из кремнийалюминиевого сплава, обладающего высокой теплопроводностью. Масса поршня 42 кг.

Верхняя часть поршня — головка — имеет форму усеченного конуса и выполнена толстостенной, так как она воспринимает давление газов и находится под действием их высоких температур. Коническая форма головки исключает заклинивание поршня вследствие температурного расширения. Торец головки поршня (днище) имеет сложную форму, обеспечивающую хорошее смешение топлива с воздухом внутри цилиндра. Днище поршня вместе с цилиндровой втулкой и цилиндровой крышкой образует камеру сгорания.

Так как высота камеры сжатия, т. е. расстояние от торца поршня, находящегося в верхней мертвой точке, до цилиндровой крышки, равна 13 мм, то для свободного открытия рабочих клапанов при продувке цилиндра (ход клапанов 25 мм) в днище сделаны четыре углубления /. Два глухих отверстия 11с резьбой М12 предназначены под болты, которыми крепят монтажную скобу для выемки и постановки поршня. На наружной поверхности головки проточены пять кольцевых канавок (ручьев) под поршневые кольца, причем четыре ручья 3 служат для постановки уплотнительных (компрессионных) колец, а в пятый ручей 4 ставят верхнее маслосъемное кольцо.

Нижняя часть поршня — юбка — имеет цилиндрическую форму (диаметр 309,6 мм) и служит для направления поршня в цилиндре. На наружной поверхности юбки проточен один ручей 8 под нижнее маслосъемное кольцо. Для слива масла, снимаемого кольцами со стенок цилиндра, в ручьях 4 и 8 просверлены отверстия 9 диаметром соответственно 8 и 6 мм.

В средней части поршня имеются приливы (бобышки), в которых расточены отверстия 5 диаметром 130 мм под поршневой палец, перемещение которого ограничено стопорными кольцами 10. Для постановки колец 10 в бобышках проточены кольцевые канавки 7.

Поршень отлит за одно целое со змеевиком 2, предназначенным для охлаждения головки поршня маслом, поступающим из масляной системы дизеля. Змеевик 2 выполнен в виде стальной спиральной трубки диаметром 15 мм, на одном конце которой сделана резьба под сопло с отверстием диаметром 8 мм для слива масла. Другой конец трубки заглушён пробкой 12, а для входа масла в змеевик к трубке приварен отросток 13, выходящий в дугообразную канавку 6, профрезеро-ванную в бобышке поршня (на рис. 26 движение масла показано стрелками).

Поршневой палец (рис. 27, а) служит для шарнирного соединения поршня с шатуном. Палец / изготовлен из легированной стали в виде толстостенной втулки. Наружная поверхность пальца цементирована и закалена. После термообработки палец шлифуют и полируют. Полость пальца с обеих сторон закрыта заглушками а, которые запрессованы в торцовые расточки пальца диаметром 60 мм на глубину 10 мм. Дополнительно заглушки закреплены кольцами, расчеканенными в конических расточках. Палец имеет два радиальных отверстия г диаметром 13 мм в средней части и четыре радиальных отверстия в такого же диаметра на том конце пальца, который проходит через бобышку с канавкой 6 (см. рис. 26).

Для удобства монтажа и демонтажа пальца на одном торце его сделаны два отверстия б с резьбой (см. рис. 27, а). При сборке шатунно-поршневой группы необходимо следить за тем, чтобы со стороны бобышки поршня, имеющей дугообразную канавку, был конец пальца с резьбовыми отверстиями б. Только в этом случае радиальные отверстия в пальце совпадут с дугообразной канавкой в поршне. Палец устанавливают с небольшим натягом относительно поршня, для чего поршень предварительно нагревают до температуры 80—120°С. Во время работы дизеля вследствие значительного нагрева поршня палец становится плавающим, т. е. может поворачиваться, что улучшает его смазывание и уменьшает износ.

Поршневые кольца (рис. 27, б) изготавливают из специального чугуна. На поршне устанавливают кольца двух типов: уплотиительные (компрессионные) и маслосъемные. Уплотиительные кольца, обеспечивающие герметичность камеры сгорания, имеют прямоугольное сечение и прямые замки (ранее применялись кольца с косыми замками). Верхнее кольцо 2 хромируют, так как оно работает в самых тяжелых условиях, находясь в зоне действия высоких температур. У первого кольца 2 сверху и снизу сняты фаски под углом 45°. У второго уплот-нительного кольца 3 кромки притуплены. Третье и четвертое уплотиительные кольца 4 имеют конический срез под углом 30, переходящий в фаску под углом 45°, и острые нижние кромки. Такая форма рабочей поверхности колец облегчает их приработку. Кольца ставят на поршне так, чтобы нанесенные на них условные обозначения были сверху, а замки смещены относительно друг друга.

Так как уплотиительные кольца обладают насосным действием, т. е. засасывают масло в камеру сгорания, то возникает необходимость в очистке стенок цилиндра от масла, для чего поставлены два маслосъемных кольца 5 и 6. На рабочей поверхности колец проточена кольцевая канавка шириной 6,8 мм с профрезерованными в ней радиальными окнами ж. Наружные кромки колец притуплены и при движении поршня скользят по маслу, а внутренние острые кромки соскабливают масло со стенок цилиндра в канавки д, из которых оно через радиальные окна в кольцах и отверстия в поршне попадает в картер. Верхнее маслосъемное кольцо 5 дополнено пружинным эспандером е, для чего на внутренней поверхности кольца проточена полукруглая канавка шириной 4,8 мм. Эспандер е представляет собой проволочную спираль, соединенную в кольцо. Установка эспандера увеличивает нажатие кольца на стенки цилиндра.

Антивибратор | Маневровые тепловозы ЧМЭЗ, ЧМЭЗТ и ЧМЭЗЭ | Шатун и шатунные подшипники

Поршни двигателя: устройство, назначение, размеры

Несмотря на растущую популярность электромобилей, двигатель внутреннего сгорания все же является основным видом автомобильного двигателя. Данный агрегат имеет аббревиатуру ДВС, и представляет собой тепловую машину, что преобразует энергию сгорания топлива в механическую работу. Основная составляющая ДВС – это кривошипно-шатунный механизм. Он включает в себя коленчатый вал, вкладыши, шатуны, а также поршни. О последних мы сегодня и поговорим.

Характеристика

Что это за элемент? Поршень – основная составляющая кривошипно-шатунного механизма, которая выполняет сразу несколько функций:

• Воспринимает давление газов.
• Передает усилия на шатун.
• Герметизирует камеру сгорания.
• Отводит тепло при сгорании топлива.

Таким образом, благодаря поршню реализуется термодинамический процесс двигателя.

Материал

Стоит отметить, что данный элемент подвергается экстремальным нагрузкам, и работает под высоким давлением и температурой. Ввиду этого используются особые материалы для изготовления поршней двигателя. Чтобы элемент не плавился от высоких температур и не деформировался от ударных толчков, его изготавливают из алюминиевого сплава. В редких случаях поршни двигателя делают из стали. Изготавливается данный элемент двумя методами – путем штампования (кованые поршни) или литья под давлением. Последний способ применяется в 90 процентах случаев.

Устройство

Конструкция поршня двигателя предполагает наличие взаимосвязанных элементов. К ним относятся:

• головка;
• поршневой палец;
• бобышки;
• стопорные кольца;
• поршневая головка шатуна;
• стальная вставка;
• юбка поршня;
• компрессионные и маслосъемные кольца.

Форма

Поршень являет собой цельный элемент, условно разделенный на две части. Это юбка и днище (головка) поршня. Форма и конструкция его повторяет саму камеру сгорания. Также отметим, что на бензиновых двигателях поршень имеет практически плоскую поверхность головки. В редких случаях на днище могут присутствовать канавки для полного открытия клапанов (это так называемые безвтыковые поршни). Зачастую такие применяются на ВАЗах («Приора», «Калина», «Гранта» и так далее). На большинстве бензиновых иномарок днище поршня имеет абсолютно ровную поверхность.

Если говорить о дизельных двигателях, здесь конструкция немного иная. В таких моторах используются поршни с камерой сгорания определенной формы. Благодаря ей обеспечивается лучшее смесеобразования (за счет хорошего завихрения). На таких поршнях форма днища не бывает плоской.

Но вне зависимости от того, дизельный это или бензиновый мотор, на поршне всегда есть канавки для установки колец. Сама юбка имеет конусо- или бочкообразную форму. Это сделано для того, чтобы компенсировать расширение поршня при нагреве. Отметим, что на поверхность юбки дополнительно наносится слой графита или дисульфида молибдена. Эти компоненты выполняют роль антифрикционного материала. Также в юбке есть отверстия для крепления поршневого пальца. Их еще называют бобышками.

Охлаждение

Ранее мы сказали, что поршень цилиндра двигателя подвергается экстремальным нагрузкам. В частности, днище и юбка терпят высокие температурные нагрузки. Чтобы материал не перегревался, обеспечивается масляное охлаждение. Это может быть:

• Масляный туман в цилиндре.
• Циркуляция смазки по змеевику головки поршня.
• Разбрызгивание масла через форсунку, канал в районе колец или специальное отверстие в шатуне.

Разбрызгивается жидкость под давлением. Оно может достигать четырех атмосфер, в зависимости от оборотов двигателя. Таким образом, моторное масло выполняет не только функцию смазывания, но и теплоотвода.

Кольца

На поршни данные элементы устанавливаются всегда. Их главная задача – обеспечить плотное соединение между поршнем и стенками камеры сгорания двигателя. Кольца изготавливаются из особых марок чугуна. Стоит отметить, что данные элементы являются основным источником трения в силовой установке. Потери могут достигать до 25 процентов от всех механических нагрузок в ДВС.

Расположение колец и их число может быть разным. Но в 90 процентах случаев используется такая схема: два компрессионных и одно маслосъемное кольцо. Первые служат для исключения прорыва газов из камеры в картер мотора при воспламенении смеси и рабочем такте двигателя. Первое компрессионное кольцо имеет трапециевидную форму. Второе – коническую с небольшим подрезом. В маслосъемных же имеется пружинный расширитель и дренажные отверстия.

Отметим, что на дизельных двигателях устанавливается металлическая вставка, что способствует реализации максимальной степени сжатия.

И если компрессионное кольцо служит, чтобы препятствовать прорыву газов, то маслосъемное обеспечивает удаление масла с поверхности стенок цилиндров ДВС. Это исключает попадание смазки в камеру сгорания. Но на автомобилях с большим пробегом кольца не обеспечивают такого уплотнения, и часть смазки просачивается в камеру. Как результат – повышение расхода масла и характерный сизый дым из выхлопной трубы.

Крепление

Как соединяется поршень двигателя с шатуном? Крепится он при помощи стального пальца трубчатой формы. Обычно на современных ДВС используется плавающий палец. Он может проворачиваться в поршневой головке и бобышках при работе двигателя, а чтобы исключить смещение, элемент фиксируется с двух сторон стопорными кольцами.

Жесткое крепление концов пальца применяется очень редко. Конструкция, включающая в себя поршень, палец и кольца, имеет название «поршневая группа». В свою очередь, она является составной частью кривошипа.

Поршни ВАЗ-2110: технические характеристики

Напоследок приведем данные о поршнях автомобиля ВАЗ десятого семейства. Эти элементы имеют плоскую поверхность днища и изготавливаются из алюминия. Нормальный диаметр составляет 82 миллиметра. Ремонтный размер – на 0,4 миллиметра выше. Отметим, что таких размеров два. Второй ремонтный имеет диаметр в 82,8 миллиметра. Размер жарового пояса – 7,5 миллиметров. Диаметр поршневого пальца – 22 миллиметра. Объем выборок в поршне – 11,8 кубических сантиметров. Компрессионная высота – 37,9 миллиметра.

Итак, мы выяснили, что такое поршень, как он устроен, из чего изготавливается.

Как крафтится липкий поршень. Обычный и липкий поршень

Всем тем, кому нравится игра майнкрафт (minecraft), эта маленькая статья, как и из чего, сделать обычный поршень и липкий поршень для Вас. Поршни в этой игре предназначены для очень многих заданий. С помощью поршней можно делать много всяких безделушек, ловушек, открывающиеся самодельные стеклянные двери, выдвижные лестницы, ворота и многое другое.

Как сделать поршень и липкий поршень в Майнкрафт

Для того чтобы сделать липкий поршень, нам нужно собрать обыкновенный поршень. И так собираем обычный поршень и для этого нам понадобятся такие ингредиенты: три доски, четыре булыжника, красная пыль и железный слиток. Сложивши в правильном порядке все эти ингредиенты, мы получим поршень.

Для изобретения липкого поршня нам понадобиться уже готовый поршень, чтобы сделать из него и сгустка слизи поршень. Сгусток слизи мы можем найти, убивши одного или нескольких слизней. Делается липкий поршень очень легко, на верстаке ставим обыкновенный поршень, а сверху на него липкую слизь.

Различность простого поршня от липкого поршня в том, что когда липкий поршень толкает блоки, они возвращаются назад, при деактивированном поршне. А обычный поршень просто выдвигает блоки в нужную сторону. Чаще всего он применяется при строении выдвижных лестниц.

Видео — как сделать поршень и липкий поршень

Один из многих видов применения липкого поршня

С помощью липких поршней и нажимных плит Вы сможете сделать очень интересную и недоступную для мобов конструкцию. Построивши дом, вы можете, построит у входных дверей и окон ловушку. Точнее это будет не ловушка, а защита от вторжения мобов в Ваш дом. И так что нам для этого понадобится. В зависимости от того сколько дверей и окон вы хотите застроить этими ловушками. Для того чтобы поставить ловушку перед входной дверью, нам надо выкопать 1 блок земли и вставить туда липкий поршень, если у нас дверной проем из двух дверей, тогда роем в яму в ширину 2 метра, то есть два блока земли. Перед вставленными липкими поршнями в землю ставим нажимные плиты, с помощью которых поршни будут подыматься, преграждая путь мобам. Таким же способом можно оградить окна.

Всем привет! Сегодня мы попробуем разобраться с одной из неотъемлемых частей майнкрафта, а именно с поршнями. Здесь новички узнают: как сделать поршень, функцию поршней, отличия между липким и обычным поршнем.

Итак, чтобы скрафтить поршень нам понадобиться:
1 редстоун
1 железо
3 доски (вид дерева не имеет значения)
3 булыжника.

Все это выкладываем так как показано на рисунке 1.

Это рецепт обычного поршня, чтобы сделать липкий нужно просто взять обычный поршень и добавить слизь (рис. 2). Вот мы и сделали 2 вида поршня.

Зачем нужны поршни в игре Майнкрафт

Но теперь возникает вопрос. А зачем я вобще их скрафтил? Тут можно немного отойти от объяснений. Поршни были добавлены в Minecraft с версии беты 1.7 и принесли с собой вторую половину увлекательности игры. Речь идет о редстоун схемах, которые делают майнкрафт не просто игрой про выживание а чем то вроде конструктора, где каждый ум может придумать что-то свое. Но сегодня не о схемах.

Сейчас, давайте посмотрим на самую элементарную функцию поршня. Прежде всего стоит знать что у поршня есть 2 состояния — пассивное и активное. Пассивное — это обычное положение как у блока. Активное- когда к поршню подключен редстоун сигнал, тогда его передняя часть выдвигается вперед (рисунок 3).

Эта передняя часть способна двигать блоки вперед, но после отключения сигнала она оставляет блок в том положении на которое она его передвинула. Это функция обычного поршня (рисунок 4).

Работа липкого поршня немного другая, он так же двигает блок вперед,но при выключении «забирает» его назад (рисунок 5).

Из таких азов люди придумали самые хитроумные механизмы. Например система уровневых зачарований. Объясняю как это. Иногда люди сталкиваются с такой проблемой: вы полностью обустроили зачаровальну и теперь она может чаровать предметы на самый высокий уровень, но вот незадача! Например нужно зачаровать кирку не на 30, а допустим на 10 уровень, ломать книжные блоки не хочется что же делать?

И тут на помощь приходят поршни, которые помогают решить проблему. Поршни просто двигают книжные блоки в зону воздействия зачаровального стола. Таким образом можно выстроить подходящий уровень. Так же существует автоматическая ферма сбора тыкв, арбузов и тростника. Тут все намного сложнее поэтому лучше погуглите сами, или найдите видео на ютубе.

Надеюсь вам помогла данная информация. Всем удачи! Пусть алмазы сами вас найдут;)

Если кто-то задался вопросом того, как создать поршень в , значит, такой геймер всерьез заинтересован этой игрой и жаждет овладеть ее новыми хитростями. Поршень, в основном, рассчитан для тех, кто довольно далеко прошел в этой игре, однако информация пригодится и для начинающих игроков. Итак, для чего нужен поршень, и как его создать? Применение у поршня довольно ограниченное. Он может толкать несколько блоков, обычно не более 12 штук, кроме тех, которые взаимодействуют с игроком. Однако, по мере развития геймера в игре, он находит новые способы применения поршня в разных конструкциях и механизмах.

Инструкция как делается легкий поршень в майнкрафт:

Теперь, рассмотрим крафтинг поршня. Нам необходимы:

• + Доски — 3 блока.
• + Булыжники — 4 блока.
• + Железный слиток — 1.
• + Красная пыль — 1.

Добыть первых два ресурса совсем не сложно, проблемы с их добычей не возникнут даже у начинающих игроков. Железный слиток получается из руды железа, которая довольно редко встречается, но найти ее, тем не менее, можно. Красная пыль получается из красной руды, которая расположена на большой глубине, но найти ее не сложно. Собранные ресурсы необходимо располагать в порядке, которые имеются на слайдах. Точное расположение ресурсов гарантирует получение готового поршня. Для его активации необходим рычаг или схема из красного камня. Установить его надо лицевой стороной к игроку. Следует добавить и то, что один поршень может толкать другой, если тот находится в сжатом состоянии.

Обязательно посмотрите видео крафтинга:

Поршень предложили ввести на форуме майнкрафт. Предложил его игрок под ником Hippoplatimus. И позже этот человек самостоятельно создал данный блок и по его воле его ввели в игру. И не зря, данный блок пригодился игрокам и играет немало важную роль в игре.

Назначение

Он обеспечивает толкание блоков в minecraft, с помощью него можно построить множество различных механизмов в майнкрафте, которые гораздо упрощают жизнь в игре майнкрафт. Это особый, уникальный механизм который обеспечивает толкание блоков в разных направления. В горизонтальном, вертикальном. Если вы хотите все более механизировано, то крафтить его стоит.

Сила поршня в майнкрафте велика, он способен двигать целых 12 блоков. Обладает уникальными свойствами и делается для удобства и креативности использования предметов, которыми пользуется игрок. Тем самым обеспечивая более автоматизированное существование в мире майнкрафт. Все подвластной либо рычагом, либо кнопкой и не надо выполнять лишних движений. Так же он может воздействовать на игроков или делать какие-либо движения в сторону предметов, которые вы хотите использовать.

Но у поршней в minecraft есть одна особенность они не могу толкать некоторые вещи, блоки. Например не могут толкнуть обсидиан, потому что это коренная порода, либо таблички, печки, сундуки, спаунеры.

Один поршень может толкать даже другой, если тот находится в сжатом состоянии. Некоторые предметы такие как факел при перемещении выпадают или же например тыквы.

Активация

Поршни в майнкрафте активируются интересным образом, его можно активировать сигналом красного камня или же по другому его называют редстоун. Красный камень не делается, он добывается в шахтах на глубине 1-20 блоков, сделать его нельзя.

Крафт

Различают 2 вида поршня в minecraft, которые по своим свойствам имеют отличия. Существует липкий поршень и обычный.

Обычный поршень (видео)
Как сделать поршень в minecraft, многие игроки задаются этим вопросом. Скрафтить его можно при помощи досок, булыжника, красной пыли и железного слитка . (крафт показан на скриншоте ниже) Чтобы скрафтить обычный поршень не нужно долго искать нужные ресурсы, потому что они встречаются часто. Поэтому игроки, которые не успели освоиться в мире могут себе позволить скрафтить данный поршень, потому что делать его не так уж и сложно.

Когда будете делать можно использовать доски любой породы, что значительно упрощает крафт игроку.

Липкий поршень (видео). Сделать его не так уж и трудно. Делается он как и обычный, так же толкает до 12 блоков. Но у него есть одна особенность, которая важна игрокам. Он имеет свойство возвращать блок в то же место в котором он стоял, т.е его можно де активировать. Что позволяет создать еще больше возможностей взаимодействовать с ним. Он не имеет гравитации, поэтому песок и гравий можно держать в воздухе и он не будет спадать вниз, что позволяет ему быть уникальным и столь полезным для игроков.

Крафт. Сделать его можно с помощью слизи и обычного поршня , как показано на скриншоте. Крафтить липкий поршень можно без особых трудностей и доступен он почти каждому игроку. Как крафтить поршень, так же можно посмотреть на видео.

Перед тем как думать, как скрафтить поршень, давайте посмотрим, что это вообще за предмет такой и каким образом его можно использовать в игре. После этого можно будет приступить к изучению крафтинга.

Что это?

Итак, что же из себя представляет поршень в «Майнкрафте»? Вообще, это так называемый блок, который может воздействовать на другие, толкая их в горизонтальном или вертикальном направлениях — в зависимости от того, каким образом он будет установлен.

Как скрафтить поршень и использовать его? Давайте посмотрим, насколько полезным может быть данный предмет, ведь сделать его будет не так-то просто. Для начала стоит понимать, что поршнем можно двигать несколько блоков, до 12 штук одновременно. Отличный подъемник!

Кроме этого, после того как вы узнали, как скрафтить липкие поршни, вам будет предоставлена прекрасная возможность строить хитрые ловушки для недоброжелателей и других игроков. Например, можно столкнуть врага в яму.

Помните, что поршни могут блокировать жидкости. Таким образом можно сделать неплохую ловушку. Главное, самим не попасться. Теперь давайте поговорим, в «Майнкрафт».

Доски

Итак, давайте по порядку начнем с вами изучение нашего сегодняшнего крафтинга предметов. Для того чтобы вы могли создать поршень, необходимо запастись так называемыми досками. Без них вы не сможете сделать задуманное.

Доска в «Майнрафте» является базовым ресурсом, используемым в строительстве. Получается при любой работе с древесиной. Вообще существует целых 6 видов дерева. Все они одинаковы по свойствам, но различны по цвету. Для поршня прекрасно подойдут доски из дуба.

Старайтесь запастись данным ресурсом впрок. Ведь доски можно разобрать на деревянные палки, которые тоже являются важным компонентом при крафтинге игровых предметов. Так что, после того как у вас появилось достаточное количество ресурса, можно приступать к поиску остальных составляющих.

Булыжник и железо

Еще один предмет, который поможет ответить, как скрафтить поршень в игре «Майнкрафт», это булыжник. Очередной нужный в игрушке ресурс. Получается при работе с камнем. Точнее, при воздействии киркой на любой каменный блок. Иногда он может получиться при взаимодействии лавы и воды.

Еще один ресурс, используемый при крафтинге — это железо. Получается при работе с железными блоками, но может встречаться и в чистом виде. Так сказать, вырабатываться природными силами.

Если вы задумались, но не знаете, где взять железный слиток, то попытайтесь немного поработать с железными блоками. Или убейте железного голема. С одного «моба» падает от 3 до 5 слитков. Также можно получить данный ресурс посредством обжига Но и это еще не все компоненты, которые вам пригодятся для создания поршня.

Красная пыль

Для того чтобы практически любой механизм работал в игре «Майнкрафт», вам придется найти так называемую красную пыль. Это основной материал, обеспечивающий работу всех систем в игре. Эдакий источник энергии.

Если вы задумались, как скрафтить поршень в «Minecraft», вам придется хорошенько подумать о том, где вы будете брать красную пыль. Без нее, как бы вы ни старались, механизм не создастся. Это все по причине того, что он попросту не сможет действовать.

Красная пыль получается при обработке красных блоков с рудой. Может быть использована для крафта красного факела игры). Пыль можно купить у торговцев или выбить с ведьм. Кроме того, как уже было сказано, получить данный материал можно при помощи работы с красной рудой.

Для того чтобы можно было создать поршень, вам следует собрать все необходимые ресурсы в определенном количестве. Так, например, красной пыли потребуется всего одна единица. Железных слитков нужно столько же. А вот досок придется взять 3 штуки. Добавьте в кучу 4 булыжника. Теперь можете использовать поршень так, как вам этого хочется. За один крафт получается одна единица предмета. Если хотите сделать липкий поршень, то придется достать немного слизи.

общая теория и поршни СТК

20.09.2020 Поршневая группа СТК

Поршневая группа двигателя включает в себя: поршень, поршневые кольца и поршневой палец.

Поршень, является наиболее важным элементом любого двигателя внутреннего сгорания.

Именно на эту деталь, выпадает основная нагрузка по преобразованию энергии расширяющихся газов в энергию вращения коленчатого вала. Свойства, которыми должен обладать поршень, трудно совместимы и технически тяжело реализуются.

Требования, которым должна соответствовать эта деталь:

• температура в камере сгорания может достигать более 2000°С а температура поршня, без риска потери прочности материала, не должна превышать 350°С.
• после сгорания бензино-воздушной смеси, давление в камере сгорания может достигать 80 атмосфер. При таком давлении, оказываемое на днище усилие, будет составлять свыше 4-х тонн. Толщина стенок и днища поршня должна обеспечивать возможность выдерживать значительные нагрузки. Но любое увеличение массы изделия приводит к увеличению динамических нагрузок на элементы двигателя, что в свою очередь, ведет к усилению конструкции и росту массы двигателя.
• зазор между поршнем и поверхностью цилиндра должен обеспечивать эффективную смазку и возможность перемещения с минимальными потерями на трение. Но в тоже время зазор должен учитывать тепловое расширение и исключить возможность заклинивания.
• изготовление должно быть достаточно дешевым и отвечать условиям массового производства.

Очертания поршня за более сто пятидесятилетнюю историю двигателя внутреннего сгорания мало изменились.

Устройство поршня

Устройство поршня на примере СТК 21126

В конструкции поршня можно выделить несколько зон, каждая из которых, имеет свое функциональное назначение.

Поршни ВАЗ 21213 и ВАЗ 21230 отличаются нанесенной маркировкой. Маркировка наносится на поверхность рядом с отверстием под поршневой палец. На поршне ВАЗ 21213 нанесены цифры -«213», на модели ВАЗ 2123 — «23».

На модели ВАЗ 21080, ВАЗ 21083, ВАЗ 21100 нанесена соответствующая маркировка — «08»,»083″, «10». Поршень 2108 имеет диаметр 76 мм , модели 21083 и 2110 — 82 мм.

Поршни ВАЗ 2112 и ВАЗ 21124, имеют соответствующую маркировку — «12»и «24» и отличаются глубиной выборки под клапана. Модели 21126 и 11194 отличаются диаметром.

Если углубления на днище увеличивают объем камеры сгорания, то для уменьшения объема применяют вытеснители. Вытеснителем называют объем металла, который находится выше плоскости днища.

«Жаровым поясом» (огневым) называют расстояние от днища до канавки первого поршневого кольца. Чем ближе располагаются поршневые кольца к днищу, тем более высокой тепловой нагрузке они подвергаются, тем больше сокращается их ресурс.

Уплотняющий участок — это участок канавок, расположенных на боковой цилиндрической поверхности поршня. Канавки предназначены для установки поршневых колец. Поршневые кольца обеспечивают подвижное уплотнение. На всех моделях для двигателей ВАЗ, выполнены две канавки под компрессионные кольца и одна канавка под маслосъемное кольцо.

В канавке под маслосъемное кольцо есть отверстия, через которые отводится излишек масла во внутреннюю полость поршня. Уплотняющий участок выполняет еще одну очень важную функцию — через установленные поршневые кольца, осуществляется отвод значительной части тепла от поршня к цилиндру.

Если конструкция изделия не будет предусматривать эффективный отвод тепла от днища, то это приведёт к его прогоранию.

По расчетам, через компрессионные кольца, передается до 60-70% выделенного тепла. Однако это требует плотного прилегания поршневых колец к цилиндру и к поверхностям канавок.

Для обеспечения работоспособности, торцевой зазор первого компрессионного кольца в канавке должен составлять 0,045-0,070 мм. Для второго компрессионного кольца зазор — 0,035-0,060 мм, для маслосъемного – 0,025-0,050 мм. Между внутренней поверхностью кольца и канавки должен быть радиальный зазор — 0,2-0,3 мм.

Головку поршня образуют днище и уплотняющая часть.

Расстояние от оси поршневого пальца до днища, называют компрессионной высотой поршня.

«Юбкой», называют нижнюю часть поршня. На этом участке находятся бобышки с отверстиями – место, куда устанавливается поршневой палец. Внешняя поверхность юбки, исполняет роль опорной и направляющей поверхности.

Юбка обеспечивает соосность положения детали к оси цилиндра блока. Кроме того, боковая поверхность юбки участвует в передаче к цилиндру возникающих поперечных усилий.

На поверхность юбки (или на все изделие) могут наноситься защитные покрытия улучающие прирабатываемость и снижающих трение.

Покрытие слоем олова позволяет сгладить неточности профиля и предотвратить наволакивание алюминия на поверхности цилиндра. Могут применяться покрытия созданные на основе графита и дисульфида молибдена.

Другой способ, снижающий потери на трение – нанесение на юбке канавок специального профиля. Глубина канавок составляет 0,01-0,015 мм. При движении, канавки не только удерживают масло, но и создают гидродинамическую силу, которая препятствует контакту со стенками цилиндра.

Одним из факторов, определяющих геометрию поршня, является необходимость снижения сил трения.

Для этого требуется обеспечение определенной толщины масляного слоя в зазоре между поршнем и стенками цилиндра. Причем маленький зазор повлечет за собой увеличение сил трения и как следствие повышение нагрева деталей и их ускоренный износ а возможно и заклинивание.

Слишком большой зазор, увеличит шумность двигателя, приведет к росту динамических нагрузок на сопрягаемые детали и будет способствовать их ускоренному износу. Поэтому величина зазора подбирается в соответствии с рекомендациями для конкретного типа двигателя.

В истории применения конструкций поршней для двигателей ВАЗ, просматриваются этапы влияния нескольких европейских конструкторских школ.

На первых моделях двигателей ВАЗ применяется «итальянская» конструкция. Поршни отличаются большой компрессионной высотой, широкой опорной поверхностью юбки. Поверхность изделия покрыта слоем олова.

В разработке последующих конструкций принимают участие немецкие компании. У поршней уменьшается компрессионная высота. На юбке применяется микропрофиль – специальный профиль канавок, для удержания смазки в зоне трения. Поршни моделей ВАЗ 21126 и ВАЗ 11194 получают Т-образный профиль и рассчитаны на установку «тонких» поршневых колец. Так внешне сравнивая модели от 2101 до 21126, можно получить представление об общих тенденциях совершенствования конструкции, основанных на новых научных разработках.

Когда речь заходит об отечественных машинах (ВАЗ, Приора и пр.) приходиться всерьёз рассматривать компанию СТК и её продукцию. Самара Трейдинг Компани (сокращённо – «СТК») не случайно стала одним из самых популярных производителей поршневых групп. Всё дело исключительно в производстве, ведь оно уникально в своём роде.

Самым сложным и, в то же время, важным технологическим процессом при изготовлении поршневых систем является литьё. Однородность и прочность материалов, жаростойкость и твёрдость – всё это играет важнейшую роль. Стоит какому-то коэффициенту отклонится на 1% и поршень застрянет в цилиндре, шатун может легко искривиться и даже заклинить, нарушив целостность и исправность всего силового агрегата.

Полуавтоматические устройства и специальные высокотехнологические станки позволяют компании СТК осуществлять литьё поршней на высочайшем уровне. Данной технологии нет равных, на протяжении долгих десятилетий и благодаря кропотливой работе инженеров фабрика создаёт самые качественные поршневые кольца и поршни. Несмотря на автоматизацию всех процессов, процедура изготовления каждого поршня контролируется людьми. Каждый продукт проходит целую линейку тестов.

Стоит лишь посетить любую станцию техобслуживания и задать вопрос автомеханику «Какой поршень идеально подойдёт отечественному автомобилю?», и вы услышите ответ: «СТК». Всё дело в том, что каждый механик желает выполнить работу так, чтобы клиент не возвращался к нему и не приходилось нарушать гарантийные обязательства.

Несмотря на лидирование компании СТК существуют и другие неплохие аналоги, например, Кострома-мотордеталь. В сравнении с китайскими и европейскими поршнями, Кострома хорошо показала себя в отечественных машинах, однако сама конструкция этого поршня не способна уберечь водителя от самой зловещей неисправности – столкновения поршня и клапанов.

Безвытковые Поршни СТК, содержащие специальные проточки, не влияют пагубно на клапана головки блока цилиндров. Поэтому в случае гидравлического удара, даже при срыве цепи газораспределительного механизма, когда поршни «летят» вверх, а клапана – вниз, исход их столкновения невозможен, если в двигатель установлены поршни СТК. Всё благодаря специальным канавкам, проточенным в головке каждого поршня – новшеству инженеров самарской компании.

Если ваш автомобиль уже давно б/у, его компрессия вас вовсе не радует и вы отлично понимаете, что настало время менять поршневую, помните: оптимальными для двигателя будут поршневые группы Самара Трейдинг Компани (СТК).

Более подробно про поршни СТК можно прочесть здесь и здесь.

Руководство для начинающих: что такое поршень (и для чего он нужен)?

Поршни составляют основу поршневого двигателя внутреннего сгорания, поэтому их часто называют «поршневыми двигателями». По своей сути поршень — это просто сплошной металлический цилиндр, который перемещается вверх и вниз в полом цилиндре блока цилиндров . Сам поршень немного меньше отверстия, в которое он входит, но у него есть поршневые кольца, находящиеся под напряжением, чтобы обеспечить (почти) герметичное уплотнение после его установки в цилиндр двигателя.Поршень прикреплен с помощью пальца к шатуну, который, в свою очередь, соединен с коленчатым валом, и вместе они превращают движение вверх и вниз (возвратно-поступательное) в круговое и круговое (вращательное) движение, приводя в движение колеса.

Двигатели внутреннего сгорания могут работать только с одним цилиндром и, следовательно, с одним поршнем (мотоциклы и газонокосилки) или с 12 двигателями, но у большинства автомобилей их четыре, шесть или восемь.

Поршни также используются в двигателях внешнего сгорания, также известных как паровые двигатели, где вода нагревается в котле, а образующийся пар используется для приведения в движение поршней во внешних цилиндрах, которые затем приводят в движение колеса.

В роторном двигателе нет поршней, цилиндров или клапанов, только вращаются роторы треугольной формы. Но в настоящее время роторные двигатели Ванкеля в производстве отсутствуют, последним из них стала Mazda RX-8 в 2012 году.

В каждом четырехтактном (бензиновом или дизельном) двигателе автомобиля процессы впуска, сжатия, сгорания и выпуска происходят над головкой поршня, что заставляет поршень перемещаться вверх и вниз (или из стороны в сторону в горизонтально расположенных двигателях). , как Porsche или Subaru) внутри цилиндра.Поршень толкает вверх, сжимая топливо и воздух в гораздо меньшее пространство в головке блока цилиндров, где он воспламеняется свечой зажигания. Возникающий в результате взрыв толкает поршень вниз, создавая выхлопные газы. Более полное объяснение можно найти здесь или на анимации ниже.

Из чего сделаны поршни?

Компоненты двигателя сегодня должны быть прочными для долговечности и легкими для повышения эффективности, что означает, что все поршни в той или иной форме изготовлены из алюминиевого сплава.Но еще на заре эры безлошадных повозок поршни делали из чугуна, потому что они очень долго изнашивались и устойчивы к нагреванию, которое могло быстро расплавить алюминий. По мере развития металлургии и улучшения контроля температуры за счет более эффективной конструкции легкость алюминия быстро взяла верх и позволила достичь гораздо более высоких оборотов в минуту.

Поршневые кольца продолжали изготавливаться из чугуна и стальных сплавов из-за более высокой жесткости пружины. Пакет колец обычно включает сверху вниз компрессионное кольцо, грязесъемное кольцо и маслосъемное кольцо, все они изготовлены из чугуна или стали.

Компрессионное кольцо закрывает зазор между поршнем и цилиндром. Второе, грязесъемное кольцо, способствует сжатию, а также удаляет излишки масла со стенок цилиндра при движении поршня вниз. Масляное кольцо на самом деле состоит из 2 колец и расширителя в большинстве двигателей, оно также вытирает масло со стенок цилиндра, а затем позволяет ему стекать обратно через небольшие отверстия в посадочной поверхности кольца. Но со временем кольца могут изнашиваться и терять эластичность, позволяя маслу из картера попасть в камеру сгорания.Чрезмерный расход масла и голубоватый дым из выхлопных труб обычно указывает на износ поршневых колец.

Что делает 2-е поршневое кольцо? Объяснение назначения и функции!

Пакеты поршневых колец спроектированы так же тщательно, как и любая высокопроизводительная деталь, но «средний ребенок» может быть самым неправильно понятым. Вот взгляд на науку, которая проникает в дизайн второго кольца.

С момента изобретения металлического поршневого кольца в начале промышленной революции (которое, как вы можете утверждать, в конечном итоге сделало паровую мощность непрактичной), постоянно совершенствовались и совершенствовались технологии уплотнения цилиндров для этих, казалось бы, простых деталей.Кольцевой пакет преследует три основные цели: удерживать давление в камере сгорания как при такте сжатия, так и во время рабочего хода, передавать тепло от поршня к стенкам цилиндра, откуда оно может быть удалено с помощью воздушного или жидкостного охлаждения, и контролировать смазку для ограничения расхода масла. и нежелательные выбросы.

Обычный автомобильный обратный звонок должен работать в гармонии, чтобы герметизировать давление сгорания, контролировать масло и передавать тепло в блок цилиндров.

В то время как легко взглянуть на верхнее кольцо или масляное кольцо внизу и интуитивно понять их вклад в достижение этих целей, второе кольцо представляет собой скорее загадку.Что он должен делать и зачем это нужно? Как используемые материалы и физические свойства второго кольца влияют на производительность? Чтобы ответить на эти вопросы, мы обратились к старшему техническому менеджеру по работе с клиентами Алану Стивенсону, ведущему источнику знаний о поршневых кольцах.

Обратите внимание на изящную форму крючка на краю кольца. Это 2-е кольцо типа Napier, и этот «крючок» помогает ему стягивать масло со стенок цилиндра, когда поршень скользит по отверстию цилиндра.

Для нашего первого вопроса мы спросили Стивенсона, играет ли второе кольцо роль в сдерживании сжатых или горючих газов. «Было время, когда отверстия были такими плохими с точки зрения обработки поверхности, округлости и так далее, а материалы колец были намного хуже, так что раньше поршни имели четыре кольца; два для компрессионного уплотнения, один для очистки масла и один для перекачки масла », — поясняет он. «Терминология не поспевает за технологиями. Называть современное второе кольцо компрессионным кольцом неправильно.”

Так каков вклад современного второго кольца в уплотнение камеры сгорания? Пер Стивенсон, «Незначительно. Были опубликованы документы SAE, которые доказывают, как увеличенные зазоры второго кольца на самом деле увеличивают уплотнение и мощность верхнего кольца. Уплотнение горения — это 100% работа верхнего кольца ». В сочетании с другими характеристиками поршня роль второго кольца в этом отношении заключается в поддержании как можно более низкого давления в щели между ним и верхним кольцом, обеспечивая любой прорыв, который заставляет его пройти мимо верхнего компрессионного кольца, способ быстро побег в картер.

В то время как маслосъемные кольца выполняют основную часть работы по «откачке» масла от поверхности стенки цилиндра, второе кольцо играет жизненно важный валок, соскребая его с поверхности цилиндра.

«Канавка аккумулятора работает вместе с большими зазорами 2-го кольца», — объясняет Стивенсон. «Короче говоря, всегда будет некоторая утечка давления сгорания за верхнее кольцо из-за движения вторичного поршня и поперечного люка цилиндра. Любое давление, которое проходит мимо верхнего кольца, имеет тенденцию попадать в ловушку между верхним и вторым кольцами, что затем оказывает давление на верхнее кольцо снизу, что приводит к дрожанию кольца (особенно на высоких оборотах).Канавка гидроаккумулятора создает дополнительный объем, который снижает давление. Здесь применяется закон Бойля; объем и давление имеют обратную зависимость, поэтому увеличение объема снижает давление. Соединение этого с более крупными зазорами второго кольца обеспечивает более плавный выход захваченного газа из этого пространства и снижает флаттер верхнего кольца ».

Поскольку второе кольцо специально не предназначено для использования в качестве уплотнения под давлением, оно часто имеет конструкцию, совершенно отличную от верхнего компрессионного кольца.Стивенсон говорит: «Многие верхние кольца имеют скосы внутреннего диаметра, которые заставляют их скручиваться противоположно силам, действующим на них, чтобы помочь удерживать их ровно в канавке для лучшего уплотнения. Вторые кольца имеют противоположный скос, поэтому они на самом деле скручиваются не в ту сторону, чтобы улучшить герметичность ».

Поскольку кольца продолжают уменьшаться в размерах для уменьшения трения, материалы и производство становятся все более критичными. Углеродистая сталь является предпочтительным материалом для большинства применений , особенно для более поздних моделей, и предлагает прочность и долговечность, намного превосходящие более ранние, более толстые кольца.

Итак, установив, что второе кольцо определенно не предназначено для обеспечения уплотнения при сжатии или сгорании, как насчет второй основной цели пакета колец — отвода тепла от поршня к стенкам цилиндра, где им можно управлять? системой охлаждения? Может показаться, что относительно небольшой контакт колец между поршнем и отверстием не может быть значительным путем для теплопроводности, но оказывается, что он является основным источником.Пер Стивенсон: «Здесь много переменных, но кольца передают около 70 процентов тепла сгорания от поршня в систему охлаждения».

Остальные 30 процентов уходят другими путями, такими как радиационное и конвекционное охлаждение нижней стороны поршня в воздух внутри картера, кондуктивное охлаждение за счет контакта между юбкой поршня и расточкой цилиндра, а также тепло, отводимое через брызги масла от коленчатого вала. парусность. Некоторые двигатели даже используют масляные распылители в нижней части отверстия каждого цилиндра, которые направляют брызги смазки на нижнюю часть поршней, специально для того, чтобы способствовать охлаждению.

Более тонкие поршневые кольца могут быть повреждены при установке с гораздо большей вероятностью, чем более старые кольца. Использование компрессора с коническим кольцом следует рассматривать как абсолютную необходимость при создании двигателя последней модели.

Несмотря на другие источники теплопередачи, кольцевой пакет принимает на себя большую часть нагрузки, когда дело доходит до поддержания допустимой рабочей температуры поршня. Из ранее упомянутых 70 процентов общего тепла поршня: «Верхнее кольцо передает 45 процентов, второе кольцо — 20 процентов, а масляное кольцо — 5 процентов», — говорит Стивенсон.Хотя второе кольцо определенно играет свою роль в этой важной задаче, оно все же не является основной причиной присутствия кольца.

Как оказалось, второе кольцо имеет гораздо большее отношение к контролю смазки, чем «масляное кольцо» под ним. «Второе кольцо — это то, что очищает масло», — объясняет Стивенсон. «Масляное кольцо — это то, что собирает его и откачивает от стенок цилиндра через отверстия для возврата масла в канавке масляного кольца». Основная функция второго кольца заключается в непрерывном удалении излишков масла из отверстия — при вращении кривошипа масло, выходящее из находящихся под давлением подшипников на больших концах штока, постоянно выбрасывается за поршнем, покрывая стенки отверстия.

По мере того, как поршень движется вниз по каналу цилиндра, второе кольцо «соскребает масло со стенки цилиндра, обеспечивая смазку и предотвращая попадание масла в зону сгорания двигателя.

При ходе вниз второе кольцо и масляное кольцо работают совместно, очищая все, кроме небольшого количества масла, и возвращая его по отверстию в поддон. Стивенсон говорит: «Верхние кольца всегда будут получать скрытую смазку за счет масла, застрявшего в поперечном люке стенок цилиндра». Это та микроскопическая текстура на отверстии, которая удерживает достаточно масла, чтобы свести к минимуму трение между пакетом колец и стенкой цилиндра, в то время как второе кольцо предотвращает попадание слишком большого количества масла через верхнее кольцо в камеру сгорания.

Теперь, когда мы понимаем назначение каждого кольца в упаковке, мы можем понять, почему для верхнего и второго колец часто используются разные материалы и сечения колец. «Требования и предполагаемая функция верхнего и второго колец, безусловно, различаются, поэтому часто используются разные материалы», — продолжает Стивенсон. «В целом лучший материал верхнего кольца — сталь. Конечно, некоторые стали лучше других, но по мере того, как кольца становятся меньше и удельная производительность увеличивается, требования к верхнему кольцу (которое подвергается наибольшим злоупотреблениям) становятся самыми высокими.”

Переместите канавку на поршне вниз, и при выполнении другой работы требования к используемому материалу будут ниже. Пер Стивенсон: «Многие вторые кольца гоночных двигателей по-прежнему изготавливаются из чугуна или ковкого чугуна. Второе кольцо не находится под достаточным напряжением и температурой, чтобы требовать стали ». Форма кольцевого профиля также оказывает существенное влияние на то, насколько эффективно оно удаляет масло, а также на то, сколько трения оно создает, и внутренний и внешний диаметры играют роль.«Фаски находятся на внутреннем диаметре кольца и определяют направление вращения кольца, чтобы облегчить соскабливание», — говорит Стивенсон. Если смотреть в поперечном сечении, то скошенное кольцо имеет один край внутреннего диаметра, вырезанный под углом — как указывает Стивенсон, это побуждает кольцо динамически скручиваться в канавке, когда оно движется вниз по отверстию, и фокусирует дополнительное давление на внешнем углу. для более эффективного удаления излишков масла.

Газовые порты — это еще один способ, с помощью которого конструкторы поршней могут управлять работой колец.Позволяя давлению сгорания достигать задней стороны верхнего кольца, они увеличивают мощность кольцевого уплотнения, уменьшая трение на других трех тактах.

«Конус, Нэпье и ступеньки — все это вариации формы внешнего диаметра», — продолжает он. Цель всех этих профилей состоит в том, чтобы сконцентрировать контакт в узкой полосе для повышения эффективности соскабливания. Как следует из названия, сужающийся внешний профиль вверху уже, чем внизу, в то время как ступенчатый кольцевой профиль имеет то, что выглядит как выемка в поперечном сечении, ориентированная по направлению движения при ходе вниз.Кольцо Napier, названное в честь известной британской инженерной фирмы D. Napier & Son, которая первоначально разработала профиль, на самом деле имеет поднутрение под углом или даже имеет форму крючка по внешнему диаметру, что еще больше уменьшает площадь контакта и обеспечивает пространство для очищенного масла. выход из отверстия цилиндра. «В общем, самый эффективный скребок — Napier, за ним следует ступенчатый, а затем конусный. Запустите Napier, если он подходит для вашего диаметра отверстия и подходит для канавки в поршнях », — заключает Стивенсон.

Какой тип комбинации вы используете, также повлияет на оптимальный выбор для вашего пакета колец, включая второе кольцо. Стивенсон советует: «Более тонкие вторые кольца более распространены в двигателях с сухим картером, вытягивающих большие объемы вакуумного поддона». Поскольку вакуум в картере помогает кольцевому уплотнению по всем направлениям, можно получить желаемые результаты, не работая так же сильно со вторым кольцом. «Естественный аспиратор без использования вакуума обычно должен быть 1,5 мм или больше, в то время как принудительная индукция должна давать более крупные кольца размером 1/16 дюйма», — добавляет он.

Установка правильного зазора между кольцами имеет первостепенное значение для достижения желаемых рабочих характеристик двигателя. . При любых эксплуатационных характеристиках зазор 2-го кольца должен быть больше, чем зазор верхнего кольца, чтобы обеспечить выход прорыва и предотвратить колебание кольца от нарушения уплотнения верхнего кольца.

«Конечно, все зависит от диаметра отверстия; это почти можно представить как отношение размера кольца к размеру отверстия », — предупреждает Стивенсон. «Большой четырехцилиндровый двигатель с наддувом отлично контролирует масло с 1-м цилиндром.Кольцо диаметром 2 мм, в то время как для большого блока диаметром 4,600 дюйма лучше использовать кольцо диаметром 1/16 дюйма. Когда дело доходит до контроля масла, эффективность картера также зависит от существенных факторов. Современные двигатели с блоками с глубокими юбками, сегментированными масляными поддонами, ветровыми поддонами и очисткой / продувкой кривошипа — все это влияет на то, сколько масла подбрасывается в цилиндры. Чем больше масла присутствует, тем тяжелее работа второго кольца ».

Как видите, проектирование и проектирование второго кольца — сложная тема, но, к счастью, эксперты Wiseco обладают коллективным опытом во всех формах сборки высокопроизводительных двигателей, чтобы дать вам надежный совет для ваших конкретных потребностей.Хотя мы не можем охватить все в одной технической статье, мы надеемся, что то, что вы узнали здесь, поможет вам лучше понять « почему », стоящую за спецификациями кольцевого пакета, и в полной мере воспользоваться знаниями, полученными от сотрудников Wiseco, когда составляя свою собственную комбинацию.

Что делает гоночный поршень?

В то время как любой поршень может быть «гоночным», чтобы по-настоящему определить, «что делает гоночный поршень», необходимо углубиться в целенаправленный дизайн и разработку.

Это явно открытый вопрос, потому что в ответе будут выделены сверхсложные поршни, разработанные для Формулы 1 и World Endurance Challenge (WEC), но, чтобы быть полностью буквальным, ответ должен признать вручную модифицированные заводские литые поршни, используемые в Hobby Stock. гонки по местной грунтовой дороге.

Ради аргумента, давайте определим гоночный поршень как поршень, который лучше всего подходит для любого строителя, собирающего двигатель для соревнований по автоспорту. Оттуда обсуждение может перейти к более конкретным темам для разговора.

«Обычно [гоночный поршень] представляет собой тщательно разработанную конструкцию, которая претерпела множество изменений для оптимизации использования в очень специфических условиях», — сказал Алан Стивенсон, старший технический менеджер по работе с клиентами.

В специально созданный гоночный поршень, например, в этот патрон Top Fuel, много чего.В первую очередь гоночный поршень разработан для конкретного применения и обладает конструктивными особенностями, позволяющими однозначно адаптировать его к этому применению.

Простое сравнение поршней из эпохи маслкаров 60-х годов с современными более продвинутыми продуктами, безусловно, подтвердит эту позицию. Производители улучшили материалы и конструкцию за счет передового компьютерного моделирования для повышения мощности и топливной экономичности.

Чтобы начать эту гоночную сессию, рассмотрим основы конструкции алюминиевого поршня.Если нет особых ограничений в правилах, в гонках всегда будет предпочтительнее кованый поршень, а не гипс. «Кованые изделия — это стандарт, обеспечивающий превосходную гибкость конструкции и наилучшее соотношение цены и качества», — сказал Стивенсон. «Cast не обладает гибкостью и поэтому не может быть развит или оптимизирован. Литые поршни также тяжелые и хрупкие, но их производство дешево ».

Кованые поршни могут быть изготовлены либо из кованой заготовки (справа), где вся форма поршня выточена из кованого алюминиевого цилиндра, либо из сетчатой ​​поковки, которая сжимается до своей окончательной формы с помощью штампа для ковки.Подробнее о процессе ковки поршней ЗДЕСЬ.

Двигатели малой мощности могут выжить и с литыми поршнями, так как они не заметят чрезмерного нагрева или высоких оборотов. Вы мало что можете сделать для улучшения характеристик с помощью литого поршня, кроме как отшлифовать немного металла в заводной головке, чтобы очистить клапаны, если установлен более агрессивный распределительный вал.

В 80-х и 90-х годах заэвтектика стала модным словом в индустрии поршней. Заэвтектический поршень — это поршень, у которого больше 12.5 процентов кремния в его металлическом составе, обычно от 16 до 18 процентов. Стандартный литой алюминиевый поршень содержит от 8 до 10 процентов силикона, что повышает твердость и помогает снизить износ вокруг кольцевых канавок, юбки и выступа пальца. Заэвтектический поршень по-прежнему изготавливается методом литья, но этот сплав немного легче, а из-за повышенной прочности отливку можно обрабатывать немного тоньше, чтобы уменьшить еще больший вес.

Кованые поршни изготавливаются из двух разных материалов: алюминия 4032 и 2618.У каждого из них есть уникальный список плюсов и минусов, которые делают его предпочтительным сплавом для различных применений.

Тем не менее, кованый поршень будет намного прочнее, и поэтому он доминирует на рынке рабочих характеристик. Есть два алюминиевых сплава, популярных в поковках: SAE 4032 и SAE 2618. Здесь делается другой выбор, который часто отличает или, по крайней мере, является хорошим аргументом в пользу гоночного поршня, хотя один сплав не всегда «лучше», чем Другие.

«Термин« лучше »сложен.«Если бы только один сплав лучше подходил для достижения каждой цели, не было бы нескольких предложений», — объясняет Стивенсон. «4032 меньше расширяется, поэтому ему требуется меньше холодного зазора, что приводит к более тихой работе. Это может быть важно для двигателей EFI с датчиками детонации. 4032 менее плотный, поэтому данная конструкция будет легче, чем 2618, однако 4032 не имеет такого сопротивления высокотемпературному отжигу, как 2618 ».

Опять же, содержание кремния является определяющим фактором. Поршень 4032 содержит от 11 до 13 процентов кремния, а поршень 2618 — менее 10%.25 процентов. «2618 имеет более высокий предел прочности, лучшее сопротивление отжигу при повышенных температурах и лучшую пластичность. В условиях гонок цель часто состоит в том, чтобы минимизировать вес, не жертвуя долговечностью в условиях высоких температур. По этим причинам 2618 часто получает одобрение, — продолжает Стивенсон.

В поршне слева используются кольца размером 5/64 дюйма. Это очень распространенный размер, используемый во время мускул-карэра. В поршне справа используется более тонкое верхнее кольцо диаметром 1,2 мм. Это уменьшает трение, высвобождая лошадиные силы и позволяя двигателю быстрее набирать обороты.

Хотя большинство гоночных поршней изготавливаются из алюминия марки 2618, в гонках высокого класса используются некоторые экзотические материалы — или, по крайней мере, они были опробованы до того, как были запрещены. Алюминиево-бериллиевый сплав, который отличается исключительной легкостью и прочностью с превосходными тепловыми свойствами, был разработан Mercedes / Ilmor для команды McLaren Formula 1 в конце 90-х годов. Однако сплав был быстро запрещен, потому что бериллиевая пыль чрезвычайно опасна, а при пожаре элемент превратится в оксид бериллия, который чрезвычайно токсичен.

Новейшим передовым сплавом для изгнания в автоспорте является композит с металлической алюминиевой матрицей или MMC. Еще один очень жесткий и легкий сплав, MMC также запрещен Формулой 1, но продолжает вызывать интерес в других областях автоспорта, где правила более открыты.

Более тонкие поршневые кольца, изготовленные из лучших материалов, часто входят в состав гоночных поршней. Верхнее кольцо, изображенное на фотографии, изготовлено из высокоуглеродистой стали и имеет толщину 0,043 дюйма. Это хорошо распространенная монета слева для сравнения.

В течение многих лет ведущие производители двигателей предпочитали заготовки поршней кованым версиям — и, вероятно, не по той причине, о которой вы могли подумать. «Заготовка — это не просто вариант поковки, — сказал Стивенсон. «Заготовки рассматриваются как законченные инженерные решения, которые подвергаются нескольким итерациям архитектурного проектирования с использованием моделирования FEA для оптимизации конструкции для очень специфического набора условий окружающей среды. Наиболее популярные конфигурации предлагаются в качестве элемента каталога, но если обнаруживается несоответствующая комбинация, именно здесь можно спроектировать и изготовить кованый поршень по индивидуальному заказу всего за пару недель.Это половина нашего дела ».

Другими словами, заготовки поршней в основном используются в проектах разработки в сжатые сроки, когда критические изменения могут быть внесены быстро, не беспокоясь о том, что подходящая поковка недоступна. Споры о прочности заготовки и поковки будут иметь как транспортиры, так и противники с обеих сторон, но, вообще говоря, правильно выполненная поковка будет иметь сильные стороны в структуре зерна, которых не будет у поршня заготовки. «Вероятно, 98 процентов гоночных формул имеют поддельную опцию, доступную на вторичном рынке», — подтверждает Стивенсон.

Противодетонационные канавки (слева) предназначены для устранения скачков давления , вызванных детонацией. Канавки гидроаккумулятора (справа) обеспечивают дополнительный объем под верхним кольцом, поэтому давление не увеличивается и не пытается вывести верхнее кольцо.

В дополнение к улучшенным материалам и передовым методам строительства были разработаны специальные функции для увеличения мощности за счет тепловой динамики, уменьшения веса или снижения трения. Ниже приведены некоторые примеры элементов дизайна, зачастую уникальных для гоночных поршней:

Наборы тонких колец

Хотя некоторые экзотические двигатели используют пакеты с двумя кольцами, большинство гоночных приложений придерживаются проверенных схем с тремя кольцами.Что кардинально изменилось, так это толщина этих колец, особенно в Pro Stock и других двигателях, не предназначенных для длительного использования. «Вы уменьшаете трение и массу, высвобождая мощность и позволяя двигателю разгоняться быстрее. Секрет мощности в любом двигателе, не имеющем аналогов, заключается в использовании максимально тонких колец, плоско притертых и совмещенных с суперплоской канавкой под кольцо, а также обеспечения минимального осевого и радиального зазора », — добавляет Стивенсон.

Булавки на запястье выполняют важную функцию, но они также тяжелые. Выбор ширины и толщины стенок, подходящих для применения в двигателях, имеет первостепенное значение.Двигатель с круговой гусеницей с сильным обмоткой, вероятно, будет иметь легкий штифт на запястье из высококачественного сплава, тогда как двигатель с турбонаддувом предпочтет более тяжелый настенный штифт для дополнительной прочности.

Канавки для предотвращения детонации, канавка постоянного давления и канавка гидроаккумулятора

«Канавки гидроаккумулятора подходят для каждого поршня, но лучше всего подходят для поршней с газовыми портами», — объясняет Стивенсон. «Они работают по закону Бойля; давление и объем обратно пропорциональны. Из-за нормального вторичного движения (поршневой удар) верхнее кольцо имеет тенденцию на мгновение расшатываться, поскольку оно быстро меняет направление через ВМТ.Поскольку это происходит около пикового горения, давление сгорания имеет тенденцию преодолевать верхнее кольцо, пока не стабилизируется. Давление сгорания также проходит в торцевом зазоре кольца. Накопительные канавки почти вдвое превышают объем под верхним кольцом, снижая давление в соответствии с законом Бойля и предотвращая давление на верхнее кольцо с нижней стороны, что способствует колебанию кольца ».

Маленькие и легкие булавки на запястье

Всегда желательно иметь меньший вес, но использование меньшего или более тонкого булавки на запястье может снизить прочность и долговечность двигателя.«Зачастую это происходит за счет использования более качественных и дорогих материалов, но при этом уменьшается масса, чтобы ускорить ускорение двигателя», — добавляет Стивенсон.

Укорачивание юбки поршня — хорошее место для удаления массы, но также может быть обязательным в применениях с толкателем. Поршни Racing также имеют разные профили юбок, чтобы они оставались устойчивыми в канале ствола при высоких оборотах.

Короткие юбки

Опять же, внесены дополнительные изменения в конструкцию для уменьшения веса и трения, но эти усилия обычно продиктованы и ограничены архитектурой двигателя, например длиной гильз цилиндров и ходом.«Точка измерения юбки поршня должна оставаться в канале ствола на BDC», — сказал Стивенсон.

Тепловое покрытие и покрытие юбки предназначены для увеличения срока службы поршня и увеличения мощности. Чтобы узнать больше обо всех различных типах покрытий и о том, как они работают, щелкните ЗДЕСЬ.

Термические покрытия

Некоторые производители двигателей хотят отражать тепло от поршня, предпочитая, чтобы клапаны и головка блока цилиндров отводили тепло охлаждающей жидкости, а не поршням и кольцам через стенку цилиндра.Тепловые покрытия предназначены для максимального отталкивания тепла от днища поршня, а в некоторых случаях и от камеры сгорания.

Покрытие юбки

«Безусловно, наибольшее трение в двигателе происходит от колец. Дальняя секунда — это подшипники. У юбок минимальное трение, поскольку они скользят по масляной пленке », — говорит Стивенсон. На гоночных поршнях ведущие команды используют покрытия в качестве страховки от перегрева. В условиях OEM и повседневного водителя они используются для защиты от сухого пуска и других ситуаций, когда масло на стенке цилиндра ограничено.

Этот поршень имеет вертикальное отверстие для газа, которое позволяет давлению сгорания попадать за поршневое кольцо, заставляя его проникать в стенку цилиндра и увеличивая кольцевое уплотнение. Чаще всего он используется в приложениях для дрэг-рейсинга.

Модификации для конкретных приложений

«Некоторые модификации не подходят для одного типа гонок, в то время как они обычно выполняются на поршнях, сделанных для других типов гонок», — предупреждает Стивенсон. «Некоторые примеры включают вращение выступов, погружение выступов, сверление отверстий в юбках или стойках, а также трехмерное фрезерование под коронкой.”

3D-профилирование — это процедура точного фрезерования, при которой головка поршня сохраняет одинаковую толщину независимо от профиля купола. Этот шаг гарантирует, что корона будет иметь необходимую прочность и термостойкость для конкуренции с наименьшим весом. «Это особенно важно при попытке максимизировать степень сжатия, и его также можно использовать для предохранительных клапанов, чтобы обеспечить более плавное перемещение пламени», — добавляет Стивенсон.

Фактическая конструкция коронки и размеры сброса клапана будут определяться камерой сгорания и геометрией клапана.Еще один сигнал гоночного поршня заключается в том, что производитель двигателя отправит изготовителю поршня пресс-форму камеры сгорания, чтобы конструкция купола точно соответствовала профилю камеры.

Наконец, некоторые производители двигателей требуют очень незначительной корректировки общей формы и размеров поршня в соответствии со своими потребностями. «Форма кулачка / цилиндра юбки и диаметры кольцевых пазов являются частью черного искусства оптимизации конструкции во время программы разработки», — говорит Стивенсон.

Как видите, гоночный поршень может иметь одну или многие из упомянутых функций и модификаций.Ключевым моментом является разработка поршня, отвечающего потребностям производителя двигателя, собирающего двигатель для конкретного соревнования.

Как форма поршня влияет на сгорание?

Когда мы говорим о двигателях, мы часто говорим о четырех или шести цилиндрах. Но что это на самом деле означает? Для тех, кто не знаком с основами двигателя, «цилиндр» — это пространство, в котором движется поршень, а поршни являются жизненно важными частями внутри большинства двигателей, приводимых в действие за счет внутреннего сгорания.

Обычно бензин и воздух смешиваются вместе в камере сгорания над поршнем. Когда электрическая искра воспламеняет эту смесь, она создает крошечный взрыв, который заставляет поршень подниматься и опускаться. Это движение вращает коленчатый вал, который в конечном итоге отвечает за привод трансмиссии и колес.

Как и следовало ожидать, поршни подвергаются большему нагреву, давлению и движению, чем почти любая другая часть двигателя. Они должны быть долговечными. Поскольку двигатели постоянно развиваются, автопроизводители продолжают находить новые способы создания более совершенных поршней, включая изменение их размера и состава.

Поршень лежит в основе движения двигателя. Добавление поршней к двигателю или их увеличение увеличивает рабочий объем, а это означает, что двигатель вырабатывает больше мощности, потому что он сжигает больше бензина.

Но главное не только количество поршней в двигателе. Форма поршня имеет большое влияние на процесс внутреннего сгорания. В основном форма поршня имеет прямое отношение к тому, как регулируется тепло и воздушно-топливная смесь.

Давайте сначала поговорим о различных формах поршней.Поршни эллиптической или овальной формы при нагревании становятся более круглыми. Это позволяет улучшить уплотнение, когда цилиндр встречается с камерой сгорания для большей эффективности. Некоторые поршни имеют коническую или коническую форму, что позволяет поршню двигаться более свободно независимо от количества тепла. Другие имеют «бочкообразную» форму, которая более гладкая и создает меньше шума и резкости при движении [источник: Университет Виндзора].

Далее давайте узнаем больше о том, как верхняя часть поршня влияет на производительность, экономию топлива и срок службы двигателя.

Назначение компрессионных колец Поршневые пальцы

Компрессионные кольца относятся к поршневым пальцам, используемым в качестве металлических уплотнителей, которые устанавливаются между стенками цилиндров и поршнями в двигателях внутреннего сгорания. Каждое из колец входит в канавку по внешнему диаметру поршня. Таким образом, кольцо вместо поршня непосредственно контактирует со стенками цилиндра. Основная цель создания компрессионных колец — предотвратить попадание воздуха, топлива и продуктов сгорания в картер.

Компрессионное кольцо также используется для облегчения теплопередачи между стенками цилиндра и поршнями. Плотно прилегающие маслосъемные кольца помогают покрыть стенки цилиндра тонким слоем масла.

Питонов в некоторых двигателях имеют три поршневых кольца, но эти числа могут варьироваться от приложения к приложению. Компрессионные кольца — это верхние кольца, а маслосъемные кольца — нижние. Каждое кольцо имеет небольшой разрыв, позволяющий растянуть его над поршнем и поместить внутрь канавки поршня.Разрыв также позволяет кольцу сжиматься, когда цилиндр снабжен поршнем. Эти кольца помогают отделить каждый поршень от стенки цилиндра, в которую он входит.

Компрессионные кольца предотвращают попадание продуктов сгорания в картер. Также масло из картера могло легко попасть в камеры сгорания. Такие эффекты можно также увидеть, когда компрессионное кольцо выходит из строя или ломается. Когда это происходит, газы сгорания могут попасть в картер. Масло попадает в систему ПВХ, воздухозаборник.Из-за такой потери продуктов сгорания внутри картера происходит неравномерное сжатие.

Горение масла — еще один признак неисправности компрессионного кольца. Попадание масла в камеру сгорания может привести к возгоранию и появлению густого синего выхлопа. Это может повлиять на работу двигателя, поскольку свечи зажигания могут загрязниться маслом.

Компрессионные кольца обладают способностью эффективно передавать тепло от поршней к стенкам цилиндров. Внутри двигателей внутреннего сгорания может выделяться избыточное тепло.Некоторые двигатели отводят тепло за счет циркуляции воды вокруг тонких стенок цилиндра. Поскольку компрессионные кольца соединяют обе стенки цилиндра и поршень, они создают путь для отвода тепла. Таким образом компрессионные кольца предотвращают тепловое повреждение поршней.

Кольца компрессионные и поршневые можно найти в магазине поставщика. Вы можете связаться с вашим местным дилером, которому вы можете доверять.

Если вы хотите узнать больше функций поршневых колец и компрессионных колец, спросите профессионалов.Вы можете написать свой запрос в комментариях и дождаться ответа экспертов.

Подробнее по теме:

Пальцы со смещением в поршнях и их применение

Есть производители поршневых пальцев, которые производят и поставляют некоторые поршни со смещенными поршневыми пальцами. Это помогает снизить «хлопанье» поршня и состоит из штифта, смещенного к упорной стороне. Поршни Race отличаются от центрального пальца конструкцией.

Что такое поршень? — Определение, детали и типы

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 — это движущийся диск, заключенный в цилиндр, который герметизирован поршневыми кольцами. Диск движется внутри цилиндра, когда жидкость или газ внутри цилиндра расширяются и сжимаются. Поршень помогает преобразовывать тепловую энергию в механическую работу и наоборот.

По этой причине поршни являются ключевым компонентом тепловых двигателей. Поршни работают, передавая выходное усилие расширяющегося газа в цилиндре на коленчатый вал, который передает момент вращения маховику.Такая система известна как поршневой двигатель.

Поршень должен следовать циклическому процессу, чтобы он непрерывно преобразовывал тепловую энергию в работу, и есть много способов завершить этот цикл. Например:

• Подводя тепло к газу внутри цилиндра, газ расширяется, увеличивая объем в цилиндре и обеспечивая полезную работу.
• При отводе тепла от цилиндра давление газа снижается, что облегчает его сжатие.
• Передавая работу поршню, поршень сжимается обратно в исходное состояние, готовый к повторному выполнению цикла.

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
• Поршневые подшипники

1.90 Поршневые кольца 2 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.

Обычно в обычном автомобильном двигателе используются поршневые кольца трех типов:

• 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 — это 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:

• Пышная 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 небольшого 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. Затем шток поршня поворачивается на штифте.
• Полуплавающий : штифт прикрепляется к шатуну посередине, и концы штифта свободно перемещаются внутри подшипника поршня и на бобышках.
• Полностью плавающий : в этом типе штифта штифт не прикреплен к штифту 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 , основание на форме

Существует три типа поршней, каждый из которых назван по форме: с плоским верхом, куполом и тарелкой.

1. Поршни с плоским верхом

Как бы просто это ни звучало, поршень с плоским верхом имеет плоский верх. Поршни с плоским верхом имеют наименьшую площадь поверхности; это позволяет им создавать максимальную силу. Этот тип поршня идеально подходит для создания эффективного сгорания.

Поршни с плоским верхом обеспечивают наиболее равномерное распределение пламени. Сложность, связанная с этим, заключается в том, что это может создать слишком большую компрессию для меньших камер сгорания.

2. Поршни тарелки

Поршни тарелки представляют наименьшие проблемы для инженеров. Это больше из-за того, где они используются, чем из-за того, что они сами владеют.

По форме они напоминают тарелку со слегка загнутыми наружу краями. Обычно тарельчатые поршни используются в приложениях с наддувом, для которых не требуется распредвал с большим подъемом или высокая степень сжатия.

3. Купольные поршни

В отличие от тарелочных поршней, эти пузыри посередине напоминают верхнюю часть стадиона. Это сделано для увеличения доступной площади на верхней части поршня. Большая площадь поверхности означает меньшее сжатие.

Хотя большее сжатие означает создание большей силы, существует верхний предел того, с чем может справиться каждая камера сгорания. Уменьшение степени сжатия таким образом существенно предотвращает разрушение двигателя.

Это всего лишь один инструмент для ограничения количества создаваемой силы до того, с чем двигатель способен безопасно работать.

Если вы только начинаете, это только начало. Вы не сможете понять всю головоломку, не сопоставив ее части друг с другом.

Таким образом, хотя это объясняет, что делают поршни и как имеют значение различия в форме, это необходимо понимать в контексте всего двигателя, чтобы получить полную картину. Продолжайте учиться, и вы будете в пути. 1. Поршень ствола онс

Поршни ствола 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.

Поршни ствола 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 используется более легкий поршень с проскальзыванием.

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 морского 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 имели двойное действие. Их «ствол» представлял собой узкий цилиндр, установленный в центре поршня.

2.

Поршень крейцкопфа на поршне

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 нагреву: масло не загрязняется частицами сажи сгорания, оно не разрушается под воздействием тепла, а более тонкое, менее может использоваться вязкое масло.

Трение поршня и крейцкопфа может быть вдвое меньше, чем у ствольного поршня. Из-за дополнительного веса этих поршней они не используются в высокоскоростных двигателях.

3.

Поршень с проскальзыванием на

Поршень с проскальзыванием — 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 отверстии.

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 так, чтобы они были очень легкими, сохраняя при этом жесткость и прочность полной юбки.

Пониженная инерция 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 наиболее плотно прилегает к отверстию и опорным поверхностям пальца кисти, и, таким образом, выгода уменьшается.

4.

Поршни дефлектора ons

Поршни 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
• со стороны камеры сгорания)
• Управление перезарядкой (в двухтактных двигателях)
• Направление уплотнительных элементов (поршневые кольца)
• Направление шатуна (для шатунов с верхней направляющей)

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 газов сгорания,
• Колеблющуюся нагрузку и
• Высокая температура газов.
• Поршень должен быть:
• Легким
• Бесшумным в работе и
• Механически прочным.
• Из-за легкости:
• Инерционные потери и
• Инерционные нагрузки на подшипник уменьшаются из-за изменения движения

Поршень Применение или использование:

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:

Основные преимущества поршней:

• Простота механики
• Гибкость и надежность
• Отношение мощности к массе
• Совместимость с различными видами топлива
• Низкая рабочая температура турбины
• и шум
• Меньше обслуживания
• Поршень легко запускается
• Отлично подходит для рекуперации отработанного тепла
• Обеспечивает высокую маневренность
• Меньшие производственные затраты
• Низкие выбросы NOx
• Предлагает процесс сгорания HCCI
• Внутренний сбалансированный
• Модульность

Поршень Недостатки:

Основные недостатки поршней:

• 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 типы поршней?

Ниже приведены типы поршней:
1. Поршни ствола
2. Поршни крейцкопфа
3. Шлифовальные поршни
4. Поршни дефлектора
5.Racing Pistons

Что такое поршень двигателя?

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.

СВЯЗАННЫЕ СТОЛБЫ

Наклонный поршень для парикмахерских кресел, наклонный поршень для универсальных стульев

Замена откидного поршня для кресел с откидной спинкой.

Свяжитесь с нами, чтобы убедиться, что они подойдут к вашему стулу.

Поршень стула парикмахера = 11,4 дюйма (сжатый) — 14,2 дюйма (выпущенный)
Поршень универсального кресла = 8,46 дюйма (сжатый) — 9,85 дюйма (выпущенный)

Фактические цвета могут отличаться. Это связано с тем, что компьютерные мониторы по-разному отображают цвета, и люди могут воспринимать эти цвета по-разному. Мы очень стараемся, чтобы наши фотографии были максимально реалистичными, но, пожалуйста, поймите, что фактический цвет может незначительно отличаться от цвета вашего монитора.Мы не можем гарантировать, что цвет, который вы видите, точно отображает истинный цвет продукта. Цвет ткани будет отличаться в зависимости от условий освещения (например, солнечный свет или флуоресцентный свет).

Обратите внимание, что существует несколько производителей продуктов AGS, и, хотя многие используют одни и те же названия цветов, могут быть различия в формулах цветов, используемых каждым производителем, и / или небольшие различия в цвете от одного производственного цикла к другому даже в пределах одного производителя.Как и любое окрашенное текстильное изделие, краска для обивки может варьироваться от одного производственного цикла к другому. Поскольку ни один розничный или оптовый торговец не может контролировать эти переменные, возврат шнура из-за различий в цвете будет производиться за ваш счет доставки.

Если вам нужно точное соответствие цветов для проекта, приобретайте сразу все партии. Мы не можем гарантировать, что цвета будут идеально совпадать при будущих покупках. Мы можем предоставить образцы тканей бесплатно.

AGS Beauty предлагает годовую ограниченную гарантию на все наши продукты, если не указано иное.Гарантия не влечет за собой возврат продукта, но подразумевает, что детали будут отправлены в ремонт. Если наши технические специалисты сочтут продукт неисправимым, замена продукта будет разрешена.

Чтобы запросить замену, отправьте фотографии и видео по адресу: [email protected] . По согласованию и согласованию с нашей командой специалистов по замене / техническим специалистам запасные части будут отправлены через FedEx или стандартную доставку USPS. За ускоренную доставку взимается дополнительная плата, ответственность за которую несет заказчик.

AGS BEAUTY не несет ответственности за злоупотребления, неправильное использование, нормальный износ, изменение, ненадлежащее обслуживание, несанкционированный ремонт, конструктивные решения, любые сколы, выцветание, окрашивание, шелушение или любые стихийные бедствия (пожар, повреждение водой, замерзание, так далее.).

• Стулья парикмахера: 1 год ограниченной гарантии на кресло, 2 года гарантии на гидравлический насос

• Стулья для укладки: 1 год ограниченной гарантии на кресло, 2 года гарантии на гидравлический насос

• Styling Stations: ограниченная гарантия на 1 год

• Шампунь

  : ограниченная гарантия сроком на 1 год, включая приспособления (смеситель, распылитель, вакуумный выключатель и т. Д.)

• Табуреты: ограниченная гарантия на 1 год

• Фены

  : гарантия производителя на Highland Machine составляет 1 год.

• Прочее оборудование и мебель: ограниченная гарантия на 1 год

Если вы не удовлетворены товарами AGS Beauty, у нас действует стандартная 30-дневная политика возврата с даты отправки заказа.

В отличие от наших конкурентов, мы не взимаем плату за пополнение запасов большинства наших продуктов. Единственное исключение — из-за характера продукта, все использованные емкости для шампуня или устройства для обратной промывки шампуня будут нести 20% комиссию за пополнение запасов.

Все возвраты должны быть предварительно одобрены нашими торговыми представителями. Пожалуйста, позвоните (503) 762-3228 или напишите по адресу [email protected] для авторизации.

После утверждения авторизации загрузите форму запроса на возврат.Заполните форму и приложите копию к продукту, который нужно отправить обратно. Возвращаемые товары должны быть как новые, в оригинальной упаковке. Для всех возвратов клиент будет нести ответственность за поиск собственной транспортной компании, а также будет нести ответственность за все расходы по обратной доставке без исключений. Как только мы получим товар обратно на наш склад, наши специалисты осмотрят товары, и мы вернем вам деньги в соответствии с первоначальной формой оплаты. Имейте в виду, что любой ущерб, нанесенный продукту во время обратной доставки, также будет нести ответственность покупателя и будет вычтен из суммы возмещения.

Все предметы «Распродажа» подлежат окончательной продаже, возврату и обмену не подлежат.

Все индивидуальные заказы (нестандартные цвета ткани, цвета дерева, особый дизайн и т. Д.) Не подлежат возврату, и мы не принимаем отмену после начала производства.