цилиндро поршневая группа что входит
Цилиндро поршневая группа
Что такое ЦПГ? Цилиндро поршневой группой (далее ЦПГ) называют детали, составляющие основу всех моторов, с технологией внутреннего сгорания топлива. За счет этой группы, вращается коленчатый вал, от которого, вращение передается к ходовой части автомобиля, а от нее к ведущим колесам.
Детали ЦПГ
Из чего состоит? К ЦПГ относятся следующие детали мотора:
Принцип работы
Поршень двигается вниз и вверх внутри гильзы, передавая шейке коленчатого вала это движение через шатун. Шатун вращает коленвал, таким образом поступательное движение всех поршней переходит во вращательное. Коленчатый вал вращается, за счет работы ЦПГ.
Поршневые кольца (компрессионные) перекрывают зазор между поршнем и цилиндром (гильзой), препятствуя прорыву в картер газов и горючей смеси из камеры сгорания. Маслосъемные кольца, убирают со стенок гильзы излишки масла, чтобы оно не попадало в камеру сгорания и не горело там, вызывая появление сажи.
Обычно, каждый поршень имеет 2 компрессионных кольца и одно маслосъемное, но это количество может меняться, в зависимости от конструкции мотора.
Поршневой палец соединяет поршень с шатуном. Обычно, в шатуне палец запрессован, а поршень на нем качается. Но существуют моторы, где наоборот, палец в поршне стационарно сидит, а качается в шатуне.
Современные моторы могут иметь от одного цилиндра (двухтактные агрегаты мотоциклов, мопедов и т.д.) и до 16 – танковые моторы и моторы огромных тягачей (четырехтактные). Количество тактов – количество движений, за которые происходит полный цикл работы цилиндра.
Работа в 4 такта
ЦПГ четырехтактного мотора работает так:
Работа в 2 такта
В двухтактном моторе все это происходит за два цикла движения поршня.
Из чего изготавливается
Рассмотрим материалы деталей ЦПГ. Все материалы для ЦПГ должны иметь высокую прочность, отличную теплопроводность, незначительно расширяться при нагреве и иметь антифрикционные свойства. Иметь повышенное сопротивление появлению ржавчины.
Гильзы выполняют из чугуна или специальной стали с присадками, чтобы деталь выдержала высокую нагрузку.
Поршни изначально делали чугунные, но с развитием технологий, стали производить алюминиевые. В современных моторах применяются сборные стальные поршни, особенно в дизелях. В экспериментальных моторах, тестируют керамические поршни, но пока в производстве керамика применяется только как напыление на поршнях.
Поршневые кольца изготавливают из серого чугуна высокой прочности, с добавками молибдена, хрома, вольфрама или никеля. Добавки обеспечивают лучшую «приработку» деталей, повышая их износостойкость и устойчивость к сильному нагреву.
Поршневые пальцы выполнены из легированной либо углеродистой стали, обработаны цементацией и закалены. Если напильник оставляет на пальце царапины, это бракованные (не каленые) пальцы, их нельзя устанавливать, это приведет к поломке ЦПГ.
Подводя итоги скажу, на каких моторах есть ЦПГ. Эта группа присутствует на всех агрегатах, работающих по принципу внутреннего сгорания топлива. Не зависимо от того, дизельный агрегат, бензиновый либо газовый. Благодаря удобству и относительной простоте исполнения, надежности и долговечности, а так же безопасности для человека (кроме экологичности), моторы с ЦПГ широко применяются во всем мире, даже в косилках и бензопилах. Электрические моторы ЦПГ не имеют, они работают по другому принципу.
Ликбез: ЦПГ- цилиндро-поршневая группа.
Сегодня поговорим о ЦПГ — цилиндро-поршневой группе. Поршень и цилиндр — главные составляющие двигателя бензопилы, а двигатель это ее «сердце». Поэтому при эксплуатации бензиновой пилы необходимо уделять внимание профилактике и контролю состояния цилиндро-поршневой группы постоянно. Кроме того, что неудовлетворительное ее состояние влияет на правильную работу пилы, ее мощность, приемистость и другие характеристики, так еще и стоимость ЦПГ часто может доходить до половины стоимости всей бензопилы. Так что уделим время этому важному узлу, расскажем, что входит в состав ЦПГ, рассмотрим неисправности, некоторые особенности ЦПГ бензопил.
ЦПГ бензопилы
Устройство ЦПГ
Итак, что входит в состав ЦПГ( цилиндро-поршневой группы):
ЦПГ это основной узел двигателя, неисправности которого неизбежно ведут к дорогостоящему ремонту. Для поддержания его в рабочем состоянии необходимо лишь четко следовать инструкции и соблюдать некоторые общие правила:
Неисправности ЦПГ бензопилы:
Все эти и другие не такие распространенные неисправности в итоге приводят к задирам на стенках цилиндра или поршня, что в свою очередь приводит к замене полностью цилиндро-поршневой группы.
Как диагностировать в результате чего возникли задиры?
Первым делом снимите глушитель и в образовавшемся окне осмотрите ЦПГ на предмет задиров.
Если задиры только со стороны глушителя, то это свидетельство того, что бензопилу перегрели.
Если задиры по всей окружности цилиндра и они равномерные и имеют большое истирание и темный цвет, то это свидетельство неправильно приготовленной топливной смеси.
задир при неправильной смеси
В случае если задиры имеют вид глубоких царапин, расположенных неравномерно, то это механические повреждения ЦПГ, которые возникают в случае попадания в цилиндр инородных тел или сколов деталей ЦПГ.
Задиры расположены в зоне кольца- плохое качество смеси. Так же возможно что пилу обкатывали «по-советски».
Вот основные причины и виды неисправностей ЦПГ. Если у Вас есть вопросы, то задавайте их в комментариях или в группе ВК.
Вот неплохое видео о диагностике ЦПГ:
Вы можете помочь в составлении рейтинга бензопил, проголосовав в опросе: «Составляем рейтинг бензопил»
Поршневая группа: комплектация и устройство
Что входит в поршневую группу двигателя?
Главное меню
Судовые двигатели
Поршневая группа состоит из поршня в сборе, уплотнительных и маслосъемных колец, поршневого пальца. По конструктивным признакам различают поршни тронковые, для двигателей крейцкопфного типа и двустороннего действия.
Тронковые поршни соединяются с шатуном поршневым пальцем. Для обеспечения газонепроницаемости полостей цилиндра поршень снабжают уплотнительными кольцами, а для предотвращения попадания масла в камеру сгорания — маслосъемными кольцами. Материалом для поршней служит чугун марок СЧ24-44 и СЧ28-48 и сталь. Поршни небольшого диаметра быстроходных двигателей можно изготовлять из алюминиевых сплавов (АЛ1, АЛ2, АК2, АК4). Такие поршни имеют малый вес и небольшие температурные напряжения в днище; недостатки поршней — незначительная износостойкость и большой коэффициент теплового линейного расширения.
Поршень (рис. 139) состоит из нижней направляющей части — тройка или юбки 1 и верхней части — головки поршня 3 с поршневыми кольцами 2. Конфигурация камеры сгорания двигателя, тип продувки, расположение в крышке клапанов и форсунки определяют форму днища поршня 4. Днище поршня может иметь вогнутую, двояковогнутую, выпуклую и другую формы. Некоторые формы днищ поршней показаны на рис. 140. При диаметре поршня более 400 мм головку поршня выполняют съемной. Разъемная конструкция позволяет уменьшить стоимость поршня, так как только головку изготовляют из дорогостоящего жаропрочного материала, и облегчает ремонт поршня. Головку крепят к тройку болтами или шпильками.
В некоторых конструкциях поршня внутреннюю поверхность днища для предохранения от нагарообразования и защиты головного подшипника от теплового излучения закрывают мембраной; для увеличения жесткости днище снизу подкрепляют ребрами, которые одновременно улучшают его охлаждение.
Поршневые кольца располагают в канавках, проточенных в теле поршня. Поршневые кольца делятся на уплотнительные и маслосъемные. Уплотнительные кольца 2 (см. рис. 139) обеспечивают плотность поршня в цилиндре, предотвращают прорыв газов в картер двигателя и способствуют отводу тепла от головки поршня через втулку цилиндра охлаждающей воде. Маслосъемные кольца 6 и 7 (см. рис. 139) служат для удаления излишнего масла с зеркала цилиндра, что уменьшает нагарообразование в цилиндре, и не допускают проникновения масла в камеру сгорания. Материалом для изготовления колец служит чугун СЧ24-44, реже сталь. Кольца изготовляют самопружинящими с разрезом-замком, обеспечивающим заводку кольца в канавку поршня и возможность теплового расширения кольца. Число уплотнительных колец шесть—три, маслосъемных три—одно. Уплотнительные кольца, как правило, прямоугольного сечения, рабочая поверхность кольца и поверхность зеркала цилиндра параллельны.
Поршневая группа: комплектация и устройство
Поршневая группа – это поршень и группа уплотняющих колец. Так же в неё входит поршневой палец и детали крепления. Стоит рассмотреть назначение данного механизма.
За счет него воспринимается давление газа и передается через шатун на коленвал. Так же благодаря такому механизму, как поршневая группа, уплотняется надпоршневая полость цилиндра. Таким образом он будет защищен от излишнего попадания в картер смазочного масла и газов. Данная функция имеет огромное значение для хорошей работы двигателя. О том, в каком техническом состоянии он находится, судят по уплотняющей способности. К примеру, в машинных двигателях не допускается, чтобы расход масла составлял больше, чем три процента от расхода горючего.
Поршневая группа свою работу осуществляет еще и в тяжелых климатических условиях. Именно поэтому детали данного механизма обладают высокой тепловой напряженностью, а это учитывается, когда для них выбирается материал и конструкция. Их элементы обычно производители разрабатывают, учитывая тип двигателей и назначение (транспортные, стационарные, дизельные, формированные и т.д.). Однако общее устройство все равно остается прежним. Итак, следует рассмотреть, из чего же комплектуется поршневая группа.
Тронковая часть (направляющая) еще называется поршневой юбкой. Она изнутри имеет приливы, в них просверлены отверстия для поршневого пальца. Нижняя кромка юбки используется часто как технологическая база при обработке поршня. Она для этого снабжена растачиваемым буртиком. Кроме того, стенки юбки еще воспринимают силы бокового давления, а это увеличивает их трение о цилиндровые стенки и повышает нагрев цилиндра и поршня.
Поршневая головка несет поршневые кольца и имеет днище. Нижняя канавка имеет дренажные отверстия, через них отходит смазочное масло, чтобы оно не попало случайно в камеру сгорания. Её днище – это одна из камерных стенок. Она воспринимает значительное давление газов. Само днище может быть плоским, вогнутым, выпуклым или фигурным. Опять-таки, его форма выбирается при учете типа двигателя, а также камеры сгорания.
Нельзя не упомянуть про такой механизм, как цилиндро-поршневая группа. Главные дефекты блоков цилиндра – это трещины, сколы и износ. Эти неисправности устанавливаются после тщательного осмотра, опрессовки и обмера цилиндра. При этом процессе на блок нужно установить головку или же чугунную плиту (обязательна резиновая прокладка). Вообще, данная группа отличается жаростойкой сталью и масляным охлаждением, которое осуществляется за счет циркуляционной общей системы смазки главного дизеля. Если обеспечить хороший уход механизму и качественное масло, то можно легко увеличить срок работы поршней и цилиндров.
И еще один механизм – шатунно-поршневая группа. Поршень – литой и алюминиевый. Наружная поверхность обладает весьма сложной формой. Поршневой палец – полый и стальной, он свободно вращается во втулке шатуна и поршневых бобышках. А кольца поршня выполнены из чугуна. И, конечно же, шатун – кованый и стальной. В его верхней головке имеется втулка из смеси стали и бронзы, что положительно отражается на работе всей группы.
Поршень двигателя: конструктивные особенности
Поршень двигателя представляет собой деталь, имеющую цилиндрическую форму и совершающую возвратно-поступательные движения внутри цилиндра. Он принадлежит к числу наиболее характерных для двигателя деталей, поскольку реализация термодинамического процесса, происходящего в ДВС, происходит именно при его помощи. Поршень:
Экстремальные условия обуславливают материал изготовления поршней
Поршень эксплуатируется в экстремальных условиях, характерными чертами которых являются высокие: давление, инерционные нагрузки и температуры. Именно поэтому к основным требованиям, предъявляемым материалам для его изготовления относят:
Требуемым параметрам соответствуют специальные алюминиевые сплавы, отличающиеся прочностью, термостойкостью и легкостью. Реже в изготовлении поршней используются серые чугуны и сплавы стали.
Поршни могут быть:
В первом варианте их изготовляют путем литья под давлением. Кованые изготовляются методом штамповки из алюминиевого сплава с небольшим добавлением кремния (в среднем, порядка 15 %), что значительно увеличивает их прочность и снижает степень расширения поршня в диапазоне рабочих температур.
Конструкционные материалы деталей ЦПГ
Сегодня цилиндры и поршни двигателя чаще всего производят из алюминия или стали с различными присадками. Иногда для внешней части блока цилиндров используют алюминий, имеющий небольшой вес, а для гильзы, контактирующей с движущимся поршнем, – более прочную сталь.
В отличие от чугуна, который применялся ранее для изготовления деталей ЦПГ, внедрение алюминия – намного более легкого, но износостойкого материала – стало толчком к появлению мощных и высокооборотистых двигателей.
Современные автомобили, особенно с дизельными двигателями, все чаще оснащаются сборными поршнями из стали. Они имеют меньшую компрессионную высоту, чем алюминиевые, поэтому позволяют использовать удлиненные шатуны. В результате боковые нагрузки в паре «поршень-цилиндр» существенно снижаются.
Поршневые кольца, наиболее подверженные износу и деформациям, производят из специального высокопрочного чугуна с легирующими добавками (молибденом, хромом, вольфрамом, никелем).
Значительные механические и тепловые циклические нагрузки отрицательно сказываются на работоспособности элементов цилиндро-поршневой группы. В то же время от их состояния напрямую зависит стабильная компрессия двигателя, обеспечивающая его уверенный холодный и горячий запуск, мощность, экологичность и другие эксплуатационные показатели.
Именно поэтому для изготовления поршней и других деталей ЦПГ применяются материалы, обладающие высокой механической прочностью, хорошей теплопроводностью, незначительным коэффициентом линейного расширения, отличными антифрикционными и антикоррозионными свойствами.
Конструктивные особенности поршня определяются его предназначением
Основными условиями, определяющими конструкцию поршня, являются тип двигателя и форма камеры сгорания, особенности процесса сгорания, проходящего в ней. Конструктивно поршень представляет собой цельный элемент, состоящий из:
Отличается ли поршень бензинового двигателя от дизельного? Поверхности головок поршней двигателей бензинового и дизельного конструктивно отличаются. В бензиновом двигателе поверхность головки — плоская или близкая к ней. Иногда в ней выполняются канавки, способствующие полному открытию клапанов. Для поршней двигателей, оборудованных системой непосредственного впрыска топлива (СНВТ), свойственна более сложная форма. Головка поршня в дизельном двигателе значительно отличается от бензинового, — благодаря выполнению в ней камеры сгорания заданной формы, обеспечивается лучшее завихрение и смесеобразование.
Комплектование цилиндро поршневой группы
Шатуны подбирают по массе. Разница в массе шатунов, входящих в один комплект, для многих двигателей допускается в пределах 8…15 г. С увеличением массы шатуна допускаемая разница возрастает. В шатунах автомобильных двигателей, кроме того, проверяют и уравновешивают массу нижней и верхней головок.
Поршневые кольца подбирают нормального или соответствующего ремонтного размера, если цилиндры шлифовали, и подгоняют их по цилиндру и поршню. Цифра ремонтного размера нанесена на торцевой поверхности кольца около замка. При подборе по цилиндру кольцо вставляют в калибр с внутренним размером, равным диаметру цилиндра, или в цилиндр, выравнивают положение кольца и щупом замеряют зазор в замке. Номинальный зазор для компрессионных колец большинства тракторных двигателей составляет 0,40…0,70 мм и для маслосъемных 0,50…0,80 мм, для колец автомобильных двигателей соответственно 0,30…0,50 и 0,15…0,45 мм.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Рис. 1. Подбор поршня по цилиндру: 1 — динамометр; 2 — поршень; 3 — лента-щуп.
Одновременно проверяют кольца на плотность прилегания к стенкам цилиндра. Допускается просвет не более чем в двух местах между кольцом и стенкой цилиндра на дуге не более 30° и не ближе 30° от замка.
Кольца с зазором в замке менее допускаемого обрабатывают напильником в стыке до получения нормального зазора. Кольца с большим зазором в замке или с плохим прилеганием к стенкам цилиндра к сборке не допускаются.
При подборе колец по поршню их поочередно прокатывают по канавкам и щупом замеряют зазор между кольцом и стенкой канавки. Если кольцо заедает в канавке или зазор меньше допускаемого, торцевую поверхность кольца шлифуют на листе наждачной бумаги, плотно уложенной на контрольной металлической плите. Подобранные кольца проверяют на упругость на приборе для проверки упругости пружин. Кольцо сжимают в направлении, перпендикулярном горизонтальной плоскости, проходящей через замок, до получения нормального зазора в замке и по весам определяют упругость. Кольца с упругостью менее допускаемой на сборку не направляют.
Поршневые пальцы подбирают в соответствии с размерной группой отверстий в бобышках поршня по цвету краски (белый, желтый, черный), нанесенной на бобышки поршня и на торцы пальца. Во втулке верхней головки шатуна смазанный поршневой палец должен легко проворачиваться от руки, не иметь ощутимых поперечных качаний и выпадать из шатуна под действием собственной массы. Номинальный зазор между пальцем и втулкой находится в пределах 0,03…0,06 мм.
Шатунные вкладыши подбирают в соответствии с размерами шатунных шеек коленчатого вала так же, как и коренные.
Комплектование и сборка шатунно-поршневой группы ведутся на рабочем месте, оборудованном необходимыми монтажными и контрольно-измерительными приспособлениями.
Перед сборкой скомплектованные детали прополаскивают и продувают сжатым воздухом. Поршень нагревают в специальной духовке до температуры 80…85 °С, соединяют пальцем с шатуном на приспособлении или под прессом, и палец стопорят кольцами.
Собранные поршни с шатунами проверяют по массе. Разница их массы в одном комплекте двигателя не должна превышать допускаемых значений.
Поршневые кольца устанавливают при помощи специальных приспособлений выточкой вверх. Кольца на поршне должны плавно перемещаться в канавках и утопать в них под воздействием собственной массы при поворачивании поршня в горизонтальном положении.
Перед установкой шатуна (в сборе) в блок снимают крышку нижней головки и вкладыш, расставляют на поршне рядом стоящие кольца так, чтобы замки располагались под углом 120° по окружности, но в то же время не находились против отверстия под палец и против выемки в днище поршня.
Смазывают шатунные вкладыши, шейки и поршень дизельным маслом, надевают на поршень специальное приспособление (оправку) для сжатия поршневых колец и устанавливают шатун и поршень в блок так, чтобы выемка в днище поршня дизелей располагалась на стороне, противоположной распределительному валу.
Поршневые кольца: виды и состав
Изготавливаются поршневые кольца, в основном, из специального серого высокопрочного чугуна, имеющего:
Благодаря легирующим добавкам хрома, молибдена, никеля и вольфрама, термостойкость колец значительно повышается. Путем нанесения специальных покрытий из пористого хрома и молибдена, лужения или фосфатирования рабочих поверхностей колец улучшают их прирабатываемость, увеличивают износостойкость и защиту от коррозии.
Лекция 5. Комплектование деталей и сборка двигателя
1. Перед сборкой двигателя все детали промываются, производится их тщательный осмотр и контрольные замеры для определения их технического состояния и возможности их использования при сборке.
2. Затем производится комплектование деталей и сборка отдельных групп деталей и узлов.
Если износ шеек коленвала не превышает допустимого, то он комплектуется с вкладышами подшипников номинального размера. Если износ коренных и шатунных шеек коленчатого вала больше допустимого, то он комплектуется коренными и шатунными вкладышами увеличенной толщины одного из ремонтных размеров, определяемых по наиболее изношенной из коренных и из шатунных шеек. При этом производится перешлифовка коренных и шатунных шеек вала под размеры соответствующих комплектов ремонтных вкладышей (см. Приложение 1).
При невозможности ремонта коленвала он заменяется на новый и комплектуется вкладышами номинального размера, а перед установкой в блок цилиндров производится его балансировка в сборе с маховиком и сцеплением.
При установке сцепления на маховик для его центрирования в запрессованный в торце коленвала подшипник вставляют специальную оправку, или первичный вал КПП.
При установке коленвала смазываются моторным маслом и устанавливаются в гнезда блока цилиндров и крышек вкладыши коренных подшипников, затем укладывается коленвал, устанавливаются в пазы упорные полукольца и крепятся крышки коренных подшипников.
При необходимости замены деталей поршневой группы производится подбор поршней к цилиндрам (гильзам) по размерам таким образом, чтобы между гильзой и поршнем обеспечивался оптимальный зазор 0,05 — 0,07 мм. Для этого производится измерение цилиндра в нескольких поясах по высоте в двух взаимно перпендикулярных направлениях с помощью индикаторного нутромера(см. рисунок).
Рисунок. Измерение цилиндров индикаторным нутромером:
а — установка нутромера на ноль по калибру, б — проведение замера, в —-пояса замеров;
А и В — направления измерений; 1, 2, 3, 4 — номера поясов.
Глубина поясов для замера цилиндров двигателей приведена в таблице.
Пояса для замеров цилиндров двигателей
| № пояса замера | Глубина пояса замера от верхней плоскости блока (гильзы) цилиндров двигателей, мм, моделей | ||
| ВАЗ-2108 | МеМЗ-245 | ВАЗ-2105, | УЗАМ-ЗЗ1, |
| — |
Установка нутромера на ноль при измерении диаметра цилиндров производится с помощью калибра. Измерение диаметра поршня про изводится только в плоскости, перпендикулярной поршневому пальцу на расстоянии от днища поршня 51,5 мм у двигателя ВАЗ-2108, 52, 4 мм — у двигателя ВАЗ-2106 и на расстоянии 22,5 мм от нижнего торца юбки поршня — у двигателей УЗАМ-ЗЗ1 и 412.Подбор поршней к цилиндрам производится без поршневых колец при комнатной температуре. Помимо размеров поршни, устанавливаемые на один двигатель, должны подбираться по массе. Массы самого легкого и самого тяжелого поршней на двигателе не должна различаться более чем на 2,5…3,0 г,в связи с чем поршни при изготовлении сортируются по массе на соответствующие группы и имеют необходимую маркировку.
В одном цилиндре должны быть установлены поршень, поршневые кольца, палец и шатун одной размерной группы. Массы поршневых комплектов (поршень, поршневой палец, поршневые кольца и шатун) разных цилиндров одного двигателя не должны различаться между собой по массе более чем на 8 г. Шатуны, устанавливаемые на один двигатель, также не должны отличаться по массе более чем на 8 г. При необходимости замены одного шатуна производится его подгонка по массе путем снятия металла с бобышек на крышке и головке шатуна.
Пример.
Поршневые пальцы подбираются к поршням и шатунам таким образом, чтобы при комнатной температуре на двигателях ВАЗ смазанный моторным маслом палец входил нажимом большого пальца в отверстие поршня и не выпадал из него под действием собственной массы, а в головку шатуна входил с натягом, после нагрева шатуна до 240°С. На остальных двигателях поршневой палец должен от усилия пальца руки входить в верхнюю головку шатуна (см. рис.), а в отверстие поршня входить после нагрева последнего в воде до 60…85°С.
Рисунок. Установка поршневого пальца и проверка его посадки.
Рисунок. Проверка правильности подборки поршневого пальца к втулке малой головки шатуна.
После подбора поршней, пальцев и шатунов производится их сборка с нагревом, как отмечалось выше, соответственно шатуна (двигатели ВАЗ) или поршня (остальные двигатели). Для запрессовки поршневого пальца в верхнюю головку шатуна и в поршень на двигателях ВАЗ применяется специальная оправка (см. рис.).
Рисунок. Запрессовка поршневого пальца двигателей ВАЗ в верхнюю головку шатуна с помощью оправки:
1 — рукоятка оправки с упорным буртиком; 2 — поршневой палец; 3 — направляющая; 4 — дистанционное кольцо.
Поршневые кольца подбираются к цилиндрам в соответствии с их размерами по зазору, вставленного в соответствующий цилиндр двигателя (рис. 212, а) и зазору между торцом кольца и его канавкой в поршне (см. рис.).
Рисунок. Проверка зазора в замке поршневого кольца (а) и бокового зазора между поршневым кольцом и канавкой в поршне (б):
1 — поршневое кольцо; 2 — щуп; 3 — блок цилиндров двигателя; 4 – поршень.
Зазоры, рекомендуемые при подборе поршневых колец, приведены в таблице.
Зазоры, рекомендуемые для подбора поршневых колец
2Верхнее компрессионное кольцо.
3Нижнее компрессионное кольцо.
После подбора колец они устанавливаются в канавки поршня с помощью специального приспособления, а поршень с кольцами в цилиндр — с помощью специальной оправки (см. рис.) или ленточного устройства.
Рисунок. Приспособления для установки поршня с кольцами в цилиндр:
а — оправка (в форме стального конусного кольца); б — ленточное приспособление.
Поршневые кольца устанавливаются на поршень так, как показано на рис. 10, причем замки соседних поршневых колец не должны находиться на одной линии, а должны располагаться под углами 90° — 180°. Обычно при установке трех поршневых колец выдерживают одинаковые углы между их замками, равные 120°. Перед установкой поршневых колец на уже работавший в двигателе поршень, необходимо тщательно прочистить его канавки от нагара с использованием специального приспособления (см. рис.).
Рисунок. Очистка нагара в канавках поршней с помощью приспособления.
Перед установкой съемных гильз в блок цилиндров необходимо тщательно очистить посадочные поверхности гильз от отложений. Затем, установив предварительно гильзы с новыми уплотнительными медными кольцами в цилиндры и прижав их к блоку усилием 5…7 кгс, проверить выступание верхнею торца гильзы над плоскостью блока цилиндров, которое должно быть у двигателей УЗАМ-ЗЗ1 и 412 в пределах 0,01…0,08 мм. При необходимости выступание гильз регулируют подбором толщины уплотнительных колец. Перед окончательной установкой уплотнительную прокладку, опорный торец и установочный пояс гильзы следует покрыть тонким слоем нитроэмали для обеспечения герметичности посадки гильзы в блоке.
Детали резьбовых соединений, имеющие более двух ниток сорванной резьбы, заменяют на новые, остальные детали прогоняют соответствующими метчиками и плашками. Все устанавливаемые на двигатель при сборке детали, особенно используемые повторно, должны быть тщательно очищены, промыты, а их рабочие поверхности смазаны моторным маслом. Затяжку ответственных резьбовых соединений при сборке необходимо производить с требуемым моментом.
Общая сборка двигателя производится в обратном порядке.
Состав поршневой группы
Узел, состоящий из поршня, компрессионных, маслосъемных колец, а также поршневого пальца принято называть поршневой группой. Функция её соединения с шатуном возложена на стальной поршневой палец, имеющий трубчатую форму. К нему предъявляются требования:
По способу установки поршневые пальцы могут быть:
Пальцы, установленные по третьему варианту, называются плавающими. Они являются наиболее популярными, поскольку их износ по длине и окружности является незначительным и равномерным. При их использовании опасность заедания сведена к минимуму. Кроме того, они удобны при монтаже.
Тронковые поршни соединяются с шатуном поршневым пальцем. Для обеспечения газонепроницаемости полостей цилиндра поршень снабжают уплотнительными кольцами, а для предотвращения попадания масла в камеру сгорания — маслосъемными кольцами. Материалом для поршней служит чугун марок СЧ24-44 и СЧ28-48 и сталь. Поршни небольшого диаметра быстроходных двигателей можно изготовлять из алюминиевых сплавов (АЛ1, АЛ2, АК2, АК4). Такие поршни имеют малый вес и небольшие температурные напряжения в днище; недостатки поршней — незначительная износостойкость и большой коэффициент теплового линейного расширения.
Поршень (рис. 139) состоит из нижней направляющей части — тройка или юбки 1 и верхней части — головки поршня 3 с поршневыми кольцами 2. Конфигурация камеры сгорания двигателя, тип продувки, расположение в крышке клапанов и форсунки определяют форму днища поршня 4. Днище поршня может иметь вогнутую, двояковогнутую, выпуклую и другую формы. Некоторые формы днищ поршней показаны на рис. 140. При диаметре поршня более 400 мм головку поршня выполняют съемной. Разъемная конструкция позволяет уменьшить стоимость поршня, так как только головку изготовляют из дорогостоящего жаропрочного материала, и облегчает ремонт поршня. Головку крепят к тройку болтами или шпильками.
В некоторых конструкциях поршня внутреннюю поверхность днища для предохранения от нагарообразования и защиты головного подшипника от теплового излучения закрывают мембраной; для увеличения жесткости днище снизу подкрепляют ребрами, которые одновременно улучшают его охлаждение.
Поршневой палец 1 (рис. 141) размещен в приливах (бобышках) 2 и фиксируется от осевого смещения пружинными кольцами 3. Пальцы закрепляются стопорным болтом 6 либо свободно вращаются — пальцы плавающего типа. Пальцы плавающего типа более распространены у быстроходных двигателей. Бронзовые втулки 4, запрессованные в бобышки чугунного поршня, являются подшипниками для поршневого пальца плавающего типа. Пальцы изготовляют из малоуглеродистой стали 15 или 20 с последующей цементацией и шлифованием или из легированной стали 15ХМА, 12МХ2А, 18ХНМА, 20Х и др. с последующей закалкой. В некоторых конструкциях поршней с целью предотвращения соприкосновения пальца с зеркалом цилиндра ставят алюминиевые заглушки 5 грибовидной формы.
Поршневые кольца располагают в канавках, проточенных в теле поршня. Поршневые кольца делятся на уплотнительные и маслосъемные. Уплотнительные кольца 2 (см. рис. 139) обеспечивают плотность поршня в цилиндре, предотвращают прорыв газов в картер двигателя и способствуют отводу тепла от головки поршня через втулку цилиндра охлаждающей воде. Маслосъемные кольца 6 и 7 (см. рис. 139) служат для удаления излишнего масла с зеркала цилиндра, что уменьшает нагарообразование в цилиндре, и не допускают проникновения масла в камеру сгорания. Материалом для изготовления колец служит чугун СЧ24-44, реже сталь. Кольца изготовляют самопружинящими с разрезом-замком, обеспечивающим заводку кольца в канавку поршня и возможность теплового расширения кольца. Число уплотнительных колец шесть—три, маслосъемных три—одно. Уплотнительные кольца, как правило, прямоугольного сечения, рабочая поверхность кольца и поверхность зеркала цилиндра параллельны.
В отличие от уплотнительных (компрессионных) маслосъемные кольца имеют скос (рис. 142, а), с помощью которого масло удаляется из зеркала цилиндра и через специальные каналы 5 (см. рис. 139) в поршне стекает в картер. Необходимо особо быть внимательным при монтаже маслосъемных колец, не допуская установки кольца скосом вниз, так как тогда масло будет попадать в камеру сгорания. Зазоры между поршневыми кольцами и стенками канавки в радиальном направлении равны 0,5—1,0 мм, по высоте 0,15—0,066 мм.
Типы замков поршневых колец показаны на рис. 142, б. При установке колец на поршень необходимо стыки (замки) располагать в разных положениях по окружности во избежание утечки газов. Поршневые кольца поршней двухтактных двигателей для предохранения от проворачивания и попадания замка в район расположения окоп стопорят фиксаторами.
Поршень крейцкопфного двигателя соединяется с шатуном, штоком и крейцкопфом. В этом случае поршень крепят к штоку жестко специальным фланцевым соединением (рис. 143). Поршень крейцкопфного двигателя разгружен от боковых усилий и не имеет тронка.
На рис. 144 показан составной охлаждаемый поршень крейцкопфного двигателя, имеющего штампованную вставку из алюминиевого сплава АК6. Поршень состоит из трех основных частей: головки 1, отлитой из высокопрочного жаростойкого чугуна, корпуса 3 из перлитного чугуна и вставки 2. В поршнях новейшей конструкции пазы (канавки) под уплотнительные кольца хромируют или завальцовывают чугунными противоизносными кольцами. Общий вид поршня, крейцкопфа и шатуна с подшипником приведен на рис. 145.
Для достижения нормальных условий работы поршня необходимо обеспечить его охлаждение и прежде всего головки. Наиболее надежным средством снижения температуры головки является искусственное охлаждение. При диаметрах цилиндра в двухтактных двигателях свыше 250 мм, а в четырехтактных свыше 400 мм применяют масляное охлаждение поршня. Охлаждение водой используют редко, так как требуется тщательное герметизирующее устройство, предотвращающее попадание воды в масло картера. Наиболее распространена телескопическая и шарнирная системы подачи охлаждающей жидкости под давлением в закрытую полость поршня.
Штоки крейцкопфных двигателей выполняют стальными коваными, круглого сечения, часто пустотелыми. В верхней части они имеют фланцы для крепления с поршнем, а нижней пяткой или хвостовиком 4 (рис. 146) соединяются с поперечиной 7 и фиксируются гайкой 2. В состав крейцкопфа входят: стальной или чугунный ползун, опорные рабочие поверхности а и б которого покрыты тонким слоем антифрикционного сплава. Ползун, скользя по параллели картера, передает последней боковые усилия и таким образом разгружает поршень. Поверхность а передает боковые усилия при работе двигателя на передний ход, поверхность б, значительно меньшая по площади,— на задний ход. Ползун крепят болтами к стальной поперечине 3. Поперечина имеет цапфы 1, которые охватываются головным подшипником шатуна. В двигателях, длительное время работающих на задний ход (буксиры, ледоколы), ползуны выполняют двусторонними. По каналу 5 масло поступает на охлаждение поршня, а по каналу 6 — на смазку рабочих поверхностей ползуна.
На рис. 147 показана параллель крейцкопфного двигателя.