конструкція поршнів

Поршень можна розділити на три частини, які виконують різні функції: днище, ущільнююча частина і спрямовуюча частина (спідниця). Днище і ущільнююча частина утворюють головку поршня.

Днище поршня, який утворює з головкою циліндра камеру згоряння, закінчується у верхньої кромки канавки під верхнє поршневе кільце. Цю частину поршня іноді називають жаровим поясом. Форма днища поршня залежить від форми камери згоряння і розташування клапанів, а в двотактних двигунах також від системи газорозподілу.

При увігнутому днище форма камери згоряння наближається до сферичної (при верхньому розташуванні клапанів), збільшується поверхня, що омивається гарячими газами, і збільшується ймовірність утворення нагару, при якому різко підвищується тепловий режим. Міцність увігнутого днища менше, ніж плоского, тому в ряді випадків його підсилюють. Обробка такого днища також скрутна.

Опукле днище надає камері згоряння щеле-видну форму, що погіршує процес сумішоутворення. Через опуклості температура днища зростає, але зменшується нага-рообразованіе. Основною перевагою такого днища є зменшення маси поршня через великий міцності днища і відсутності підсилюють ребер.

Плоске днище є проміжним за своїми показниками між двома першими і має найбільше поширення вкарбюраторних двигунах.

У деяких двигунах поршні мають так звані витискувачі, які сприяють в процесі стиснення досягненню бажаного напрямку руху заряду, а в процесі згоряння - здійснення плавного наростання тиску.

У дизелів днище поршня має різноманітні і в ряді випадків складні форми, що залежать від ступеня стиснення, способу сумішоутворення, розташування форсунок і інших чинників. Так, в дизелі з однополостной камерою згоряння днище надає камері згоряння сприятливу форму. Для збільшення швидкості вихору і поліпшення сумішоутворення камеру згоряння мають у своєму розпорядженні в днище поршня. Для підвищення міцності днища поршня і кращого відведення теплоти з внутрішньої сторони воно має ребра, форма яких визначається досвідченим шляхом.

Розміри днища поршня вибирають, виходячи з максимального тиску згоряння, необхідної жорсткості поршня і максимальної інтенсивності відводу від нього теплоти. Як правило, переходи від днища поршня до його ущільнюючої частини в площині бобишек роблять масивними у вигляді суцільних припливів або ребер. З внутрішньої сторони днища теплота від нього відводиться повітрям і маслом. Наявність ребер не покращує тепловідведення від днища.

У дизелях, де в днище поршня розташовується камера згоряння, застосовують примусове охолодження днища шляхом обприскування його внутрішньої поверхні маслом. Для цього масло підводиться безпосередньо від колінчастого вала по каналу в стрижні шатуна до розпилювача з каліброваним отвором, розташованому в поршневий головцішатуна, або розпилюється через неподвіжниефорсункі, закрепленниевніжнейчастігільзи.

Ущільнююча частина поршня починається від верхньої кромки канавки під верхнє поршневе кільце і закінчується у нижній кромки канавки під нижню поршневі кільця (останнє кільце перед поршневим пальцем), т. Е. Це та частина поршня, де розташовані канавки для поршневих кілець.

Ущільнююча частина має діаметр, збільшується до низу поршня. Вона передає стінок циліндра до 80% теплоти, яка сприймається днищем.

Практично ущільнююча частина поршня майже не бере участі в передачі бічних сил. Поверхня цієї частини поршня має канавки, внаслідок чого неможливо створити стійку масляну плівку. Величину зазору між циліндром і ущільнюючої частиною поршня вибирають з умови запобігання поршневих кілець від впливу гарячих газів і запобігання попаданню масла в камеру згоряння. Як правило, цей зазор роблять дуже малим (близьким до нуля). Число компресійних кілець встановлюють залежно від швидкохідності і типу двигуна.

Для зменшення теплової напруженості верхнього поршневого кільця канавку під нього слід робити на деякій відстані від днища поршня. при цьому збільшується висота поршня. У деяких випадках перед першим поршневим кільцем роблять виточку, яка є повітряним екраном. Досвід роботи з такими поршнями показав, що ця виточення закоксовивается і вплив її на роботу першого кільця зменшується. У деяких конструкціях застосовують жароупор ні вставки для верхнього поршневого кільця (двигун ЗІЛ-130 і ін.), Які в 2-2,5 рази підвищують довговічність поршня.

Для ущільнення циліндра швидкохідного двигуна досить двох-трьох компресійних і одного або двох маслоз'ємних поршневих кілець.

Більшість двигунів має одне маслос'емноє поршневі кільця (нижня) для скидання надлишків масла.

У канавках для маслоз'ємних кілець свердлять один або два ряди отворів для відводу масла всередину поршня. У разі двох рядів отворів один ряд свердлять в самій канавці, а інший - безпосередньо під нею. Діаметр отворів для відводу масла майже збігається з висотою канавки для масляпого кільця. У порушених карбюраторних двигунів поперечні прорізи, що відокремлюють ущільнюючий пояс, роблять зазвичай в канавці масло-знімного кільця.

Відведення надлишків масла необхідний через насосного дії кілець і перепаду тисків при впуску. коли масло поступово подається до камери згоряння, де воно згоряє і утворює нагар на стінках камери згоряння і на свічці запалювання. Це відбувається особливо інтенсивно при зношених поршневих кільцях.

Налічіемаслос'емногокольцаспособствуетеффектівному відведення масла через спеціальні отвори в картер. Перемичку між першим і другим кільцями, як правило, роблять більш високою. У міру віддалення від днища висота перемичок зменшується. Для підвищення міцності перемичекпрі тієї ж висотеследует зменшити їх ширину і увелічітьрадіус сполучення торцевих площин з бічними стінками канавок.

Направляючої частиною (спідницею) називається частина поршня від нижньої кромкіканавкіпод останнім поршневі кільця перед поршневим пальцем до концапоршня.
Ця частина поршня служить ДЛЯ рівномірного распределеніябокового тиску на дзеркало циліндра від сили iVjj, спрямованої по нормалі до дзеркала циліндра, а також для направлення поршня при русі співвісно циліндру. У цій частині поршня розміщуються бобишки для поршневого пальця.

Довжина напрямної частини поршня і розташування осі бобишек по його довжині впливають на - тертя і знос поршня. Оскільки у різних двигунів бічна сила N% має різне значення, то і довжина направляючої частини поршня, що залежить від величини цієї сили, різна. Чим більше сила iV2, тим довше повинна бути напрямна частина поршня. У передачі бічної сили 7V2 від поршня до циліндра бере участь тільки частина бічної поверхні спідниці, обмежена в поперечному перерізі дугою з центральним кутом р = 80 год - 100 °. Тому в ряді конструкцій для зменшення маси поршня і втрат на тертя частини спідниці, відповідні кутах у, видаляють (двигуни ГАЗ-21, МЗМА-408 і ін.).

Вибір зовнішнього обриси направляючої частини поршня в основному залежить від деформації зони розташування бобишек. В результаті нерівномірності теплових деформацій, прогинається дії тиску рг газів на поршень і сили Nxна його бічну поверхню перетин-правляющеі частини приймає овальну форму, що може викликати заїдання поршня. Для усунення деформації сошліфовивают частина поверхні поршня близько поршневого пальця. Товщина шару, що знімається може бути встановлена ​​тільки досвідченим шляхом. У ряді випадків направляє частини поршня при механічній обробці надають овальну форму. Велика вісь 1 овалу повинна бути перпендикулярна осі 2 поршневого пальця (рис. 194, г), а мала збігатися з напрямком осі поршневого пальця. Різниця в довжині осей овалу зазвичай становить 0,1-0,3 мм. При холодному поршні забезпечується ходова посадка відповідно до розмірів великої осі овалу. При роботі двигуна внаслідок теплових деформацій поршень приймає циліндричну форму. Стінки спідниці мають постійну по довжині товщину, яка може трохи зменшуватися до низу поршня.

Для зменшення передачі теплоти від головки поршня, виготовленого з легких сплавів, до його спідниці іноді роблять проріз по колу між головкою і спідницею.

Для усунення стукотів і перекосів поршня в непрогрітому двигуні і попередження заїдання при роботі поршні з легких сплавів виконують з розрізними і овальними спідницями. П - або Т-подібна проріз може бути зроблена як по всій, так і не по всій довжині Еобкі з того боку, де бічна сила N% менше.

У деяких автомобільних двигунах для зменшення стукотів вісь поршневого пальця зміщують щодо осі поршня в сторону більш навантаженої поверхні поршня. Для зменшення монтажних зазорів і забезпечення безшумної роботи поршневої групи поршні з легких сплавів іноді постачають при литті спеціальними інварнимі1 або сталевими вставками 1.

Інварні вставки закладають в несучу частину поршня, що має найбільшу тенденцію до розширення в області бобишек. Такі поршріпрінагреваніірасшіряютсяменьше, чемчугунние.

У більшості сучасних зарубіжних автомобільних двигунів поршень має спідницю без розрізів з залитими в її стінку інварниміілістальнимітерморегулірующіміелементамі.

При такій конструкції спідниці підвищується надійність поршня, збільшується поверхня дотику його з циліндром і поршень можна встановлювати в циліндр з мінімальними зазорами, майже не змінюються на всіх режимах роботи двигуна.

Конструкції поршнів нових вітчизняних карбюраторних двигунів характеризуються такими особливостями: днище - плоске зовні і гладке (без ребер) всередині; спідниця поршня без розрізів має кільцеву терморегулірующую вставку; в горизонтальній площині перетин спідниці - овал, по висоті вона має конічну або бочкообразную поверхню; теплові прорізи розташовані в канавці маслос'емного кільця; кожна бобишка поршневого пальця пов'язаназ днищем поршня двома ребрами.