Поршневий палець -

За умовами кінематичної схеми кривошипно-шатунного механізму, що перетворює зворотно-поступальний рух поршня в обертальний рух, необхідно щоб обидві головки шатуна були приєднані шарнірно. Поршневий палець є віссю гойдання шатуна в з'єднанні з поршнем. Через поршневий палець передаються всі сили, що виникають між поршнем і шатуном. До цих сил відносяться сила інерції, що виникає при зміні напрямку руху поршня, сила тиску сжимаемой в циліндрі двигуна повітряно паливної суміші або повітря в дизельному двигуні при стисненні і, головне, сила тиску розширюються газів під час робочого такту.

Поршневий палець відноситься до деталей двигуна, що здійснює зворотно-поступальний рух під час роботи. Конструктори двигунів усіма способами прагнуть зменшити вагу таких деталей. Але, як зазначалося раніше, через поршневий палець передаються дуже великі сили. Тому розмір (діаметр) пальця, конструкція, технологія і матеріал виготовлення пальця, з урахуванням собівартості масового виготовлення, це результат прийняття складного компромісного інженерного рішення.

Під час роботи двигуна на поршневий палець діють згинальні зусилля і зусилля зрізу. Під впливом цих зусиль поршневий палець може прийняти неприпустиму овальність, в результаті якої можливе заклинювання поршня в поршневий головцішатуна або в бобишках поршня. Овальність поршневого пальця може привести до появи тріщин в бобишках поршня і подальшого руйнування поршня.

Епюра навантаження на поршневий палець

Внутрішній отвір поршневого пальця

Внутрішній отвір пальця масових двигунів циліндричної форми, оскільки такий палець має найнижчу собівартість виготовлення. У двигунах, в яких вартість виготовлення не грає вирішального значення, в порівнянні з якісними показниками, для полегшення ваги пальця, внутрішній отвір виготовляється у вигляді двох конусів, що звужуються до середини пальця. На епюрі навантаження, прикладеної до поршневого пальця, видно, що, зусилля, яке до центру поршневого пальця, значно менше зусилля, прикладеного до його кінців.

Так виглядає поршневий палець масового автомобіля

За способом осьової фіксації пальці діляться на дві групи:

1 - Поршневий палець

2 - Зазор між пальцем і бобишкою поршня

5 - Стопорное кільце пальця

6 - Бронзова втулка поршневий головки шатуна

7 - Зазор між пальцем і бронзовою втулкою

На сучасних автомобільних двигунах найбільшого поширення знайшли плаваючі пальці.

Фіксованим називається поршневий палець, який не обертається в одному з елементів, що з'єднуються за рахунок установки з тугою посадкою або у верхній голівці шатуна або в отворах бобишек поршня.

Туга посадка поршневого пальця в одному з елементів забезпечує осьову фіксацію пальця.

У старих автомобільних і стаціонарних двигунах палець у верхній голівці шатуна взагалі кріпився за допомогою розрізної втулки і стяжного болта, але в даний час в автомобільних двигунах такий спосіб кріплення поршневого пальця не застосовується.

Найчастіше фіксований зв'язок забезпечується у верхній голівці шатуна. При цьому обертання пальця здійснюється в отворах бобишек поршня.

Наприклад, в двигунах автомобілів ВАЗ надійна фіксація поршневого пальця забезпечується за рахунок установки пальця у верхній (поршневий) головцішатуна з натягом 0,01. 0,042 мм. При цьому в з'єднанні пальця з бобишками поршня, для забезпечення шарнірного з'єднання, встановлюється необхідний зазор. Це найбільш дешевий спосіб фіксації пальця в масовому виробництві. В цьому випадку під час ремонту двигуна при складанні шатунно-поршневої групи виникає необхідність нагріву шатуна до досить високої температури. У двигунах з фіксованим поршневим пальцем бронзова втулка в поршневу головку шатуна не встановлюється.

Плаваючим називається палець, встановлений з необхідним зазором, і у верхній головці шатуна, і в бобишках поршня.

В цьому випадку осьова фіксація поршневого пальця здійснюється за рахунок стопорних кілець, встановлюваних в спеціальні проточки в бобишках поршня.

Під час роботи плаваючий палець обертається і в головцішатуна і в бобишках поршня. При такому з'єднанні необхідно забезпечити рекомендований зазор як між пальцем і бобишками поршня, так і між пальцем і втулкою поршневий головки шатуна. У двигуні з плаваючим поршневим пальцем для зменшення тертя в поршневу головку шатуна встановлюється бронзова втулка. Через різного температурного коефіцієнта розширення матеріалів, з яких виготовлені шатун, поршневий палець і поршень ці зазори різні.

При кімнатній температурі у втулку верхньої головки шатуна палець повинен входити щільно без люфту і гойдання. А в бобишки поршня, в холодному стані, поршень повинен входити з невеликим натягом.

Тому перед зняттям або установкою плаваючого пальця поршень необхідно нагріти в воді до температури 60. 85? С.

Під час роботи двигуна поршень і палець нагріваються, і через різницю температурних коефіцієнтів розширення сталевого пальця і алюмінієвого поршня зазор між цими деталями набуває необхідне значення.

Фіксований палець з фіксацією в отворі поршня
Фіксований палець з фіксацією в поршневий головцішатуна
Плаваючий палець з фіксацією за допомогою стопорних кілець

Цей малюнок дан більше для історичної інформації, оскільки, в більшості сучасних автомобільних двигунів застосовуються плаваючі поршневі пальці. А кріплення фіксованого поршневого пальця здійснюється тільки за рахунок тугий посадки в поршневий головцішатуна.

Правда в двигунах деяких американських автомобілів поршневий палець в осьовому напрямку фіксується за допомогою спеціальних алюмінієвих або бронзових заглушок, що вставляються в отвори бобишек поршня з боку торців поршневого пальця.

Підбірка пальця по розмірній групі

Перевірка зазору в з'єднанні поршня з поршневим пальцем

При ремонті двигуна, якщо передбачається повторна установка знятих деталей поршневої групи, необхідно перевірити зазор між поршнем і поршневим пальцем. Для цього, в двох напрямках, заміряйте внутрішній діаметр отвору під поршневий палець. У двох напрямках, з обох кінців, заміряйте зовнішній діаметр поршневого пальця і визначте зазор в з'єднанні. Якщо обчислений зазор не відповідає встановленій технічної нормі, замініть деталі, що мають неприпустимий знос.

Вимірювання діаметра отвору в бобишках поршня

Вимірювання зовнішнього діаметра поршневого пальця

Установка поршневого пальця

Установка фіксованого поршневого пальця

Для установки фіксованого пальця шатун необхідно нагріти в муфельній електричній печі до температури 240? С. (При відсутності муфельній печі шатун часто нагрівають на простий електричної плитці). Шатун швидко охолоджується, а палець необхідно в осьовому напрямку встановлювати дуже точно, тому робіть це тільки із застосуванням спеціального пристосування. Необхідно пам'ятати, що для кожного діаметра поршня існує своє пристосування, хоча всі вони схожі один на одного, деякі розміри пристосувань відрізняються, але на око це не видно.

Встановіть палець на пристосування. Беручи всі запобіжні заходи, витягніть нагріте шатун з муфельній печі шатун і швидко закріпіть його в лещатах. За допомогою спеціального пристосування вставте палець в поршень і шатун, строго виконуючи вказівки керівництва по ремонту. Робити все необхідно швидко, оскільки шатун дуже швидко остигає. А після того як шатун охолоне, змінити положення пальця не вийде.

рукоятка пристосування
Центрувальний фланець пальця
встановлюваний палець
напрямна втулка
колпачковая гайка

Спеціальне пристосування для установки поршневого пальця автомобіля ВАЗ.

Для забезпечення необхідного зазору (натягу) в поєднанні з пальцем, поршні в залежності від діаметра отвору під поршневий палець і пальці в залежності від зовнішнього діаметра зазвичай діляться на кілька розмірних груп (класів). Група поршня і пальця зазвичай відзначаються кольоровий міткою на внутрішній стороні днища або на бобишки поршня. На поршневому пальці колірна мітка зазвичай наноситься на торцеву поверхню.

Якщо поршневий палець встановлюється в отвір поршня з натягом. Спочатку перевіряється зазор в з'єднанні поршневого пальця і шатуна. При кімнатній температурі (20 ° С) змащений моторним маслом палець повинен входити у втулку верхньої головки шатуни під зусиллям великого пальця.

Перевіривши колірні мітки на поршні і пальці, нагріваємо поршень у ванні з гарячою водою, в якій підтримується температура 60. 85? С. Змащений моторним маслом палець повинен легко входити в отвір поршня. Після охолодження палець повинен бути нерухомим або обертатися із зусиллям в бобишках поршня, але легко обертатися у втулці верхньої головки шатуна.

Деякі виробники рекомендують знімати і встановлювати поршневий палець за допомогою спеціального пристосування.

Іноді поршневий палець встановлюється з встановленим зазором і під втулку верхньої головки шатуна і в отвори бобишек поршня. В цьому випадку нагрівати поршень немає необхідності, і палець легко обертається при кімнатній температурі і у верхній головці шатуна і в бобишках поршня.

Завжди застосовуйте тільки нові стопорні кільця поршневого пальця і встановлюйте стопорні кільця в суворій відповідності з керівництвом по ремонту. Напрямок зазорів стопорних кілець, найчастіше, повинні бути спрямовані в бік нижньої частини поршня.

Ремонтний комплект, що складається з поршня, підібраного до поршня поршневого пальця і плоских стопорних кілець.

Ремонтний комплект, що складається з поршнів, поршневих пальців, поршневих кілець і круглих стопорних кілець.

Плоскі стопорні кільця поршневого пальця

Плаваючий поршневий палець з комплектом круглих стопорних кілець

У будь-якому випадку перед установкою поршневого пальця уважно прочитайте цей посібник з ремонту ремонтується автомобіля.

Мастило поршневого пальця

Працює під великий механічної та термічної навантаженням поршневий палець повинен отримувати необхідну мастило. Плаваючий поршневий палець в з'єднанні з поршневий головкою шатуна змащується через отвір в головцішатуна і бронзової втулки. Масло в цей отвір надходить з внутрішньої порожнини поршня, куди воно вбризгівается олійною пальника чи надходить через отвори в поршні від маслос'емних кілець.

Мастило шарнірного з'єднання поршневого пальця з поршнем. Масло надходить по спеціальним масляним каналам від маслос'емних поршневих кілець.