будова та ремонт тепловоза
Тема
Шатунно-поршнева група дизеля
Шатунно-поршневая группа представляет группу деталей кинематической пары - поршень-шатун, играющей важную роль в рабочем процессе дизеля. Деталями этой группы являются: поршень, уплотнительные и маслосъемные кольца поршня; палец, соединяющий поршень с шатуном; шатун и подшипники верхней и нижней головок шатуна.
Поршень. При такті робочого ходу поршень сприймає тиск газів і передає його через шатун на колінчастий вал. Поршень складається з триосновними частин: днища, ущільнюючої частини з проточенной в ній канавками для поршневих кілець і спідниці, поверхня якої стикається з дзеркалом циліндра. Днище поршня разом з внутрішньою поверхнею головки циліндра, який утворює камеру згоряння, безпосередньо сприймає тиск газів: воно може бути плоским (двигуни ЗІЛ -130 ГАЗ -53-11), опуклим (двигун автомобидей «Москвич-2140») та фасонним (дизелі ЯМЗ , КамАЗ).
Найбільшого поширення в карбюраторних двигунах отримали плоскі днища, що відрізняються відносною простотою виготовлення. Днище і ущільнююча частина становлять головку поршня, на якій розташовуються компресійні і маслос'емниє кільця. Число кілець залежить від типу двигуна і частоти обертання колінчастого вала. Зазор між головкою поршня і стінки циліндра знаходиться в межах 04-06 мм.
Спідниця поршня, що має форму конуса овального перетину, є направляючої при його русі в циліндрі. З внутрішньої сторони вона має охолоджуючі ребра і припливи - бобишки з отворами для поршневого пальця. На спідниці поршня ряду двигунів з одного боку зроблені Т- або П-об-різні теплові прорізи, що попереджають заклинювання поршня при нагріванні.
Для вільного переміщення поршня необхідний і зазор між його спідницею і дзеркалом циліндра, який при їх нормальному тепловому стані (80-95 ° С) для різних моделей двигунів дорівнює 004008 мм.
Для запобігання задирів поршня при нагріванні на його поверхні близько торців поршневого пальця роблять місцеві поглиблення - холодильники, які також сприяють відведенню тепла від поршня і покращують умови його змазування.
Мал. 1. Поршні:
а - карбюраторних двигунів; б - дизелів КамАЗ; в - дизелів ЯМЗ
У дизелях з безпосереднім уприскуванням (дизелі КамАЗ-740 ЯМЕ -238) В днище поршня розташовується камера згоряння, а спідниця поршня має також форму конуса овального перетину, але без прорізів, що надає їй необхідну міцність. Крім того, в нижній частині спідниці поршня окремих двигунів (КамАЗ-740 ВАЗ -2108) Є бічні виїмки для проходу противаг колінчастого вала.
Щоб зменшити сили інерції зворотно-поступально рухомих мас, поршні, як правило, виготовляють з легких кременистих алюмінієвих сплавів для зменшення їх маси. Для двигуна підбирають поршні, маса яких не відрізняється більш ніж на 2-8 м
На днище поршня діють високі температури, тому для підвищення зносостійкості першої канавки поршня під верхнє поршневе кільце встановлюють чавунну кільцеву вставку (у двигунів ЗІЛ -130 КамАЗ-740 і ін.).
При переході поршня через в.м.т. він зміщується в бічному напрямку від однієї стінки циліндра до іншого, що супроводжується стукотами. Для їх усунення на двигунах автомобілів ЗІЛ -130. ГАЗ -53-12 «Москвич-2140» та ін. Вісь отвору під поршневий палець зміщують на 16 мм від діаметральної площини поршня в праву сторону двигуна (по ходу руху автомобіля)
Поршні в циліндри слід встановлювати так, щоб бічний тиск під час робочого ходу відчувала та частина поршня, де немає теплових прорізів. З цією метою на днище поршня роблять мітку або стрілку, яка при установці поршня в циліндр, повинна бути звернена до передньої частини двигуна.
Поршневі кільця. Основна функція поршневих кілець - ущільнення камери згоряння і забезпечення герметичності з'єднання деталей поршень - циліндр - канавки. Крім того, при згорянні робочої суміші значна кількість тепла поглинається поршнем і відводиться від нього поршневими кільцями.
Конструктивно поршневі кільця являє собою плоску розрізну пружину з зазором, який називається замком. Замок дозволяє встановлювати кільця на поршень і забезпечує вільне розширення їх при нагріванні в процесі роботи двигуна. Поршневі кільця діляться на компресійні і маслос'емниє.
Компресійні кільця підбирають з певним зазбром (002-007 мм) по висоті до канавці поршня. При установці поршня в циліндр кільця стискуються до невеликого зазору в замку і щільно прилягають до поверхні циліндра, що запобігає прорив газів в картер двигуна і попадання масла зі стінок циліндра в камеру згоряння.
Маслос'емноє кільце знімає надлишки олії зі стінок циліндра і відводить його в піддон картера.
Поршневі кільця виготовляють з легованого чавуну, а для двигунів з великими динамічними навантаженнями - зі спеціальної сталі.
Поверхня верхнього компресійного кільця для підвищення зносостійкості піддають пористій хромування, а решта кільця для прискорення підробітки покривають тонким шаром олова або молібдену.
Чавунне маслос'емноє кільце відрізняється від компресійного прорізами для проходу масла. У канавці поршня під маслос'емноє кільце свердлять один або два ряди отворів для відводу масла всередину поршня. На багатьох двигунах застосовують сталеві складові масло-знімні кільця. Наприклад, в двигуні ЗІЛ -130 На кожен поршень встановлюють три компресійних кільця і одне складне маслос'емноє. Складений маслос'емноє кільце розбірні, воно складається з двох сталевих кільцевих дисків і двох розширювачів: осьового і радіального.
Компресійні кільця в канавках поршня і в чавунній вставці розташовують так, щоб виточки на внутрішніх циліндричних поверхнях кілець були звернені вгору, в бік днища поршня. Зовнішня поверхня нижнього компресійного кільця має невелику конусність, більше основа якого звернена вниз, що сприяє кращому ущільненню з'єднання поршень - циліндр.
У більшості двигунів зазор в замках двох верхніх компресійних кілець і чавунного маслос'ем-ного становить 025-060 мм, в нижньому компресійному кільці - 015040 мм, а в замку кільцевих дисків складеного маслос'емного кільця - 08-14 мм.
При наявності чавунного масло-знімного кільця замки всіх кілець при установці їх на поршень у своєму розпорядженні по колу під кутом 90 °. При установці сталевого складеного маслос'емного кільця на рівні кутові інтервали зміщуються тільки замки компресійних кілець.
Поршневий палець. Для шарнірного з'єднання поршня з верхньої голівкою шатуна служить поршневий палець. Через пальці передаються значні зусилля, тому їх виготовляють з легованих або вуглецевих сталей з подальшою цементацією або загартуванням ТВЧ (Струмами високої частоти). Поршневий палець є товстостінну трубку з ретельно відшліфованою зовнішньою поверхнею, що проходить через верхню головку шатуна і кінцями спирається на бобишки поршня.
За способом з'єднання з шатуном і поршнем пальці діляться на плаваючі і закріплені (зазвичай в головцішатуна). Найбільшого поширення набули плаваючі поршневі пальці, які вільно повертаються в бобишках і у втулці, встановленої у верхній голівці шатуна. Осьове переміщення поршневого пальця обмежується стопорними кільцями, розташованими в виточках бобишек поршня.
Мал. 2. Кільця поршневі:
а-типи поршневих кілець; б-розташування кілець на поршні
Мал. 3. Шатунно-поршнева група
При працюючому двигуні в бобишках поршня можливі стуки пальців через різного коефіцієнта лінійного розширення алюмінієвого сплаву і сталі. Для усунення цього явища палець в бобишках встановлюють з натягом 001-002 мм, нагріваючи поршень до температури 80-90 ° С, що забезпечує підтримку нормального теплового зазору (001-003 мм) в цьому сполученні на всіх режимах роботи двигуна.
Шатун. Він служить для з'єднання поршня з кривошипом колінчастого вала і забезпечує при такті робочого ходу передачу зусилля від тиску газів на поршень до колінчастого валу, а при допоміжних тактах (впуск, стиск, випуск), навпаки, від колінчастого вала до поршня. При роботі двигуна шатун здійснює складний рух. Він рухається зворотно-поступально уздовж осі циліндра і гойдається щодо осі поршневого пальця.
Шатун штампують з легованої або вуглецевої сталі. Він складається з стрижня двотаврового перетину, верхній головки, нижньої головки і кришки. У стрижні шатуна при примусовому змащення плаваючого поршневого пальця (в основному у дизелів) сверлится наскрізний отвір - масляний канал.
Нижню головку, як правило, роблять рознімною в площині, перпендикулярній до осі шатуна. У тих випадках, коли нижня головка має значні розміри і перевищує діаметр циліндра (у дизелів ЯМЗ ), Площину роз'єму головки роблять під кутом (косий зріз), що дозволяє зменшити радіус кола, описуваної нижньою частиною шатуна.
Кришка шатуна виготовляється з тієї ж стали, що і шатун, і обробляється спільно з нижньою головкою, тому перестановка кришки з одного шатуна на інший не допускається. На шатунах і кришках з цією метою роблять мітки. Щоб забезпечити високу точність при складанні нижньої головки шатуна, його кришку фіксують шліфованими пасками болтів, які затягують гайками і стопорять шплинтами або шайбами. У нижню головку встановлюють шатунний підшипник у вигляді тонкостінних сталевих вкладишів, які з внутрішньої сторони покриті шаром антифрикційного сплаву.
Від осьового зсуву і прокручування вкладки утримуються виступами (вусиками), які входять в канавки нижньої головки шатуна і його кришки. У нижній головці шатуна і в укладці робиться отвір для періодичного вибризгіванія масла на дзеркало циліндра або на розподільний вал (у двигунів ЗІЛ -130. ЗМЗ -53-11):.
Для кращої врівноваженості кривошипно-шатунного механізму різниця в масі шатунів не повинна перевищувати 6-8 м В У-образних двигунах на кожній шатунной шийці колінчастого вала розташовані два шатуна. У цих двигунах для правильного складання шатунно-поршневої групи поршні і шатуни встановлюють строго по мітках.
На кришці і стрижні шатуна дизеля КамАЗ-740 мітки вибивають у вигляді тризначних номерів. Крім того, на кришці шатуна вибивають порядковий номер циліндра. Так, у двигуна ЗІЛ -130 Мітка на днище поршня повинна бути спрямована до передньої частини двигуна. При цьому мітка на шатуне для лівого ряду циліндрів повинна бути спрямована в одну сторону з міткою на поршні, а мітка на шатуне для правого ряду циліндрів повинна бути спрямована в протилежний бік щодо мітки на поршні.
-.
У поршневу групу входять поршні, поршневі кільця і поршневі пальці. Поршень являє собою металевий стакан, денцем звернений вгору. Він сприймає тиск газів при робочому ході і передає його через поршневий палець і шатун на колінчастий вал. Відливають поршні з алюмінієвого сплаву.
Поршень має днище, ущільнюючу і спрямовуючу (спідниця) частини. Днище і ущільнююча частина становлять головку поршня.
Днище поршня разом з головкою циліндра утворює камеру згоряння. У голівці поршня проточені канавки для поршневих кілець.
Мал. 4. Головка і блок циліндрів V-образного восьмициліндрового двигуна 3M3-53:
1 - головка правого ряду циліндрів, 2 - гільза циліндра, 3 - прокладка гільзи, 4 - направляючий поясок для гільзи, 5 - блок циліндрів, 6 - прокладка кришки розподільних шестерень, 7 - сальник переднього кінця колінчастого вала, 8 - кришка розподільних шестерень, 9 - прокладка головки циліндрів
Мал. 5. Деталі кривошипно-шатунного механізму двигуна ЗІЛ -130:. 1 - поршень, 2 -вкладиші корінних підшипників колінчастого вала, 3 - маховик, 4 корінна шийка колінчастого вала, 5 - кришка заднього корінного підшипника, 6 - пробка, 7 - противагу, 8 - щока, 9 - кришка середнього корінного підшипника, 10 - передня шийка копенчатого вала, 11 - кришка переднього корінного підшипника, 12-шестерня, 13 - носок колінчастого валу, 14 - шків, 15-храповик, 16 - наполеглива шайба, 17 - біметалеві шайби, 18 - шатунні шийки колінчастого вала, 19 - вкладиші шатунного підшипника, 20 - стопорне кільце, 21 - поршневий палець, 22 - втулка верхньої головки шатуна, 23 - шатун, 24 - кришка шатуна, 25 - сальник, 26 - маслоотгонная канавка, 27 - маслосбрасивающій гребінь, 28 - дренажна канавка
Поршні двигуна ЯМЗ -740 Виготовлені з висококремниста алюмінієвого сплаву, мають вставки з жароміцного чавуну під верхнє компресійне кільце, в товстостінній днище поршня виконана камера згоряння.
Ущільнююча частина поршня має діаметр, збільшується донизу. Спідниця поршня має дві бобишки (приливи) з отворами для поршневого пальця. Кожна бобишка пов'язана з днищем поршня двома ребрами. Спідниця поршня двигуна ЯМЗ -740 В нижній частині має бічні виїмки для проходу противаг колінчастого вала при його обертанні.
Спідниця поршня зазвичай має прорізи, які попереджають заїдання поршня при нагріванні і дозволяють зменшити зазор між гільзою циліндра і поршнем. Заклинювання поршня виключають також доданням спідниці овальної форми. Діаметр поршня в площині, перпендикулярній осі пальця, роблять більше, ніж в напрямку осі поршневого пальця (у ЗІЛ -130 На 052 мм). При нагріванні поршень розширюється сильніше в напрямку осі поршневого пальця, де в бобишках зосереджена найбільша маса металу. Тому овальний поршень при нагріванні отримає циліндричну форму.
Отвір під поршневий палець розташовується не по осі симетрії поршня, а зміщене на 15 мм ( ЗМЗ -24 3M3-53) вправо по ходу автомобіля. Цим зменшується сила удару поршня об стінки гільзи при переході його через ст. м. т. в процесі згоряння - розширення газів.
Для поліпшення підробітки поршнів до гільзам циліндрів і запобігання їх від задирів спідницю поршня покривають тонким шаром олова або колоїдного графіту (ЯМ3-740).
Поршневі кільця встановлюють в канавки, розташовані в голівці поршня. Вони підрозділяються на компресійні і маслос'емниє. Компресійні кільця ущільнюють поршень в гільзі циліндра і запобігають прориву газів через зазор між спідницею поршня і стінкою гільзи. Маслос'емниє кільця, крім того, знімають надлишки олії зі стінок гільз і не допускають попадання його в камери згоряння.
Мал. 6. Кільця поршневі двигунів:
а - зовнішній вигляд, 6 - розташування кілець на поршні ( ЗІЛ -130), в - складене маслос'емноє кільце; 1 - компресійне кільце, 2 - маслос'емноє кільце, 3 - плоскі сталеві диски, 4 - осьової розширювач, 5 - радіальний розширювач
Поршневі кільця виготовляють з чавуну або сталі. Для установки на поршень кільця мають розріз, званий замком. Маслос'емноє кільце відрізняється від компресорних кілець наскрізними прорізами для проходу масла. У канавці поршня для маслос'емного кільця свердлять один або два ряди отворів для відводу масла всередину поршня.
З метою підвищення зносостійкості поверхню верхнього поршневого кільця піддають пористій хромування. Решта кільця для прискорення підробітки покривають тонким шаром олова. Нижнє компресійне кільце двигуна ЯМЗ -740 Покрито молібденом.
На зовнішній і внутрішній поверхнях компресійних кілець виконують фаски або канавки.
Маслос'емноє кільце двигунів ЗМЗ і ЗІЛ складається з двох сталевих кільцевих дисків, осьового і радіального розширювачів. Внаслідок швидкої прірабативаемості і пружності сталеві кільця добре прилягають до гільзи циліндра.
Поршневий палець служить для з'єднання поршня з шатуном і являє собою коротку трубку. Пальці виготовляють з легованої цементованной стали або з вуглецевої сталі, загартовані струмами високої частоти. Найбільш поширені «плаваючі» пальці, вільно обертаються у втулці верхньої головки шатуна і в бобишках поршня. Від осьового зсуву поршневий палець охороняється стопорними кільцями, що вставляються в виточки обох бобишек поршня.
Викладач Шеховцов Микола Васильович
Завдання пприсилати на вайбер 0669797045
