Поршневу групу кривошипно-шатунного механізму утворює поршень в зборі з комплектом компресійних і маслоз'ємних кілець, поршневим пальцем і деталями його кріплення. Її призначення полягає в тому, щоб під час робочого ходу сприймати тиск газів і через шатун передавати зусилля на колінчатий вал, здійснювати інші допоміжні такти, а також ущільнювати надпоршневую порожнину циліндра для запобігання прориву газів в картер і проникнення в нього моторного масла.

Поршень має днище, ущільнюючу і спрямовуючу (спідницю) частини. Днище і ущільнююча частина становлять головку поршня. Днище поршня разом з головкою циліндра обмежують обсяг камери згоряння. У голівці поршня проточені канавки для кілець. При роботі двигуна на поршень діють великі механічні та теплові навантаження від тиску гарячих газів.

Конструкція поршня повинна забезпечувати такий зазор між поршнем і циліндром, який виключав би стуки поршня після запуску двигуна і заклинювання його в результаті теплового розширення при роботі двигуна під навантаженням.

На спідниці поршня роблять розрізи, надають йому овальну форму в поперечному перерізі і конічну - по висоті, проводять закладення в поршень спеціальних компенсаційних пластин з металу з малим коефіцієнтом теплового розширення. Наприклад, в порушених деяких двигунів із запалюванням від іскри спідницю виконують з косим розрізом, що робить її більш пружною і дозволяє встановлювати поршень з мінімальним зазором, не побоюючись заклинювання.

При шліфуванні поршня надають овальну форму (велика вісь овалу повинна бути перпендикулярна осі поршневого пальця), щоб під дією бічних зусиль і нагріву спідниця поршня в робочому стані приймала циліндричну форму.

Так як температура головки поршня приблизно на 100-150 ° С вище, ніж нижній частині спідниці, то зовнішній діаметр спідниці роблять більше, ніж діаметр головки.

Велику небезпеку становить собою перегрів поршня через недостатнє його охолодження. При перегрів прогорає днище поршня, відбувається задір робочої поверхні циліндра, залягання кілець і навіть заклинювання поршня. Іноді для поліпшення охолодження поршня на його внутрішню поверхню направляють струмінь масла.

Малюнок 3 - Деталі поршневої групи: 1 - поршень, 2 - поршневий палець, 3 - стопорні кільця, 4, 5 - компресійні кільця, 6 - маслос'емноє кільце.

Конструкції поршнів з різною формою днища представлена \u200b\u200bна малюнку

Малюнок 4 - Конструкції поршнів з різною формою днища (а-з) і їх елементів: 1 - бобишка; 2 - стінка поршня; 3 - ребро; 4 - днище поршня; 5 - канавки для компресійних кілець; 6 - дренажний отвір для відводу масла

Днища поршнів можуть бути плоскими (див. А), опуклими, увігнутими і фігурними (рис. Б-з). Їх форма залежить від типу двигуна і камери згоряння, прийнятого способу сумішоутворення і технології виготовлення поршнів. Найпростішою і технологічною є плоска форма. У дизелях застосовуються поршні з увігнутими і фігурними днищами (див. Рис. Е-з).

Поршень дизеля КамАЗ-740 відлитий з висококремниста алюмінієвого сплаву (Іноді поршні покривають шаром олова для поліпшення прірабативаемості) зі вставкою зі спеціального чавуну під верхнє компресійне кільце. Спідниця поршня в поперечному перерізі овальна, причому велика вісь овалу перпендикулярна осі поршневого пальця. По висоті поршень має конічну форму: у верхній частині менший діаметр, ніж у нижній. На спідницю поршня нанесено колоїдно-графітове покриття для поліпшення підробітки і запобігання від задирів. Крім того, в бобишки поршня залиті сталеві казани пластини. Все це виконано для компенсації нерівномірності теплової деформації поршня при роботі в циліндрах двигуна, що виникає изза нерівномірного розподілу маси металу всередині спідниці поршня. У бобишках поршня є отвори для проходу масла до поршневого пальця. У голівці поршня розташована тороїдальна камера згоряння, а збоку від неї в днище - дві; виїмки для запобігання торкання його з клапанами. Під бобишками в нижній частині спідниці зроблені виїмки для проходу противаг колінчастого вала в НМТ.

У зв'язку зі складною формою зовнішньої поверхні поршня вимірювати його діаметр необхідно в площині, перпендикулярній осі поршневого пальця і \u200b\u200bна відстані 52,4 мм від днища поршня. У запасні частини поставляються поршні класів А, С, Е. Цих класів досить для підбору поршня до будь-якого циліндру, так як поршні і циліндри розбиті на класи з деяким перекриттям розмірів. Наприклад, до циліндрів класів В і D) може підійти поршень класу С. Крім того, при ремонті двигунів поршні зазвичай замінюються у зношених циліндрів, тому до трохи зношеному циліндру, яка мала клас В, може підійти поршень класу С.

Головне при підборі поршня забезпечення необхідного монтажного зазору між поршнем і циліндром (0,05-0,07 мм). По діаметру отвору під поршневий палець поршні підрозділяються через 0,064 мм на три категорії, що позначаються цифрами 1, 2, 3. Клас поршня (буква) і категорія отвори під поршневий палець (цифра) клеймуються на днище поршня. Поршні по масі в одному і тому ж двигуні підібрані з максимально допустимим відхиленням +2,5 м

З шатуном поршень з'єднаний пальцем 2 плаваючого типу, стопорні кільця 3 вставляються в канавки, проточенние в бобишках, кільця обмежують осьове зміщення пальця в поршні.

Поршневий палець сталевий, цементовий, трубчастого перетину, запресований у верхню головку шатуна з натягом і вільно обертається в бобишках поршня. поршневі пальці, Як і отвори в бобишках поршня, по зовнішньому діаметру поділяються на три категорії через 0,004мм.

Отвір під поршневий палець зміщений від осі симетрії на 2 мм в праву сторону двигуна. Це зменшує можливість появи стуку поршня при переході через в.м.т. для правильної установки поршня в циліндр близько отвори під поршневий палець є мітка "П". Поршень повинен встановлюватися в циліндр так, щоб мітка була звернена в сторону передньої частини двигуна. Поршні, як і циліндри, по зовнішньому діаметру поділяються на п'ять класів через 0,01 мм, що позначаються буквами А, В, С, D, Е. Їм відповідають такі діаметри циліндрів, в мм: А 78,94-78,95; В 78,95-78,96; З 78,96-78,97; D 78,97-78,98; Е 78,98-78,99.

На поршні виконані канавки для двох компресійних 4, 5 і одного маслос'емного 6 кільця. Компресійні кільця ущільнюють поршень в гільзі циліндрів і запобігають прорив газів через зазор між спідницею поршня і стінкою гільзи. Маслос'емниє кільця знімають надлишки олії зі стінок гільз і не допускають попадання його в камери згоряння.

Поршневі кільця виготовлені з чавуну. іноді маслознімні кільця роблять зі сталі. Для установки на поршень кільця мають розріз, званий замком.

Після установки в циліндр зазор в замку повинен бути в межах 0,3-0,5 мм, щоб кільце не заклинювало при нагріванні. Замки на поршні повинні розташовуватися на однаковій відстані одна від одної по колу, що зменшує прорив газів з циліндра.

Компресійні кільця і \u200b\u200bособливо перший (верхній) з них працюють у важких умовах. Через зіткнення з гарячими газами і великої роботи тертя, виробленої першим кільцем, воно сильно нагрівається (до 225-275 ° С), що ускладнює його мастило і викликає збільшений знос як самого кільця, так і верхнього пояса циліндра.

Для підвищення зносостійкості поверхню верхнього компресійного кільця піддають пористій хромуванню. Решта кільця для прискорення підробітки покривають тонким шаром олова або молібдену (двигун КамАЗ-740).

Поршневі кільця розрізні, у вільному стані їх діаметр трохи більше діаметра циліндра. Тому в циліндрі кільце щільно притискається до його стінок. У канавках поршня кільця утворюють лабіринт з малими зазорами, в якому гази, що прориваються з надпоршневого простору, з одного боку, втрачають тиск і швидкість, а з іншого - притискають кільця до стінки циліндра.

Малюнок 5 - Поршневі кільця: а - зовнішній вигляд, б - розташування кілець на поршні (двигуна ЗІЛ-130), в - складене маслос'емноє кільце; 1 - компресійне кільце, 2 - маслос'емноє кільце, 3 - плоскі сталеві диски, 4 - осьовий розширювач, 5 - радіальний розширювач.

Компресійні кільця мають різну форму поперечного перерізу. Компресійне кільце 1 з прямокутним перетином (а) прилягає до циліндра по всій зовнішній поверхні. Для збільшення питомої тиску кільця на дзеркало циліндра і більш швидкої підробітки зовнішньої поверхні кільця надається конічна форма або робиться на верхній внутрішній кромці кільця 1 спеціальна виточення (6).

Маслос'емниє кільця також мають різну форму: конічну, скребковий, пластинчатую з осьовим і радіальним розширниками (в). При русі вгору маслос'емноє кільце як би «спливає» в масляному шарі, а при русі вниз гостра кромка кільця зскрібає масло.

Маслос'емноє кільце відрізняється від компресійних наскрізними прорізами для проходу масла. У канавці поршня для маслос'емного кільця свердлять один або два ряди отворів для відводу масла всередину поршня.

Маслос'емноє кільце двигунів ЗМЗ та ЗІЛ складається з двох сталевих кільцевих дисків, осьового 4 і радіального 5 розширювачів. Внаслідок швидкої прірабативаемості і пружності сталеві маслос'емниє кільця добре прилягають до гільзі циліндра.

Шатун.

Шатун з'єднує поршень з кривошипом колінчастого вала і, перетворюючи зворотно-поступальний рух поршневий групи в обертальний рух колінчастого вала, здійснює складний рух, піддаючись при цьому дії знакозмінних ударних навантажень. У двигуні шатун піддається впливу значних змінних навантажень, що змінюються від розтягування до стиснення. Тому він повинен бути міцним, жорстким і легким. Шатуни виготовляються зі сталі литтям або гарячим штампуванням. На спортивних автомобілях можуть встановлюватися шатуни з титанового сплаву. Шатун складається з трьох конструктивних елементів: стрижня 2, верхній (поршневий) головки 1 і нижньої (кривошипної) головки 3. Стрижень шатуна зазвичай має двотавровий розтин. У верхню головку для зменшення тертя запресовують бронзову втулку 6 з отвором для підведення масла до поверхонь, що труться. Нижню головку шатуна для забезпечення можливості складання з колінчастим валом виконують рознімної. У бензинових двигунів роз'єм головки зазвичай розташований під кутом 90 ° до осі шатуна. У дизелів нижня головка шатуна 7, як правило, має косою роз'єм. Кришка 4 нижньої головки кріпиться до шатуна двома шатунними болтами, точно підігнаними до отворів в шатуне і кришці для забезпечення високої точності складання. Щоб кріплення не ослабло, гайки болтів стопорять шплинтами, стопорними шайбами \u200b\u200bабо контргайками. Отвір в нижній головці растачивают в зборі з кришкою, тому кришки шатунів не можуть бути взаємозамінними.

Конструкція шатуна різниться в залежності від типу двигуна і його компонувальною схеми (рисунок 6). Довжина шатуна багато в чому визначає висоту двигуна. Шатун умовно розділяється на три частини: стержень, поршневу і кривошипну головки.

Малюнок 6 - Деталі шатунной групи: 1 - верхня головка шатуна; 2 - стрижень; 3 - нижня головка шатуна; 4 - кришка нижньої головки; 5 - вкладиші; 6 - втулка; 7 - шатун дизеля; S - основний шатун зчленованого шатунного вузла

стрижень шатуна має, як правило, двотавровий розтин. Зустрічаються шатуни з круглим, прямокутним, хрестоподібним, Н-образним перетином стрижня. Для подачі масла до підшипника поршневий головки в стрижні шатуна виконано канал.

поршнева головка є цілісною вушко, в яку з натягом встановлена \u200b\u200bвтулка - підшипник ковзання для обертання поршневого пальця. Втулка виготовляється бронзової або біметалічною (сталь зі свинцем, оловом). Пристрій поршневий головки визначається розміром поршневого пальця і \u200b\u200bспособом його кріплення. Для зниження маси шатуна і зменшення навантаження на поршневий палець на деяких двигунах використовуються шатуни з трапецієподібної формою поршневий головки.

кривошипна головка забезпечує з'єднання шатуна з колінчастим валом. На більшості двигунів кривошипна головка виконується рознімною, що обумовлено технологією складання ДВС. Нижня частина головки ( кришка) З'єднується з шатуном за допомогою болтів. Рідше використовується штифтове або бандажное з'єднання частин кривошипної головки. Роз'єм може бути прямим (перпендикулярний осі стрижня) або косим (під кутом до осі стрижня). Косий роз'єм застосовується, в основному, на V-образних двигунах і дозволяє зробити блок двигуна більш компактним.

Для протидії поперечним силам стикові поверхні кривошипної головки виконуються профільованими. Розрізняють зубчасте, замкове (прямокутні виступи) з'єднання. Найпопулярнішим в даний час є з'єднання частин головки, отримане способом контрольованого розколювання, т.зв. спліт-роз'єм. Розлом забезпечує високу точність стикування частин.

Товщина кривошипної головки визначає довжину блоку циліндрів. Особливо це актуально для V- і W-образних двигунів. Наприклад, товщина нижньої головки шатуна двигуна W12 від Audi становить всього 13 мм.

Для зменшення тертя в з'єднанні шатуна з колінчастим валом і полегшення ремонту двигуна в кривошипної голівці розміщується шатунний підшипник, що складається з двох вкладишів 5, залитих антифрикційним сплавом. Вкладиші виготовляються багатошаровими - двох-, трьох-, чотирьох- і навіть пятислойной. Найбільш ходові двох- і тришарові вкладиші. Двошаровий вкладиш являє собою сталеву основу, на яку нанесено антифрикційне покриття. У тришаровому вкладиші сталеву основу і антифрикційний шар розділяє ізоляційна прокладка.

Внутрішня поверхня вкладишів точно підігнана до шийок колінчастого вала. Для фіксації вкладишів щодо головки вони мають відігнуті вусики, що входять у відповідні гнізда головки. Підведення масла до поверхонь, що труться забезпечують кільцеві проточки і отвори у вкладишах.

Для забезпечення гарної врівноваженості деталей кривошипно-шатунного механізму шатунні групи одного двигуна (як і поршневі) повинні мати однакову масу з відповідним її розподілом між верхньою і нижньою головками шатуна.

У V-подібних двигунах іноді використовуються зчленовані шатунні вузли, що складаються зі спарених шатунів. Основний шатун 8, має звичайну конструкцію, з'єднаний з поршнем одного ряду. Допоміжний причіпний шатун, з'єднаний верхньою головкою з поршнем іншого ряду, нижньою головкою шарнірно кріпиться за допомогою пальця до нижньої голівці основного шатуна.

Вкладиш, встановлений в шатуне, навантажений більше, ніж вкладиш, розташований в кришці шатуна. На вкладиші, розташовані в шатунах, через поршні і шатуни впливає тиск газів (при згорянні палива в циліндрах) і тому ці вкладиші зношуються більше. Вкладиші, розташовані в кришках шатунів, менше навантажені і практично зношуються незначно.

Отже, наша перша задача це зрозуміти, що ж таке двигун (Engine). Результатом роботи двигуна є наявність крутного моменту на його колінчастому валу.

Двигун складається з двох механізмів:

1- кривошипно шатунний механізм (КШМ, Crank mechanism) призначений для перетворення зворотно-поступального руху поршня в циліндрі в обертальний рух колінчастого вала двигуна.

2 — Газорозподільний механізм (ГРМ, gas distribution mechanism) призначений для своєчасного постачання двигуна горючою сумішшю, а так само для випуску вихлопних газів.

У цій частині розберемо ті деталі двигуна, які відносяться до КШМ. Забігаючи вперед, оголошу весь список тих деталей, з яких складається КШМ.

Отже, Кривошипно-шатунний механізм складається з:

• маховик
• Поршні з кільцями і пальцями
• Блок циліндрів з картером
• Головки блоку циліндрів,
• піддону картера двигуна

Якщо результатом роботи є наявність крутного моменту на колінчастому валу, отже одна з деталей двигунів це Колінчастий Вал.

1. Колінчастий Вал (crankshaft)

Колінчастий вал представлений на малюнку знизу:

Колінчастий вал двигуна з маховиком складається з:
1 - колінчастий вал двигуна; 2 - маховик із зубчатим вінцем;
3 - шатунная шийка; 4 - корінна (опорна) шийка; 5 - противагу

Маховик (flywheel) - це масивний металевий диск, який кріпиться на колінчастому валу двигуна. маховик завжди намагається зберегти той стан, з якого його виводять. Він довго набирає обертів, згладжуючи тим самим скачки. Так само довго скидає обертів. Коротше кажучи, завдяки своїй інертності, створює плавність в переходах з однієї частоти обертання на іншу. Крім того, його інертність грає роль акумулятора енергії. Якщо вже ви розкрутили маховик, витративши при цьому роботу, він в змозі таку ж роботу виконати, поки не зупиниться. Грубо кажучи, це якийсь стабілізатор, який охороняє роботу двигуна від стрибків і ударів.

Тепер, давайте приділимо увагу шатунной шийці. Таку назву вона має тому, що на ній кріпиться шатун.

2. Шатун (connecting rod)

Шатун (connecting rod) - рухома деталь кривошипно-шатунного механізму двигуна, що з'єднує поршень і колінвал і передає зусилля від поршня до колінчастого валу Двигателя Внутрішнього Згоряння (ДВС), перетворюючи поступальний рух поршня в обертальний рух колінчастого вала.

Колінчастий вал і деталі шатунно-поршневої групи представлені на малюнку знизу:

1 - колінчастий вал; 2 - вкладиш шатунного підшипника; 3 - болт кріплення кришки шатуна; 4 - поршневий палець; 5 - стопорне кільце; 6 - втулка головки шатуна; 7 - шатун; 8 - кришка шатуна; 9 - гайка кріплення кришки шатуна

Отже, значить на колінчастому валу кріпиться шатун. А шатун, в свою чергу з'єднаний з поршнем.

3. Поршень (piston)

Поршень - деталь кривошипно-шатунного механізму двигуна, безпосередньо сприймає тиск від згоряє в циліндрі робочої суміші

Поршень представлений на малюнку знизу:

У голівці блоку циліндрів є камери згоряння, впускні і випускні канали, отвори для установки свічок запалювання і протоки для охолоджуючої рідини. Сідла і направляючі втулки клапанів, виготовлені зі спеціального жаростійкого чавуну, вставляють в попередньо нагріту головку охолодженими, завдяки чому після зрівнювання температури забезпечується великий натяг в з'єднанні.

Ось ми і дізналися, що з себе представляє частину серця автомобіля, звана кривошипами-шатунним механізмом. Тепер ми знаємо, що двигун складається з блоку-картера, в якому встановлений колінчастий вал з маховиком. На колінчастому валу кріпляться шатуни, а на шатунах кріпляться поршні. Поршні, в свою чергу, ходять в гільзах циліндрів. Всю цю конструкцію накриває головка блоку циліндрів. Останнє ж служить початком для розповіді про іншу сторону двигуна - газорозподільний механізм. Про нього я напишу в наступному повідомленні.

Раджу відео для закріплення:

P.S. Чекаю ваших побажань, пропозицій, думок і зауважень.

Поршень - 2

Нормальний тепловий зазор між циліндром і спідницею поршня лежить в діапазоні 0,0254 - 0,0508 мм. Але для кожного двигуна є точне значення цього параметра, яке можна знайти в технічних нормативах.

Зменшений зазор приведе до задирам поршня або поршневих кілець і навіть заклинювання поршня в циліндрі.

Вимірювання діаметра поршня

При збільшеному зазорі підвищується гучність роботи двигуна і знос поршня і поршневих кілець.

Збільшений зазаор межу поршнем і стінками циліндра

Визначення зазору за допомогою вимірювання діаметру поршня і отвори циліндра

Вимірювання діаметра спідниці поршня за допомогою мікрометра.

Вимірювання діаметра поршня

Діаметр спідниці поршня необхідно перевіряти в напрямку перпендикулярному осі пальця строго на встановленій висоті щодо нижнього краю спідниці.

Заміряйте діаметр спідниці поршня на встановленій висоті і запишіть результати вимірювань.

Вимірювання діаметра циліндра нутромером

За допомогою нутромера заміряйте діаметр циліндра і запишіть результати вимірювань. Для визначення зазору необхідно з другого отриманого результату відняти результат першого виміру.

Вимірювання зазору за допомогою плоского щупа

Деякі виробники двигунів пропонують проводити вимірювання зазору між поршнем і циліндром за допомогою плоского щупа.

Вимірювання зазору між поршнем і стінками циліндра

Вимірювання зазору за допомогою щупа

На цих двох малюнках показані різні способи вимірювання зазору за допомогою плоского щупа.

Вимірювання зазору за допомогою щупа з динамометром

У старих підручниках вказується, що при такому способі вимірювання зазору, щуп мірної пластиною встановленої товщини і ширини повинен переміщатися під впливу строго регламентованого зусилля, вимірюваного пружинним динамометром.

Матеріали, з яких виготовлений поршень

Оскільки до поршнів, як до виробу, пред'являються дуже високі вимоги, такі ж високі вимоги пред'являються до матеріалів, з яких виготовляються поршні.

Можна коротко перерахувати вимоги до цих матеріалів:

1. Для зниження інерційних навантажень матеріал повинен мати якомога менший питома вага, Але при цьому бути досить міцним.
2. Мати низький коефіцієнт температурного розширення.
3. Не змінювати своїх фізичних властивостей (Міцності) під впливом високих температур.
4. Мати високу теплопровідність і теплоємність.
5. Мати низький коефіцієнт тертя в парі з матеріалом, з якого виготовлені стінки циліндрів.
6. Мати високу опірність зносу.
7. Не змінювати свої фізичні властивості під вплив навантажень, що викликають утомлююча руйнування матеріалу.
8. Бути не дорогим, загальнодоступним і легко піддаватися механічної та інших видів обробки, наприклад лиття, в процесі виробництва.

На жаль, матеріалів, в повній мірі відповідають цим суперечливим вимогам в природі просто не існує.

Поршні масових автомобільних двигунів внутрішнього згоряння виготовлялися тільки з двох матеріалів - чавуну і алюмінію, вірніше силумінових сплавів, що складаються з алюмінію і кремнію.

Чавун має багато позитивних якостей, від твердий, витримує високі температури, в порівнянні з Силумінові сплавами. Має високу опірність зносу і низький коефіцієнт тертя в парі чавун - чавун, з якого зроблені блоки циліндрів або вставні гільзи блоку циліндрів. Коефіцієнт температурного розширення чавунного поршня значно нижче аналогічного показника алюмінієвого поршня.

Але він також має і недоліки. Чавун має низьку теплопровідність, тому температура днища чавунного поршня вище температури днища аналогічного алюмінієвого поршня. Можна подумати це не страшно, оскільки чавун легко здатний витримати більш високі температури. Але це тільки на перший погляд, підвищення питомої літрової потужності і ефективності роботи двигуна конструктори намагаються підняти ступінь стиснення. А більш гарячий чавунний поршень не дозволяє це зробити, оскільки в двигунах із зовнішнім сумішоутворенням (бензинові двигуни) з'являється детонационное запалювання. Але основним недоліком чавуну є його висока щільність. Для підвищення максимальної потужності і ефективності двигуна конструктори намагаються збільшити швидкість обертання двигуна, але вага важких чавунних поршнів не дозволяє це зробити. Тому всі сучасні автомобільні двигуни, як бензинові, так і дизельні, мають алюмінієві поршні.

Алюміній значно легше чавуну, але оскільки він м'якше чавуну, доводиться збільшувати товщину стінок поршня, з цієї причини вага поршневий групи алюмінієвого поршня легше подібної групи з чавунним поршнем всього на 30 - 40%. Алюміній має високу температурним коефіцієнтом розширення, для усунення впливу якого припадає вплавлятися в тіло поршня сталеві термостабілізірующей пластини і збільшувати зазори між поршнем і іншими елементами в холодному стані. Алюміній володіє низьким коефіцієнтом тертя в парі алюміній - чавун. Що задовольняє, за цим показником, застосування алюмінієвих поршнів в більшості двигунів мають чавунний блок циліндрів або чавунні гільзи, вплавлені або вставлені в алюмінієвий блок циліндрів. Але існують сучасні прогресивні двигуни (в основному німецькі - Фольксваген, Ауді і Мерседес) з алюмінієвим блоком циліндрів, які не мають вплавлений чавунних гільз. У цих двигунів поверхню алюмінієвих отворів циліндрів обробляються декількома різними способами. В результаті поверхня стінок циліндрів стає дуже твердою і набуває можливість опору зносу, навіть вище ніж у чавунних гільз. Але в парі алюміній - алюміній коефіцієнт тертя дуже високий. В цьому випадку для зменшення сил тертя проводиться железнение опорних поверхонь спідниці поршня. В процесі залізнення на опорну поверхню спідниці поршня гальванічним способом наноситься тонкий шар стали.

Блок циліндрів без гільз

Поршень з залізненням спідниці

На цих малюнках показано плазмового напилення на робочу поверхню циліндрів повністю алюмінієвого блоку циліндрів без застосування вставних або вплавлений гільз циліндрів і відповідний цій поверхні поршень з залізненням опорної поверхні спідниці поршня.

Відсутність чавунних гільз значно зменшує вагу блоку циліндрів.

Поршень з антифрикційним покриттям

Крім антифрикционного покриття на цьому малюнку чітко видно сталева вставка, в якій проточили канавка для установки верхнього компресійного кільця. Установка подібної вставки значно збільшує термін служби поршня.

алюмінієві сплави

Кремнеалюмініевие сплави, з яких виготовляються поршні більшості сучасних автомобільних двигунів, діляться на дві групи - евтектичних (вмісту кремнію 11 - 13%) і заевтектичних (вмісту кремнію 25 - 26%). Для поліпшення термічної стійкості і механічних властивостей в ці сплави додаються нікель, мідь і інші метали. У евтектичних сплавах вільний кремній відсутня, оскільки він повністю розчинений в алюмінії, в заевтектичних сплавах кремній може бути присутнім у вигляді кристалів, часто видимих \u200b\u200bна зрізі або розкол матеріалу.

Поршні масових автомобілів виготовляються методом лиття в кокіль з евтектичних сплавів, оскільки ці сплави мають гарні ливарні властивості. Поршні дизельних двигунів важких вантажних автомобілів і інших навантажених двигунів виготовляються з заевтектичних сплавів. Ці сплави мають більшу міцність, але мають велику вартість у виробництві, оскільки вироби з цих сплавів важче обробляються.

Литі і ковані

На високонавантажених форсованих автомобільних двигунах застосовуються поршні, виготовлені не шляхом лиття, а методом кування (гарячого штампування). Кування значно покращує структуру матеріалу, тому ковані поршні мають більшу міцність і більшою стійкістю до зносу. Але вкованние поршні неможливо встановити казани сталеві пластини.

Структура металу кованого поршня

Литі поршні не застосовуються, якщо обороти двигуна в робочому режимі перевищують 5000 об / хв. Крім того, ковані поршні мають кращу теплопровідність, тому температура кованих поршнів нижче температури поршнів, виготовлених методом лиття.

Порівняння температури литого і кованого поршня

Ремонтні розміри і селективна добірка

Як раніше зазначалося, діаметр поршня повинен строго відповідати діаметру циліндра із забезпеченням необхідного зазору між ними. Але в реальному виробництві виготовлені деталі завжди дещо відрізняються один від одного. Тому в багатьох галузях машинобудування, і автомобілебудування в тому числі, прийнята селективна добірка. Після виготовлення вимірюються і за результатами вимірювань деталі діляться на кілька класів або груп, з певним діапазоном вимірюваного розміру. Тобто кожному класу отвори циліндра (зазвичай клас циліндра вибитий в певному місці на блоці циліндрів), підбирається поршень такого ж класу.

Наприклад, на ВАЗі поршні підрозділяються на п'ять класів (A, B, C, D і E ), Але в запасні частини для ремонту двигунів поставляються поршні тільки трьох класів (А, С і Е). Вважається, що цього цілком достатньо для виконання якісного ремонту.

Група поршня по діаметру

Групи поршня по діаметру

Таблиця і малюнок дані тільки для прикладу, оскільки для різних моделей двигунів випускаються поршні різних номінальних розмірів. На малюнку і в таблиці згадуються поршні різного номінального діаметра.

Крім цього випускаються поршні ремонтного розміру, зі збільшеним на 0,4 і 0,8 мм діаметром.

Не плутайте ремонтні розміри, з класами по селективної збірці. Класи селективної вибірки відрізняються один від одного на соті, а, іноді, на тисячні частки міліметра. А номінальні ремонтні розміри відрізняються на декілька десятих доль міліметра.

Під час капітального ремонту двигуна з розточенням блоку циліндрів під ремонтний розмір отворів циліндрів фахівці ремонтного підприємства точно підганяють діаметр циліндра під наявні поршні при хонінговку. Якщо через знос або наявності задирів потрібно відремонтувати отвір одного циліндра, доведеться розточувати все циліндри. Не допускається застосування на одному двигуни поршні різних ремонтних розмірів.

Діаметр поршня вимірюється за допомогою мікрометра, в напрямку, перпендикулярному осі поршневого пальця, на строго встановленому відстані від низу спідниці поршня, зазначеному в керівництві по ремонту.

Всі вимірювання, як діаметра поршня, так і діаметра отвору циліндра необхідно проводити при нормальній кімнатній температурі - 20º С.

Різні виробники мають різні групи або класи поршнів по діаметру. Тому перед ремонтом двигуна, прочитайте Посібник із ремонту.

Крім селективного підбору поршнів по діаметру, поршні також діляться на кілька груп по діаметру отвору під поршневий палець. Зазвичай група поршня визначається колірною міткою на внутрішній поверхні бобишки поршня. Палець поршня має відповідну за кольором мітку на торцевій поверхні пальці.

Група поршня по діаметру поршневого пальця

Кожній групі відповідає встановлений діапазон отвори під поршневий палець, зазвичай відмінність між групами не перевищує декількох тисячних міліметра.

Група поршня по вазі

Деякі виробники, також ділять поршні на кілька груп по вазі. Іноді при ремонті двигуна вага поршнів зрівнюється за рахунок зняття металу в установленому місці спідниці поршня.

Чим менше розходження у вазі поршнів, тим менше вібрації двигуна. При заміні поршнів підбирайте поршні однієї вагової групи або, якщо це зазначено в Посібнику з ремонту, за допомогою видалення металу зрівняйте вага поршнів.

Поршнева група

До атегорія:

Будова автомобіля

Поршнева група

Поршень. Тиск газів під час робочого ходу сприймає поршень і передає його через палець і шатун колінчастого валу. У циліндрі поршень рухається нерівномірно; в крайніх положеннях (в ст. м. т. і в н. м. т.) його швидкість дорівнює нулю, а десь у середині ходу вона досягає максимального значення. В результаті цього виникають великі сили інерції, на величину яких впливає маса поршня і кутова швидкість колінчастого вала. Крім механічних навантажень, поршень піддається дії високих температур в період згоряння палива і розширення утворилися газів. Він нагрівається також внаслідок тертя його бічній поверхні об стінки циліндра.

На автомобільних двигунах частіше встановлюють поршні, виготовлені з алюмінієвого сплаву, так як вони досить міцні, легкі, мають високу теплопровідність і хороші антифрикційні властивості. Для підвищення міцності, надійності і збереження сталості розмірів і форми поршні з алюмінієвого сплаву піддають термічній обробці - старіння.

Поршень складається з трьох основних частин: днища, головки і спідниці. На зовнішній поверхні головки поршня і спідниці проточені канавки для установки компресійних кілець і маслос'емних кілець. Верхню частину поршня називають ущільнювача поясом, так як розміщення тут поршневі кільця запобігають прориву газів через зазори між поршнем і циліндром. Число кілець, встановлюваних на поршні, залежить від типу двигуна і частоти обертання колінчастого вала. По колу канавок, в яких розміщені маслознімні кільця, просвердлені наскрізні отвори для відводу масла в картер двигуна. Спідниця є направляючої поршня при русі його в циліндрі і передає бічну силу від шатуна стінок циліндра. На внутрішній стороні спідниці є два масивних припливу, званих бобишками. Вони з'єднуються ребрами з днищем, збільшуючи міцність поршня. У бобишках зроблені отвори для установки пальця і \u200b\u200bпроточені кільцеві канавки для стопорних кілець. У карбюраторних двигунах застосовують поршні з плоским днищем, що набули широкого поширення через простоту виготовлення і меншого нагрівання при роботі.

Для збільшення міцності і поліпшення відводу тепла днище поршня дизеля виготовляють масивним і підсилюють ребрами з внутрішньої сторони. Зазвичай поршні дизелів мають фігурні днища. Це покращує процес сумішоутворення і дозволяє надати камері згоряння необхідну форму.

При нагріванні поршень розширюється більше, ніж циліндр, що охолоджується рідиною, тому виникає небезпека заклинювання поршня. Щоб уникнути цього і забезпечити нормальну роботу двигуна, діаметр поршня повинен бути менше діаметра циліндра, т. Е. Між поршнем і циліндром необхідний діаметральний зазор. Застосовують поршні, у яких діаметр спідниці більше діаметра головки, т. Е. Поршень має форму усіченого конуса. Спідницю роблять розрізний, що підвищує пружність (усуває небезпеку заклинювання), надають їй овальну форму (велика вісь овалу повинна бути перпендикулярна осі поршневого пальця) і т. Д.

Поршні мають розрізну спідницю овального перетину (двигуни автомобілів ГАЗ -24 "Волга", ГАЗ -бЗА і ін.). Під час роботи двигуна поршень нагрівається і спідниця кілька деформується в напрямку осі поршневого пальця. Форма спідниці наближається до циліндричної, і зазор між поршнем і циліндром стає мінімальним. Вирізи на спідниці зменшують масу поршня. Поршні двигуна автомобіля ЗІЛ -130 мають поперечні прорізи під головкою; на спідниці поршня виконаний Т-подібний розріз. Іноді застосовують поршні з посиленою спідницею - без вертикального розрізу.

Мал. 1. Щатунно-поршнева група: а - дизелів ЯМЗ; бив - двигунів автомобілів ГАЕ -53А, де дані поршні в зборі з шатуном, що встановлюються відповідно до першого, другий, третій і четвертий циліндри лівого блоку і в п'ятий, шостий сьомий і восьмий циліндри правого блоку; 1 - стопорне кільце; 2 - поршневий палець; 3 - маслознімні кільця; 4 - компресійні кільця; 5 - камера згоряння в днище поршня; 6 - днище поршня; 7 - головка поршня; 8 - спідниця; 9 - поршень; 10 - розпилювач масла (форсунка); 11 - шатун; 12 - вкладиші; 13 - замкова шайба; 14 - довгий БМТ; 15 - короткий болт; 16 - кришка шатуна; 17 - втулка в головцішатуна; 18 - напис на поршні; 19 - номер на шатуне; 20 - позначка на кришці шатуна; 21 - шатунний болт

Якщо на спідницях поршнів є розрізи, то їх встановлюють в двигуні так, щоб бічний тиск при робочому ході відчувала та частина поршня, де немає розрізу. При переході поршня через ст. м. т. він переміщається від однієї стінки циліндра до іншого, що супроводжується стукотами. Щоб усунути ці стуки, вісь отвору під палець зміщують в сторону (на 1,5- 2,0 мм) максимального бічного тиску. Для поліпшення підробітки поршнів до циліндрів і усунення можливих задирів поршні покривають тонким шаром олова. Спідниці поршнів дизелів ЯМЗ і автомобілів КамАЗ-5320 не мають розрізу, але вони також виконані у вигляді конуса овального перетину. Діаметр поршнів дизелів ЯМЗ -236 і ЯМЗ -238 дорівнює 130 мм, дизеля автомобіля КамАЗ-5320 дорівнює 120 мм і двигуна автомобіля ЗІЛ -130 дорівнює 100 мм. Для правильної установки в циліндри і точного з'єднання з шатунами на порушених і шатунах є відповідні мітки.

Поршневі кільця. Надягають на поршень поршневі кільця створюють щільне, рухоме з'єднання між поршнем і циліндром. Кільця бувають компресійні і маслос'емниє; перші забезпечують необхідну компресію (стиск) завдяки зменшенню кількості газів, які прориваються з камери згоряння в картер, і відводять тепло від головки поршня до стінок циліндра; другі - перешкоджають проникненню масла з картера в камеру згоряння.

Кільця виготовляють із спеціального легованого чавуну або сталі. Розріз кільця, званий замком, може бути прямий, косий або ступінчастий. Набули поширення кільця з прямим замком, як найбільш простим і дешевим у виготовленні. У вільному стані діаметр поршневого кільця більше внутрішнього діаметра циліндра. Тому кільце, поставлене в канавку поршня і введене в стислому стані в циліндр, розширюючись, щільно прилягає до внутрішньої поверхні циліндра. Зазор в замку кільця дозволяє йому розширюватися при нагріванні.

Мал. 28. Кільця поршневі: а - поперечні перерізи компресійних кілець і їх положення в робочому стані; б - складене маслос'емноє кільце; в - головка поршня двигуна автомобіля ЗІЛ -130 з поршневими кільцями; г - схема насосної дії компресійних кілець; д - схема роботи маслоз'ємних кілець; I - кільце прямокутного перетину; II - кільце з конічною зовнішньою поверхнею; III - кільце з фаскою на внутрішній стороні; IV - кільце з виточенням на внутрішній стороні; 1 - дископодібні кільця; 2 - осьовий розширювач; 3 - радіальний розширювач; 4 - замок кільця; 5 - компресійні кільця; 6 - поршень; 7 - отвір в канавці маслос'емного кільця; 8 - циліндр; 9 - маслос'емноє кільце; 10 - прорізи в кільці; 11 - отвір в поршні; суцільними стрілками показано напрямок руху поршня, а штриховими - масла

Різні поперечним перерізом компресійних кілець наведені на рис. 2, а. Кільце з конічною зовнішньою поверхнею (схема II) стикається з циліндром не всієї бічною поверхнею, а лише невеликий кромкою і надає на стінки циліндра значний тиск. Таке кільце швидше прірабативаются до циліндра, краще ущільнює з'єднання поршень - циліндр. Особливістю кілець з фаскою (схема III) або виточенням (схема IV) є та обставина, що надіті на поршень і введені в циліндр вони скручуються до центру. Такі кільця прилягають до дзеркала циліндра гострою кромкою і працюють так само, як і конічні, але забезпечують більшу герметичність рухомого з'єднання в результаті кращого контакту з торцевими поверхнями поршневий канавки. Поршневі кільця з фасками і виточками ставлять на поршень так, щоб фаски або виточки були спрямовані вгору, в бік головки блоку.

Перше компресійне кільце працює в умовах високої температури, високого тиску і зношується швидше за інших. Для підвищення зносостійкості першого компресійного кільця його зовнішню циліндричну поверхню піддають пористій хромуванню. Що збирається в порах хрому масло кілька покращує умови роботи кільця. Згодом заводи припускають відмовитися від хромування кілець і перейти до напиліванію їх зовнішньої поверхні молібденом. При хромування верхнього кільця збільшується довговічність інших поршневих кілець, які покривають шаром олова для кращого припрацювання їх до циліндрів. Два верхніх (двигун автомобіля ЗІЛ -130) компресійних кільця хромовані. Перше компресійне кільце дизеля автомобіля Камае-5320 хромований і встановлено в чавунне кільце, залите в поршень з алюмінієвого сплаву, а друге покрито шаром молібдену.

Проникнення масла в камеру згоряння дуже небажано, оскільки призводить до інтенсивного нагарообразованию і погіршення роботи двигуна. Масло в камеру згоряння може проникати в результаті різниці тисків в картері і циліндрі при такті впуску та внаслідок насосної дії поршневих кілець. При русі поршня (рис. 2, г) вниз кільця притискаються до верхніх кромок канавок і масло заповнює зазор між нижніми торцями кілець і канавками. Коли поршень рухається вгору, кільця притискаються до нижніх крайках канавок і масло видавлюється вгору.

Маслос'емниє кільця (зазвичай не більше двох) встановлюють на поршні нижче компресійних кілець; по конструкції вони відрізняються від компресійних кілець тим, що на їх зовнішній поверхні є кільцеві канавки і наскрізні прорізи або отвори для проходу масла. На порушених застосовують і складові (рис. 2, б) маслознімні кільця (ГАЗ -24 "Волга", ГАЗ -53А, ЗІЛ -130 і ін.). Таке кільце складається з двох плоских сталевих дископодібних кілець і двох розширювачів: осьового, розтискати кільця, і радіального, притискає дископодібні кільця до дзеркала циліндра. Складений кільце чинить великий тиск на стінки циліндра і краще очищає його від надлишків олії. Встановлюючи на поршень поршневі кільця, необхідно стежити за тим, щоб замки сусідніх кілець були зміщені на деякий кут (90-180 °) один щодо іншого, а не розташовані на одній прямій.

Поршневі пальці. Поршень з верхньої голівкою шатуна з'єднує поршневий палець. Він повинен бути міцним, легким і зносостійким, так як під час роботи піддається тертю і великим механічним навантаженням, змінним за величиною і напрямком. Пальці виготовляють з високоякісної сталі у вигляді пустотілих трубок. Для підвищення надійності зовнішню поверхню пальця цементують або гартують, а потім шліфують і полірують. У бобишках поршня палець укріплений стопорними кільцями, які утримують його від осьового зсуву. Такий палець називають плаваючим, так як він при роботі двигуна може повертати у верхній голівці шатуна і бобишках поршня. Плаваючі поршневі пальці рівномірніше зношуються і тому довговічніше.

У працюючого двигуна поршень з алюмінієвого сплаву розширюється більше, ніж сталевий палець, тому можливий його стукіт у бобишках поршня. Для усунення цього явища поршень перед складанням з шатуном нагрівають до 70-80 ° С, а потім в поршень і шатун вставляють палець. Коли поршень охолоне, палець в бобишках виявиться закріпленим нерухомо, а верхня головка шатуна матиме кутовий зсув відносно нерухомого пальця. При роботі двигуна поршень нагрівається і палець отримує можливість повертати навколо своєї осі. Застосовують пальці, запресовані в верхні головки шатунів (двигуни автомобілів «Жигулі»). Такі пальці можуть повертати лише в бобишках поршня.

Поршнева група будь-якого двигуна складається з поршня, поршневих кілець, поршневого пальця. Залежно від особливостей конструкції вона включає додатково деталі фіксації пальця від осьових переміщень і деталі системи охолодження поршня.

поршень

Поршень - найважливіша і одна з найбільш напружених деталей двигуна. Він є однією з деталей, що утворюють камеру згоряння двигуна, забезпечує її герметичність, передає силу тиску газів шатуну; в двотактних двигунах поршень виконує також функції розподільного пристрою, керуючи відкриттям впускних і випускних вікон в циліндрі.

Поршень має головку з днищем, спідницю, канавки для поршневих кілець і бобишки для установки поршневого пальця. На поршень діють високі механічні (тиск газів, сили інерції) і теплові навантаження. Бічна поверхня поршня схильна до зносу при русі по поверхні циліндра. В результаті тертя поршневих кілець і бічній поверхні об стінку циліндра поршень нагрівається додатково. З огляду на високі температури поверхні днища поршня знижуються допустимі напруги його матеріалу, що може у виняткових випадках привести до утворення тріщин. Перегрів зони розташування поршневих кілець порушує їх нормальну роботу і веде до збільшення витрати палива, масла і зносу канавок, а також інших неприємних наслідків.

Поршень встановлюють в циліндрі двигуна з зазором, проте перегрів поршня може викликати задираки на бічній поверхні і навіть заклинювання поршня в циліндрі. Для зменшення сил інерції, що виникають внаслідок зворотно-посту-пательня руху поршня, його маса повинна бути якомога меншою, що досягається в першу чергу застосуванням алюмінієвих сплавів для виготовлення поршнів. Однак в форсованих за величиною середнього ефективного тиску двигунах, коли міцність алюмінієвих сплавів виявляється недостатньою, застосовують чавунні, сталеві і часто складові конструкції поршнів.

По конструкції поршні значно різняться в залежності від типу і призначення двигуна, на якому вони застосовуються. Поршні двигунів з примусовим займанням, зокрема карбюраторних, відрізняються мінімальною товщиною стінок, що при використанні в якості матеріалів виключно легких сплавів забезпечує легкість конструкції. Поршні таких двигунів мають, як правило, плоске днище.

Для зменшення зазору між поршнем і циліндром і усунення при цьому небезпеки заклинювання спідницю поршнів карбюраторних двигунів часто роблять розрізний. Вона має в поперечному перерізі овальну форму, велика вісь перпендикулярна осі поршневого пальця, встановленого в бобишках 3. При роботі двигуна поршень, нагріваючись, розширюється так, що форма спідниці наближається до циліндричної.

Поршні автомобільних і тракторних дизелів масивніші, що пов'язано з великими механічними і тепловими навантаженнями, що діють в дизелях. Форма днища може бути різною і залежить від прийнятого типу камери згоряння.

На рис. 1, б показаний поршень автомобільного дизеля з полуразделенной камерою (штриховий прямий показаний застосовуваний варіант камери). Спідниці поршнів дизелів виконують також овальної форми і часто профилируют по висоті. На відміну від поршнів карбюраторних двигунів поршні дизелів не мають розрізів.

Мал. 1. Поршні: а - автомобільного двигуна з примусовим займанням; б - автомобільного дизеля з полураздельной камерою; в - чотиритактного тепловозного дизеля; г - суднового дизеля з клапанно-щілинним схемою газообміну; д охолоджуваний з підведенням рідини за допомогою телескопічного механізму; 1 - днище; 2 - спідниця; 3 - бобишка; 4 - вставка; 5 - корпус; 6 - головка; 7 - канал; 8 - трубка; 9 - шпилька; 10 - кільцевий паз для виїмки поршня; 11 - телескопічний механізм

Для зниження температур головки поршня і зони першого компресійного кільця внутрішня поверхня днища може охолоджуватися струменем масла, яке б знизу через шатун або, що більш ефективно, через спеціальну нерухому форсунку, встановлену в картері. Такий спосіб подачі масла доцільний в двигунах з підвищеною (орієнтовно і\u003e 2000 об / хв) частотою обертання колінчастого вала.

Для підвищення терміну служби поршні з легких сплавів багатьох двигунів мають залиту вставку під перше компресійне кільце. Іноді вставку виконують під два верхніх кільця з міцного зносостійкого матеріалу, що забезпечує стабільність розмірів поршневих канавок в експлуатації.

Поршні тепловозних і середньооборотних двигунів працюють в дуже важких умовах в зв'язку з високим форсуванням двигунів по середньому ефективному тиску і підвищеними в порівнянні з автомобільними двигунами розмірами поршнів. Тому часто застосовують складові конструкції поршнів з масляним охолодженням (рис. 1, в). У цьому випадку корпус поршня (Тронка) виконують з алюмінієвого сплаву (іноді з чавуну), а теплонапружених головку з легованої сталі. Обидві деталі з'єднують шпильками, встановленими в голівці. Поршень охолоджується маслом, що подається через шатун в центральну частину порожнини охолодження, з якої масло перетікає по каналах до краю головки, а потім по трубці 8 зливається в картер.

Сталеві (іноді чавунні) поршні крейцкопфних малооборотних двотактних дизелів відрізняються підвищеною товщиною стінок. На рис. 1, г представлений поршень суднового дизеля з клапанно-ще-лівої схемою газообміну.

Поршні сучасних малооборотних двигунів характеризуються високою тепловою напруженістю і тому для забезпечення довговічної роботи завжди охолоджуються. Для підведення охолоджуючої рідини до поршня в крейцкопфних двигунах використовують телескопічний механізм (рис. 1, д). При цьому в останні роки в цих двигунах поряд з масляним все ширше застосовують водяне охолодження поршнів, що збільшує кількість відводиться теплоти від головки поршня і істотно знижує її температуру. У конструкції крейцкопфних двигунів передбачаються заходи, завдяки яким масляна порожнину захищена від попадання в неї води, що охолоджує. Поршні тронкових двигунів охолоджуються тільки маслом.

Поршневі кільця

Поршневі кільця ущільнюють порожнину камери згоряння, перешкоджаючи проникненню продуктів згоряння в порожнину картера і масла в камеру згоряння, що необхідно для зменшення витрати масла на чад. Відповідно до цього кільця ділять на компресійні (верхні) і маслос'емниє (нижні). Для здійснення монтажу на поршень кільця роблять розрізними з прямим або косим розрізом. Через кільця від поршня під втулку циліндра відводиться значна кількість теплоти.

Мал. 2. Комплект поршневих кілець автомобільного двигуна

На рис. 2 представлений комплект поршневих кілець автомобільного двигуна з примусовим запалюванням: два верхніх кільця є компресійними, а нижні - маслос'емниє. Дизелі мають більше число кілець, оскільки тиск газу в циліндрі у них вище.

Компресійні кільця працюють у важких умовах, що визначаються високою температурою, Великими швидкостями зміни тиску газу і прискореннями при русі кілець. При цьому необхідна тривала працездатність кільцевого ущільнення.

Ущільнення здійснюється завдяки притиснення кільця до стінки циліндра силами пружності кільця і \u200b\u200bтиску газів. У момент спалаху при положенні поршня у ВМТ тиск в канавці першого кільця близько до тиску в циліндрі, а в канавці другого кільця становить лише близько 50% цієї величини. Тиск за останнім кільцем істотно менше, воно порівнянно з тиском в картері двигуна. Зважаючи на значний тиску кілець на стінки циліндра більша частина роботи тертя в двигуні (до 50%, а іноді 60%) припадає на кільця, тому притискати кільця надмірно великим зусиллям не можна. Температура поршня в зоні розташування кілець не повинна перевищувати 200 ... 220 ° С за умовами збереження технічних властивостей масла.

За конструкцією компресійні кільця розрізняються формою поперечного перерізу і геометрією їх робочої поверхні. На рис. 4, а представлені деякі з вживаних в даний час типів компресійних кілець. З підвищенням рівня форсування добре зарекомендували себе трапецієподібні кільця, які менш схильні до закоксовування в порівнянні з прямокутними кільцями. Для підвищення зносостійкості робочу поверхню кільця покривають шаром хрому, поверх якого іноді наносять додатковий тонкий шар молібдену - зносостійке покриття.

Маслос'емниє кільця служать для видалення зайвого мастильного матеріалу з робочої поверхні втулки циліндра і перешкоджають, таким чином, потрапляння масла в камеру згоряння. Для нормальної роботи сполучення кільце - циліндр достатня товщина шару мастильного матеріалу складає соті частки міліметра. Надлишок масла вичавлюється в камеру згоряння, що призводить до на-гарообразованію, закоксовування верхніх поршневих кілець і перевитрати масла. Існує кілька пояснень шляхів проникнення масла в камеру згоряння. Одне з них пов'язує процес перенесення масла по стінках поршня і циліндра з насосним ефектом, створюваним компресійними кільцями і що полягає у витісненні масла через радіальний зазор між циліндром і перемичками кільцевих канавок при переміщенні кілець в канавках.

Маслос'емниє кільця (рис. 4, б) виконують скребковими, коробчатого типу і, а також складовими (з кількох елементів). Для відводу знятого з циліндра масла в стінці поршня просвердлюють радіальні (іноді похилі) отвори.

Мал. 3. Схема уплотіітельіого дії компресійних кілець

Основним матеріалом для виготовлення кілець служить сірий перлітний чавун з легуючими добавками. Верхні кільця форсованих двигунів іноді роблять сталевими.

У тронкових кривошипно-шатунного механізму поршень з'єднаний з верхньою поршневий головкою шатуна за допомогою пальця, розташованого в розточеннях бобишек поршня. Палець сприймає змінні за величиною механічні навантаження від сил тиску газу на поршень і інерційних сил. Внаслідок тертя палець схильний до зносу, що обумовлює необхідність ретельної обробки його зовнішньої поверхні і додання поверхневому шару металу високої твердості шляхом термообробки. Пальці виконують зі сталі.

Мал. 4. Типи поршневих кілець: а - компресійні; б - маслознімні; 1 - прямокутне; 2 - трапециевидное; 3 - з зносостійким покриттям; 4 - скребковий; 5 і 7 - коробчатого типу; 6 - складене

Мал. 5. Поршневі пальці плаваючого типу

В даний час найбільшого поширення набули конструкції з плаваючим пальцем; при цьому можливий вільний проворачивание останнього як в головцішатуна, так і в бобишках поршня, що сприяє більш рівномірному зносу пальця. Від осьового переміщення палець фіксується пружинними стопорними кільцями або спеціальними обмежувачами з м'якого металу - грибками. Застосовується і фіксування пальця в головцішатуна або в бобишках поршня. Останнє використовується в конструкціях поршня з підведенням масла на охолодження головки поршня через порожнину поршневого пальця.

До атегорія: - Пристрій автомобіля