С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Назначение и устройство поршня

Назначение и устройство поршня


Поршни двигателя: устройство, назначение, размеры

Несмотря на растущую популярность электромобилей, двигатель внутреннего сгорания все же является основным видом автомобильного двигателя. Данный агрегат имеет аббревиатуру ДВС, и представляет собой тепловую машину, что преобразует энергию сгорания топлива в механическую работу. Основная составляющая ДВС – это кривошипно-шатунный механизм. Он включает в себя коленчатый вал, вкладыши, шатуны, а также поршни. О последних мы сегодня и поговорим.

Характеристика

Что это за элемент? Поршень – основная составляющая кривошипно-шатунного механизма, которая выполняет сразу несколько функций:

  • Воспринимает давление газов.
  • Передает усилия на шатун.
  • Герметизирует камеру сгорания.
  • Отводит тепло при сгорании топлива.

Материал

Стоит отметить, что данный элемент подвергается экстремальным нагрузкам, и работает под высоким давлением и температурой. Ввиду этого используются особые материалы для изготовления поршней двигателя. Чтобы элемент не плавился от высоких температур и не деформировался от ударных толчков, его изготавливают из алюминиевого сплава. В редких случаях поршни двигателя делают из стали. Изготавливается данный элемент двумя методами – путем штампования (кованые поршни) или литья под давлением. Последний способ применяется в 90 процентах случаев.

Устройство

Конструкция поршня двигателя предполагает наличие взаимосвязанных элементов. К ним относятся:

  • головка;
  • поршневой палец;
  • бобышки;
  • стопорные кольца;
  • поршневая головка шатуна;
  • стальная вставка;
  • юбка поршня;
  • компрессионные и маслосъемные кольца.

Форма

Поршень являет собой цельный элемент, условно разделенный на две части. Это юбка и днище (головка) поршня. Форма и конструкция его повторяет саму камеру сгорания. Также отметим, что на бензиновых двигателях поршень имеет практически плоскую поверхность головки. В редких случаях на днище могут присутствовать канавки для полного открытия клапанов (это так называемые безвтыковые поршни). Зачастую такие применяются на ВАЗах («Приора», «Калина», «Гранта» и так далее). На большинстве бензиновых иномарок днище поршня имеет абсолютно ровную поверхность.

Если говорить о дизельных двигателях, здесь конструкция немного иная. В таких моторах используются поршни с камерой сгорания определенной формы. Благодаря ей обеспечивается лучшее смесеобразования (за счет хорошего завихрения). На таких поршнях форма днища не бывает плоской. Но вне зависимости от того, дизельный это или бензиновый мотор, на поршне всегда есть канавки для установки колец. Сама юбка имеет конусо- или бочкообразную форму. Это сделано для того, чтобы компенсировать расширение поршня при нагреве. Отметим, что на поверхность юбки дополнительно наносится слой графита или дисульфида молибдена. Эти компоненты выполняют роль антифрикционного материала. Также в юбке есть отверстия для крепления поршневого пальца. Их еще называют бобышками.

Охлаждение

Ранее мы сказали, что поршень цилиндра двигателя подвергается экстремальным нагрузкам. В частности, днище и юбка терпят высокие температурные нагрузки. Чтобы материал не перегревался, обеспечивается масляное охлаждение. Это может быть:

  • Масляный туман в цилиндре.
  • Циркуляция смазки по змеевику головки поршня.
  • Разбрызгивание масла через форсунку, канал в районе колец или специальное отверстие в шатуне.

Разбрызгивается жидкость под давлением. Оно может достигать четырех атмосфер, в зависимости от оборотов двигателя. Таким образом, моторное масло выполняет не только функцию смазывания, но и теплоотвода.

Кольца

На поршни данные элементы устанавливаются всегда. Их главная задача – обеспечить плотное соединение между поршнем и стенками камеры сгорания двигателя. Кольца изготавливаются из особых марок чугуна. Стоит отметить, что данные элементы являются основным источником трения в силовой установке.

Потери могут достигать до 25 процентов от всех механических нагрузок в ДВС. Расположение колец и их число может быть разным. Но в 90 процентах случаев используется такая схема: два компрессионных и одно маслосъемное кольцо. Первые служат для исключения прорыва газов из камеры в картер мотора при воспламенении смеси и рабочем такте двигателя.

Первое компрессионное кольцо имеет трапециевидную форму. Второе – коническую с небольшим подрезом. В маслосъемных же имеется пружинный расширитель и дренажные отверстия. Отметим, что на дизельных двигателях устанавливается металлическая вставка, что способствует реализации максимальной степени сжатия.

И если компрессионное кольцо служит, чтобы препятствовать прорыву газов, то маслосъемное обеспечивает удаление масла с поверхности стенок цилиндров ДВС. Это исключает попадание смазки в камеру сгорания. Но на автомобилях с большим пробегом кольца не обеспечивают такого уплотнения, и часть смазки просачивается в камеру. Как результат – повышение расхода масла и характерный сизый дым из выхлопной трубы.

Крепление

Как соединяется поршень двигателя с шатуном? Крепится он при помощи стального пальца трубчатой формы. Обычно на современных ДВС используется плавающий палец. Он может проворачиваться в поршневой головке и бобышках при работе двигателя, а чтобы исключить смещение, элемент фиксируется с двух сторон стопорными кольцами.

Жесткое крепление концов пальца применяется очень редко. Конструкция, включающая в себя поршень, палец и кольца, имеет название «поршневая группа». В свою очередь, она является составной частью кривошипа.

Поршни ВАЗ-2110: технические характеристики

Напоследок приведем данные о поршнях автомобиля ВАЗ десятого семейства. Эти элементы имеют плоскую поверхность днища и изготавливаются из алюминия. Нормальный диаметр составляет 82 миллиметра. Ремонтный размер – на 0,4 миллиметра выше. Отметим, что таких размеров два. Второй ремонтный имеет диаметр в 82,8 миллиметра. Размер жарового пояса – 7,5 миллиметров. Диаметр поршневого пальца – 22 миллиметра. Объем выборок в поршне – 11,8 кубических сантиметров. Компрессионная высота – 37,9 миллиметра.

И так, мы выяснили, что такое поршень, как он устроен, из чего изготавливается.

Похожие материалы:

Назначение: устройство деталей шатунно-поршневой группы

В шатунно-поршневую группу входит поршень, палец, поршневые кольца и шатун. В чем заключается назначение устройство деталей шатунно-поршневой группы, можно узнать из этой статьи.

Поршень

В двухтактном двигателе поршень играет роль золотника. Движения его не равномерные. Материал, из которого изготавливают поршень – это алюминиевый сплав или легированный чугун, который используется в низко-оборотных двигателях.

Требования к поршням:

  • Малое значение коэффициента линейного расширения
  • При нагреве незначительное снижение прочности

Устройство поршня

Особенности геометрии поршня в том, что диаметр головки меньше диаметра юбки, а юбка имеет конусно – эллиптическую,  или эллиптическую форму.

Особенности конструкций элементов поршня:

Днище внутри имеет ребра жесткости. Форма днища для М – 412 плоская или выпуклая, для дизеля выпуклая, а для двухтактных дизелей  — с козырьком.

Головка поршня может иметь вставки из чугуна. В головке могут быть отверстия для масло-съемных колец. Бывает, в верхней части головки делают канавку, чтобы улучшить тепло-отвод от днища к верхнему кольцу.

Юбка поршня. Для уменьшения вероятности заклинивания поршня, на юбке делаются вертикальные разрезы, кроме ДВС с малым диаметром. Величина эллиптичности юбки 0,15- 0,29 мм, а величина конусности 0,02 – 0,04 мм.

Бобышки

Если смотреть со стороны радиатора, бобышки выполнены со смещением влево. Внутри бобышки делается отверстие с канавками для стопорных колец.

Установка поршня в цилиндр: поршни должны быть равного веса, разрез на юбке поршня ставится по левую сторону АТС.

Поршневые кольца

Число поршневых колец зависит от типа ДВС и от угловой скорости коленчатого вала. Диаметр кольца больше диаметра поршня, но кольцо устанавливается в поршне, благодаря упругим свойствам и зазору в замке, который должен составлять 0,15 – 0,55 мм.

Для повышения износостойкости колец  выполняется хромировка или обработка молибденом. Также перспективным является изготовление колец в виде литой пружины из стали, или в виде набора колец из стали.

Поршневые кольца обеспечивают шарнирное соединение поршня. Конструкция поршневых пальцев – это полая трубка, которая делается из стали.

При осевом смещении пальцы стопорятся кольцами. Из-за разницы температурного расширения поршня и пальцев, возможен стук в двигателе, т.к. возникает зазор. Поэтому, чтобы это избежать, необходимо поршень нагреть до 70- 80 градусов перед запрессовкой.

Масло-съемные кольца

Масло в цилиндр попадает из-за разности давлений в цилиндре и картере в момент впуска. Масло-съемные кольца изготавливают из чугуна и стали.

Конструкция:

Преимущества составных колец  в приспособленности к искаженной форме цилиндра при износе. При установке масло-съемное кольцо должно иметь зазор между кольцом и наковкой по высоте < 0.08 мм, встык 0,2 — 0,5 мм, а замки соседних колец должны быть смещены на угол 180 градусов.

Шатун

Шатун соединяет поршень с коленчатым валом. Состоит шатун из верхней и нижней головки, и стержня. Разъем нижней шатунной головки называется крышкой. Крышки с разных шатунов не взаимозаменяемы.

Коленчатый вал

Коленчатый вал служит для передачи усилия от поршня к трансмиссии. Основные элементы коленчатого вала – это  шатунные, коренные шейки, противовесы и щеки.

Полно-опорным называют коленчатый вал,  у которого  коренные шейки есть между каждыми шатунными шейками. В задней части коленчатого вала ставится фланец крепления маховика, а в передней выделяют носок.

Щеками называются места перехода от коренной шейки к шейке шатунной.

Противовесы на коленчатом вале устанавливают для улучшения динамических качеств.

Внутри шатунной шейки находится полость для очистки масла. У многих двигателей на носке коленчатого вала выполнена резьба для установки храповика. Шестерня привода распределительного вала устанавливается на переднем конце коленчатого вала.

Маховик

Маховик служит для накапливания энергии, которая необходима для совершения  вспомогательных тактов и для уравновешивания работы ДВС. Маховик крепится к задней части коленчатого вала в определенном положении. Для запуска двигателя от электростартера, на маховике выполняется зубчатый венец. А также маховик является частью механизма сцепления.

Устройство Автомобиля - Билет№14(часть1)

1.       Назначение, устройство поршня, поршневых колец, поршнего пальца, шатуна, коленчатого вала.

Поршень воспринимает давление газов в цилиндре во время рабочего хода и выполняет вспомогательные такты (впуск, сжатие и выпуск).

УСТРОЙСТВО ПОРШНЯ

1.     Днище

2.     Юбка

3.     Бобышки

4.     Проточки под кольца

5.     Отверстия для отвода масла от маслосъёмного кольца

6.     Отверстие под поршневой палец

7.     Тепловая прорезь (на некоторых поршнях)

8.     Камера сгорания (если она выполнена в поршне)

9.     Метки размерной группы

10.  Метка направления (для установки поршня)

Поршневые кольца двигателя предназначены для предотвращения утечки газа через тепловой зазор, который должен быть оставлен между цилиндром и поршнем для обеспечения свободного хода.

 

Поршневой палец служит для шарнирного, подвижного, соединения поршня с шатуном.

Он выполнен в виде пустотелого цилиндра.

Шатун предназначен для передачи усилия от поршня к коленчатому валу, при основном такте (рабочий ход), и для передачи усилия от коленчатого вала поршню при вспомогательных тактах.

Устройство:

1.     Верхняя головка шатуна

2.     Нижняя головка шатуна

3.     Шейка шатуна

4.     Подшипник скольжения (втулка)

5.     Болты

6.     Крышка шатуна

В верхнюю головку стального шатуна запрессовывается бронзовая втулка — подшипник скольжения (4). В верхней точке шатуна имеется отверстие, по которому подается смазка, для смазки пары палец — шатун. В некоторых мощных дизелях смазка пальца происходит через канал в шейке, который соединяет смазывающую полость нижней головки шатуна с верхней. Шейка шатуна (3) имеет двутавровое сечение, благодаря которому снижается масса шатуна без уменьшения прочности шейки. Нижняя головка разъемная для установки шатуна на коленчатый вал. Устанавливается шатун на колечатый вал через подшипники скольжения вкладыши. На некоторых двигателях через подшипники качения.

Коленчатый вал предназначен для передачи усилия от шатуна на трансмиссию, преобразования сложного движения шатуна во вращательное. А также обеспечивает движение поршней во вспомогательных тактах. Устройство:

1.     Коренные шейки

2.     Шатунные шейки

3.     Противовесы

4.     Щечки

5.     Хвостовик

6.     Фланец (для установки маховика)

7.     Каналы для подвода масла

8.     Грязевые камеры

9.     Полукольца

Коренные шейки крепится к картеру двигателя, они являются опорными. На шатунные шейки устанавливаются шатуны. Для устранения дисбаланса от вращения неуравновешенных масс шатуна и шатунных шеек с противоположной стороны установлены противовесы. Через каналы к шейкам подается масло из системы смазки. Грязевые камеры (8) улавливают продукты износа, за счет центробежных сил. Полукольца (9) фиксируют коленчатый вал от осевых перемещений. Щечки соединяют коренные и шатунные шейки. На хвостовик (5) устанавливают шестерни шкивы для привода различных механизмов и систем

2.       Устройство и работа привода сцепления, его регулировка.

Сцепление предназначено для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения при переключении передач, а также предохранения элементов трансмиссии от перегрузок. Сцепление автомобиля располагается между двигателем и коробкой передач

Однодисковое сцепление имеет следующее устройство:

·         маховик;

·         картер сцепления;

·         нажимной диск;

·         ведомый диск;

·         диафрагменная пружина;

·         подшипник выключения сцепления;

·         муфта выключения;

·         вилка сцепления.

Маховик устанавливается на коленчатом вале двигателя. Он выполняет роль ведущего диска. На современных автомобилях применяется, как правило двухмассовый маховик. 

В картере сцепления размещаются конструктивные элементы сцепления. Картер сцепления крепиться болтами к двигателю

Нажимной диск (обиходное название - корзина сцепления) прижимает ведомый диск к маховику и при необходимости освобождает его от давления. Он оснащен диафрагменной пружиной. 

Диафрагменная пружина представляет собой металлические упругие лепестки, закрепленные по окружности нажимного диска.

Ведомый диск располагается между маховиком и нажимным диском. Ступица ведомого диска соединяется шлицами с первичным валом коробки передач и может перемещаться по ним. На ведомом диске с двух сторон установлены фрикционные накладки. Для обеспечения плавности включения сцепления в ступице ведомого диска размещены демпферные пружины.

Подшипник выключения сцепления (обиходное название выжимной подшипник) воздействует на лепестки диафрагменной пружины. Подшипник располагается на муфте выключения.

Перемещение муфты с подшипником обеспечивает вилка сцепления

Принцип работы сцепления

Однодисковое сухое сцепление постоянно включено.

При нажатии на педаль сцепления привод сцепления перемещает вилку сцепления, которая воздействует на подшипник сцепления. Подшипник нажимает на лепестки диафрагменной пружины нажимного диска. Лепестки диафрагменной пружины отводят нажимной диск от ведомого диска. Передача крутящего момента от двигателя к коробке передач прекращается.

При отпускании педали сцепления диафрагменная пружина приводит нажимной диск в контакт с ведомым диском и через него в контакт с маховиком. Крутящий момент за счет сил трения передается от двигателя к коробке передач.

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости