Шпг что это


Маневровые локомотивы

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.

Поршни дизеля ПД1М (рис. 10) представляют собой цельную отливку из алюминиевого сплава (силумина), коэффициент теплопроводности которого в 4,25 раза больше, а плотность в 2,75 раза меньше, чем у чугуна. Использование материала с высокой теплопроводностью позволило не применять специальное охлаждение поршня. Благодаря большому заряду свежего воздуха, подаваемого в цилиндры дизеля, головки поршней сверху хорошо охлаждаются воздухом, а снизу - брызгами масла при работе дизеля.

Головка поршня выполнена толстостенной с плавным переходом к цилиндрической поверхности. Торец имеет вогнутую поверхность с четырьмя вырезами для размещения головок клапанов при нахождении поршня в верхнем положении. Вогнутая форма поверхности днища способствует лучшему смешиванию распыленного топлива с воздухом и лучшему его сгоранию.

На головке и юбке поршня проточены канавки для размещения уплотнительных и маслосъемных колец. В канавках под маслосъемные кольца просверлены отверстия для стекания масла, снятого со стенок цилиндра кольцами.

В бобышках поршня расположен поршневой палец 4, удерживаемый от осевых перемещений заглушками 5, установленными в отверстиях с натягом.

Поршневые пальцы служат для соединения верхних головок шатунов с поршнями. Они изготовлены из высоколегированных хромоникелевых сталей. Наружная поверхность пальцев цементируется (науглероживается) на глубину 1,2 1,5 мм, шлифуется и полируется. По способу закреп ления в поршне пальцы выполняют неподвижными и плавающими.

Пальцы плавающего типа имеют осевой зазор в соединении с поршнем и смазываются через головки шатунов. У дизеля внутри пальца встав-

Рис. 10. Поршень дизеля ПД1М:

1 - втулка цилиндра; 2, 5 - маслосъемные кольца; 3 - заглушка; 4 - поршневой палец; 6,7 - компрессионные кольца; 8 - поршень лена втулка, развальцованная по концам. Таким образом, между телом пальца и втулкой образуется камера, куда по четырем отверстиям в середине пальца масло поступает из кольцевой канавки втулки головки шатуна. Из камеры масло вытекает на поверхность пальца по восьми отверстиям, расположенным по его концам, а затем масло стекает в картер через прорези в заглушках и по каналам в юбке поршня.

Для обеспечения надежного уплотнения поршня в цилиндре на поршне устанавливают четыре уплотнительных компрессионных колыщ 6, 7, а для регулирования подачи масла к трущимся поверхностям втулки цилиндра-три маслосъемных кольца (одно маслосъемное кольцо расположено в верхней части поршня, а два - в нижней). Весь комплект колец служит для уплотнения надпоршневого пространства и ограничения потерь масла «на угар». От конструктивно-технологических особенностей поршневых колец, а также от состояния их в эксплуатации экономичность дизелей по расходу масла может меняться в 5-10 раз. Кольца поршней дизеля изготавливают из высокопрочного легированного чугуна. Трапецеидальные кольца поршней покрыты пористым хромом, что повышает срок службы в 3-4 раза и уменьшает износ цилиндровых втулок. Пара колец прямоугольного сечения с коническим скосом для улучшения приработки покрыта тонким слоем полуды.

Кольца (рис. 11) ставят в канавки поршней с определенным зазором; при этом малый зазор может привести к заеданию кольца в канавке и ухудшению его уплотнительных свойств, а увеличенный - повышает насосное действие колец. Для снятия и установки поршневых колец применяют специальное приспособление (рис. 12).

Трапециевидная форма канавок поршня усиливает перемычку между соседними канавками и уменьшает нагар в канавках за счет самоочистки. Форма второй пары уплотнительных колец (рис. 11, а) поршня дизеля - прямоугольная с коническим скосом - обеспечивает повышенное давление за счет узкой цилиндрической поверхности и хороший контакт со стенками цилиндров. Маслосъемные кольца (рис. 11, б) имеют узкую опорную поверхность и большую упругость для создания высокого давления на стенку. Наиболее эффективны коробчатые кольца с двойной скребковой поверхностью, устанавливаемые на поршнях дизелей. У этих колец по периметру канавки профрезированьг двенадцать радиальных сквозных

Рис. 11. Поршневые кольца дизеля ПД1М:

1 - уплотнительное (компрессионное); 2 - маслосъемное пазов. Таким образом, кольцо состоит как бы из двух частей - верхней и нижней, соединенных узкими перегородками, обе части кольца имеют конусный срез в одну сторону, что дает возможность маслосъемному кольцу при движении поршня вверх скользить по маслу, а при движении вниз острыми кромками соскабливать масло со стенок цилиндров.

Поршни с шатунами из блока цилиндров вынимают и разбирают. Поршни после очистки должны иметь белую матовую поверхность. Очищать поршни стальными скребками и шаберами запрещается. Наиболее характерными повреждениями поршня являются: износ ручьев под поршневые кольца, направляющей части поршня, отверстий под поршневой палец, излом перемычек между ручьями.

Трещины в ручьях и перемычках между ними в бобышках поршня допускается устранять газовой или аргонно-дуговой сваркой. Наплавлять

Рис. 12. Приспособления для снятия и установки поршневых колец {а) и стопорного кольца (б) поршня направляющую часть поршня запрещается. Износ первых двух ручьев для компрессионных колец трапецеидальной формы определяют по утопанню нового поршневого кольца в ручье с помощью индикаторного приспособления (рис. 13). Износ прямоугольных ручьев определяют по зазору между ручьем и новым кольцом, измеренному с помощью щупа. Разработанные ручьи поршня протачиваютя под ремонтный размер. Допускается устанавливать на дизеле поршни, имеющие риски на направляющей части глубиной до 1 мм, общей площадью не более 50 мм2. Общее количество натиров длиной не более 25 мм не должно быть более 5 шт.

Трещины и раковины в кольцах не допускаются. Зазоры в стыке кольца и между ручьем и кольцом, а также износ маслосрезывающей кромки измеряют. Разрешается доводить высоту кромок маслосрезывающих колец до чертежного размера проточкой на станке при условии, что упругость кольца после этого будет в допускаемых пределах. Трапецеидальные кольца заменяют независимо от состояния.

Поршневые пальцы, имеющие овальность более допускаемых размеров, восстанавливают до чертежного размера хромированием или методом осадки. Чистота и размеры обработанной поверхности поршневого пальца должны соответствовать чертежу на новый палец. Поверхность пальца должна быть отполирована; граненость и следы шли-

Рис. 13. Индикаторное приспособление для измерения утопання трапецеидального кольца в ручье поршня дизеля ПД1М:

1 - корпус приспособления; 2 - поршень; 3 - индикатор фовки не допускаются. Разрешается оставлять волосовины (риски) на цементированном слое поршневого пальца.

Шатуны передают усилия, действующие на поршни, шатунным шейкам коленчатого вала дизеля. Они испытывают большие динамические усилия. Изготавливают шатуны из высококачественной легированной стали штамповкой. Шатун дизеля ПД1М (рис. 14) представляет собой фа сонный стержень двутаврового сечения с верхней и нижней разъемной головками. Крышка шатуна 8 крепится к стержню шатунными болтами 4 из хромоникелевой стали. В средней части болты имеют пояски для центровки шатуна и крышки. Поверхность болтов должна быть полированной без каких-либо концентраторов напряжений. Головки болтов - круглые с лысками для удержания от проворачивания при затяжке.

Рис. 14. Шатун дизеля ПД1М:

1 - стержень шатуна; 2 - втулка верхней головки шатуна; 3, 9 - вкладыши подшипников; 4 - шатунный болт; 5 - контрольный штифт; 6 - гайка; 7 - штифт; 8 - крышка шатуна; а - верхняя головка шатуна; б - канал для смазывания; в - нижняя головка шатуна

В верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая втулка 2, служащая подшипником для поршневого пальца. По всей поверхности втулки прорезаны наклонные канавки, служащие для равномерного распределения масла по поверхности пальца, в средней части втулки расположена кольцевая канавка и отверстия для подвода масла.

Шатунный подшипник нижней головки шатуна состоит из двух взаимозаменяемых бронзовых вкладышей, залитых слоем баббита толщиной 0,5-0,7 мм и удерживаемых от осевого смещения буртами. От проворачивания вкладыши фиксируются штифтом 8, устанавливаемым в отверстие нижней половинки подшипника. Отверстие в верхнем вкладыше служит для прохода смазки к шейке вала. Около стыков вкладышей с одной и другой стороны выфрезерованы холодильники для создания масляного клина. Вкладыш, устанавливаемый в расточку корпуса шатуна, является наиболее нагруженным и называется рабочим бескана-вочным вкладышем. Его внутренняя поверхность не имеет канавки.

Вкладыш, располагающийся в крышке шатуна, имеет кольцевую канавку и называется нерабочим канавочным вкладышем. В центре канавки просверлено отверстие.

Неисправностями шатуна являются трещины, овальность и конусность отверстия нижней головки шатуна. Овальность нижней головки шатуна измеряют только при затянутых шатунных болтах по меткам. Шатун, имеющий овальность отверстия нижней головки более 0,2 мм (против чертежного размера), заменяют.

Зазор между поршневым пальцем и втулкой верхней головки шатуна измеряют щупом. Втулку, имеющую предельный износ или ослабление в посадке, заменяют. Разрешается восстанавливать втулки путем омеднения или методом осадки. В случае заклинивания или задира поршня в цилиндре, разрушения вкладышей шатунного подшипника измеряют величину скручивания и непараллельности осей отверстий нижней и верхней головок шатуна. Шатуны, имеющие скручивание или непараллель-ность осей отверстий, разрешается править горячим способом.

Шатунные болты проверяют дефектоскопом. Болты, имеющие трещины в любой части, а также изъяны в резьбовой части (срыв ниток, вытянутость, неправильный профиль, дробленность, заусенцы, риски), заменяют. Производить сварочные работы на болтах или проточку болтов до размеров менее чертежных запрещается.

При комплектовании шатунно-поршневой группы для уравновешивания вращающихся масс детали подбирают с таким расчетом, чтобы масса поршня на дизеле отличалась от другого не более чем на 200 г, а комплекта поршня с шатуном - не более чем на 450 г. Массу поршня подгоняют путем удаления металла с его нижней торцевой поверхности, а массу комплекта регулируют подбором шатуна необходимой массы или снятия металла в местах, указанных на чертеже.

При сборке деталей шатунно-поршневой группы должны соблюдаться следующие требования:

• детали должны быть тщательно промыты в эмульсии с применением ПАВ и продуты сжатым воздухом. Допускается окунание в керосин. Проверяется чистота отверстия в шатуне и маслоотводящих отверстий в поршне;

• заглушки поршневого пальца не должны выступать над поверхностью поршня, овальность направляющей части поршня до и после запрессовки заглушек не должна изменяться более чем на 0,08 мм;

• линейная величина камеры сжатия должна проверяться при каждой выемке поршня из цилиндра на плановых ремонтах тепловоза или смене поршня, шатуна, цилиндровой крышки или втулки при неплановых. Линейная величина камеры сжатия должна быть в пределах допускаемых размеров, при этом разномерность этой величины на одном дизеле допускается не более 0,6 мм, а ее регулировка производится за счет съема металла с торца цилиндровой крышки;

• поршневые кольца должны устанавливаться на поршне при помощи приспособления, ограничивающего развод замка. Замки колец должны быть смещены на 120° друг относительно друга, при этом замки двух верхних колец не должны располагаться со стороны впускных клапанов; кольца должны свободно поворачиваться в ручьях поршня. Между ручьем поршня и кольцом должен быть зазор в пределах допускаемых размеров;

• поршни в сборе с шатуном перед опусканием в цилиндр дизеля необходимо продуть сжатым воздухом, поршень и поршневые кольца смазать тонким слоем дизельного масла;

• при ремонте деталей шатунно-поршневой группы запрещается менять местами поршни по цилиндрам на одном дизеле.

⇐Подшипники коленчатого вала | Тепловоз ТЭМ2. Конструкция и ремонт | Крышка цилиндра⇒

www.myswitcher.ru

Шатунно-поршневая группа

Категория:

   Автомобили и трактора

--

Шатунно-поршневая группа

В шатунно-поршневую группу входят поршень, поршневые кольца, поршневой палец и шатун.

Поршень служит для восприятия давления газов при такте расширения и передачи его через поршневой палец и шатун на коленчатый вал, а также обеспечивает выполнение вспомогательных тактов цикла — впуска, сжатия и выпуска. В двухтактных двигателях поршень, кроме того, служит золотником газораспределительного механизма.

Поршень работает в весьма тяжелых условиях. На него действуют силы от давления газов и инерционные силы, он подвергается также действию высоких температур. В соответствии с условиями работы материал поршня должен обладать прочностью и износостойкостью, быть легким, хорошо отводить тепло. Этим требованиям удовлетворяют алюминиевые сплавы.

-

Преимуществами поршней, изготовленных из алюминиевого сплава, по сравнению с чугунными, являются меньшая масса (примерно в 2,5 раза), более высокая( в 3—4 раза) теплопроводность, малая (на 30% меньше) теплопередача от газов к поршню. В связи с этим их температура ниже, чем поршней, выполненных из чугуна.

Вместе с тем поршни из алюминиевых сплавов вследствие высокого коэффициента линейного расширения необходимо выполнять с большими зазорами между стенками цилиндра и поршнем. Они обладают меньшим сопротивлением износу, значительным снижением прочности при нагреве. Для устранения последнего недостатка поршни из алюминиевых сплавов подвергают термической обработке (закалке и старению). Для лучшей приработки поршня к цилиндру поверхность поршней двигателей ЗИЛ-130, ГАЗ-бЗА и других покрывают тонким слоем (0,002—0,006 мм) олова.

Поршень (рис. 19) состоит из головки с днищем и канавок и для поршневых колец, направляющей части и бобышек.

Днища поршней четырехтактных карбюраторных двигателей (рис. 20, а. б, в) могут быть различной формы (плоские, вогнутые, выпуклые и др.). Форма определяется конструкцией камеры сгорания. Наибольшее распространение получили плоские днища (рис. 20, а) как наименее нагревающиеся во время работы двигателя и более простые в производстве Днища поршней некоторых двухтактных двигателей (рис. 20, г, д, е-имеют отражатели-дефлекторы для на) правления горючей смеси и выпуска отработавших газов. Днища поршней у дизельных двигателей имеют самые разнообразные формы (рис. 20, ж, з. и, к). Чтобы придать днищу поршня большую прочность, у последнего с внутренней стороны делают ребра жесткости.

Рис. 19. Конструкция поршня дизельного двигателя:

Головка поршня имеет утолщенные боковые стенки для размещения канавок поршневых колец. Верхние канавки (см. рис. 19) служат для установки компрессионных колец, нижние — для маслосъемных. В поясе канавок для маслосъемных колец сверлят ряд сквозных отверстий для отвода масла, снимаемого со стенок цилиндра. Количество поршневых колец зависит от давления газов в цилиндре двигателя и частоты вращения коленчатого вала. Обычно на поршнях карбюраторных двигателей устанавливают 2—4 кольца, а на поршнях дизельных двигателей 3—5 колец. В головку поршня двигателя ЗИЛ-130 залито чугунное кольцо, в котором прорезана канавка для верхнего (наиболее нагруженного) компрессионного кольца.

Направляющая часть поршня направляет его движение в цилиндре и передает боковое усилие стенкам цилиндра. Длина направляющей части зависит от величины бокового усилия и выбирается такой, чтобы получить допустимые удельные давления.

Неравномерность нагрева поршня по высоте и различное раширение отдельных его частей обусловило изготовление поршней с возрастающим диаметром от головки к направляющей части. Зазор между поршнем и цилиндром в верхней части поршня составляет 0,3—0,8 мм, а в нижней 0,05—0,8 мм. Для предотвращения заклинивания поршня при нагреве и появлении стуков при большом зазоре между поршнем и стенками цилиндра поршни из алюминиевых сплавов выполняют с разрезом П- или Т-образной формы или придают направляющей части поршня овальную форму. Размер вдоль оси пальца делается на 0,15—0,30 мм меньше размера в перпендикулярном направлении. Для уменьшения передачи тепла от головки поршня к направляющей части между ними прорезают горизонтальную канавку. У некоторых конструкций поршней (для уменьшения массы) нерабочая направляющая часть их вырезана. Вырезы обеспечивают проход противовесов при вращении коленчатого вала (ГАЗ-53А, КамАЭ-5320 и др.).

Бобышками называются приливы с внутренней стороны поршня, в отверстиях которых устанавливается поршневой палец, соединяющий поршень с шатуном. В некоторых автотракторных двигателях ось поршневого пальца смещают на 0,02—0,03/3 относительно оси поршня (D — диаметр поршня) в сторону более нагруженной поверхности поршня, что приводит к перераспределению давлений на стенку цилиндра по длине направляющей части и предотвращает стуки поршня при изменении направления его движения.

Комплект поршней подбирается как по размерам, так и по массе. Отклонение по массе поршней одного комплекта не должно превышать г. С этой целью внизу направляющей части делают утолщение (буртик), с которого при подгонке удаляют излишний металл.

Рис. 20. Формы днищ поршней

Поршневые кольца, как уже было сказано, бывают двух типов: компрессионные и маслосъемные.

Компрессионные кольца служат для предотвращения прорыва газов из цилиндра в картер двигателя и проникновения масла в камеру сгорания, а также для отвода тепла.

Маслосъемные кольца предназначены для снятия излишнего масла со стенок цилиндра.

Основное требование, предъявляемое к кольцам,— плотное прилегание к стенкам цилиндра и к стенкам канавок в поршне. Плотное (без просвета) прилегание колец к стенкам цилиндра достигается их упругостью. Компрессионные кольца, устанавливаемые в канавках поршня, прижимаются к зеркалу цилиндра также и давлением газов, проникающих за кольца, и благодаря наличию масляного слоя создают уплотнение полости цилиндра.

Вырез в поршневом кольце называется замком. Формы замков поршневых колец бывают разные, но наибольшее распространение получил прямой замок, как наиболее простой в производстве. Чтобы избежать заклинивания нагретого кольца в цилиндре, оно должно иметь в замке небольшой зазор (0,15— 0,45 мм в карбюраторном двигателе и 0,30—1,0 мм в дизельном).

Поршневые кольца устанавливаются так, чтобы замки были расположены дальше один от другого. Кольца двухтактных двигателей фиксируются от проворачивания, так как их стыки могут попасть в зону расположения впускных, продувочных или выпускных окон.

Поршневые кольца имеют несколько меньшую высоту, чем канавки поршня. Величина торцевого зазора по высоте составляет 0,16—0,20 мм.

В поперечном сечении компрессионные кольца имеют различную форму: косой срез на внутренней стороне (рис. 21, а, б), канавки на торцах колец (рис. 21, г, д) или кольцевые канавки (рис. 21, ж).

Поршневые кольца с косым срезом на внутренней стороне или с канавками на торцах при сжатии скручиваются и принимают коническую форму, в результате чего боковая поверхность кольца касается зеркала цилиндра не всей поверхностью, а лишь узкой кромкой. Этим ускоряется приработка колец к цилиндрам и уменьшается расход масла.

При применении колец с трапецеидальным сечением, которые получили широкое распространение на дизельных двигателях, предотвращается возможность их застревания в канавках поршня при значительном отложении нагара.

Рис. 21. Поршневые кольца:

Для уменьшения попадания масла в камеру сгорания, помимо компрессионных колец, устанавливаются одно или два маслосъемных кольца (рис. 21, в, е, з), которые изготовляются с отверстиями или профрезерованными щелями.

Маслосъемные кольца двигателей ЗИЛ и ЯМЗ комбинированные. Такое кольцо (рис.21, У) состоит из двух стальных кольцевых дисков и двух расширителей — осевого и радиального 3. Кольца изготовляются из серого чугуна, легированного чугуна и из стали.

Наиболее распространенным способом изготовления чугунных колец является индивидуальная отливка и механическая обработка с последующей вырезкой замка и в ряде случаев термообработка. Для повышения износоустойчивости и ускорения приработки рабочую поверхность колец покрывают слоем хрома толщиной в 0,1—0,1 мм. Хромируются, как правило, два верхних компрессионных кольца. Все нехромированные кольца обычно подвергаются электролитическому лужению (толщина слоя 0,005— 0,01 мм) или фосфатированию. Лужение и фосфатирование ускоряют приработку и повышают сопротивляемость к коррозии.

Рис. 22. Поршень и шатун: 1 и 2 — компрессионные кольца; 3 — маслосъемные кольца; 4 — поршень; — верхняя головка; — нижняя головка; — стопорная шайба; и — шатунные болты; — вкладыши; — стержень шатуна; — втулка; — палец; — стопорные кольца

Поршневой палеи, служит для шарнирного соединения поршня с шатуном и передачи усилий, возникающих между ними. Палец должен быть прочным, жестким, износоустойчивым и легким. Для уменьшения массы он исполняется в форме полого цилиндра. Иногда внутри канала кольца делают перегородку, которая предотвращает возможное перетекание газов между впускными и выпускными окнами двухтактных двигателей (ПД-10У, П-350 и др.). Своими концами палец (рис. 22) устанавливается в отверстие бобышек поршня, а средней частью проходит через отверстие верхней головки шатуна. Чтобы палец не касался зеркала цилиндра, его делают несколько меньше, чем диаметр поршня, и удерживают от осевых перемещений стопорными пружинящими кольцами, которые вставляются в выточки обеих бобышек поршня, либо алюминиевыми заглушками.

В настоящее время преимущественное распространение получили плавающие пальцы, которые во время работы двигателя поворачиваются как в головке шатуна, так и в бобышках поршня, что обеспечивает их малый и равномерный износ.

Во втулке верхней головки шатуна палец устанавливается с зазором. Посадку пальца в отверстия бобышек поршня производят с натягом, для чего поршень из алюминиевого сплава нагревают до температуры 70—75 °С.

Поршневые пальцы изготовляются из углеродистой или легированной стали и подвергаются термической обработке. Необходимая твердость наружной поверхности при изготовлении пальцев из низкоуглеродистой стали достигается цементацией на глубину 0,5—2 мм или поверхностной закалкой токами высокой частоты на глубину 1—1,5 мм при изготовлении их из высокоуглеродистой стали. В процессе изготовления поршневые пальцы шлифуют и полируют.

Шатун служит для соединения поршня с коленчатым валом и передает коленчатому валу усилия, действующие на поршень при расширении газов и в обратном направлении при вспомогательных тактах.

Шатун состоит из стержня и двух головок — верхней, соединяемой с поршневым пальцем и нижней, соединяемой с коленчатым валом. Стержень шатуна имеет двутавровое сечение, постепенно увеличивающееся книзу и плавно переходящее в нижнюю головку шатуна. В тех случаях, когда во втулку верхней головки шатуна смазка подается под давлением, стержень шатуна имеет продольный канал, соединяющий обе головки.

При плавающем крёплении пальца верхняя головка шатуна изготовляется цельной и в нее запрессовывают втулку из латуни или бронзы. Для удержания смазки и распределения ее по поверхности поршневого пальца на внутренней поверхности втулки сделаны винтовые канавки, а для подвода масла служат кольцевая канавка на наружной поверхности втулки и в верхней головке шатуна и одно или несколько сверлений в стенке втулки. Длина верхней головки шатуна делается на 2—4 мм меньше расстояния между бобышками поршня для предотвращения перекосов при сборке, возможных из-за неточностей изготовления и вследствие удлинения деталей при нагревании во время работы.

Нижняя головка шатуна для удобства соединения с шейкой коленчатого вала делается разъемной и соединяется болтами и 9. Болты закрепляются либо гайками и шплинтами (наиболее распространенный способ), либо ввертываются в резьбовые отверстия тела шатуна и шплинтуются стопорными шайбами или проволокой.

Крышка нижней головки шатуна выполняется с ребрами и утолщениями различной формы, чем достигается достаточная прочность и жесткость, а следовательно, меньший износ подшипника и шейки коленчатого вала. Нижняя головка шатуна некоторых пусковых двигателей тракторов изготовляется неразъемной, в нее запрессовывается роликовый или игольчатый подшипник. В нижней головке шатуна иногда делают сверление, через которое периодически фонтанирует масло для смазки зеркала цилиндра, кулачков распределительного вала и толкателей.

Верхняя часть нижней головки шатуна и крышка обрабатываются совместно с большой точностью, поэтому переставлять крышку с одного шатуна на другой нельзя. Для предотвращения возможного разукомплектования на поверхности обеих половин нижней головки шатуна наносятся одинаковые цифры или метки спаренности, в соответствии с которыми осуществляют соединение крышки с шатуном.

В нижней головке шатуна расположен подшипник скольжения, представляющий собой тонкостенные вкладыши, изготовленные из стальной ленты толщиной 1—3 мм, внутренняя поверхность которой для уменьшения трения и износа шеек коленчатого вала покрыта тонким (0,15—0,5 мм) слоем антифрикционного сплава — баббитом, свинцовистой бронзой или алюминиевым сплавом АСМ-НАТИ. Для предохранения вкладыша от проворачивания или продольного смещения на его наружной поверхности делают выступы, входящие в соответствующие углубления нижней головки шатуна. В последнее время применяют сталеалюминиевые вкладыши, у которых поверх стального основания нанесен сплав А0-20.

В подшипниках дизельных двигателей в качестве антифрикционного сплава применяется свинцовистая бронза или сплав из алюминия, сурьмы и магния (АСМ). Антифрикционные сплавы должны обладать хорошей прирабатываемо-стью, высокой износоустойчивостью и теплопроводностью.

У V-образных двигателей шатуны противолежащих цилиндров бывают трех типов: – нижняя головка одного из шатунов (главного) (рис. 23, а) установлена на шейке вала. Головка этого шатуна имеет специальные ушки 4, с которыми при помощи пальца соединен второй (прицепной) шатун 3\ – один из шатунов (рис. 23, б) имеет вильчатую нижнюю головку, в развилину которой входит другой шатун 5. В этом случае на шейке вала устанавливают общий удлиненный вкладыш, у которого внутренняя и середина наружной поверхности имеют антифрикционную заливку; – нижние головки обоих шатунов установлены рядом (рис. 23, в) на общей шейке вала. В этом случае шатуны имеют обычное устройство, но для их размещения один ряд цилиндров несколько сдвигают относительно другого вдоль оси вала.

Для обеспечения уравновешенности двигателя разница по массе комплекта шатунов, устанавливаемых на один двигатель, не допускается более установленной заводом-изготовителем.

Шатуны изготовляются штамповкой из углеродистой или легированной стали с последующей механической и термической обработкой. Шатунные болты и гайки изготовляют из высококачественных легированных сталей.

Реклама:
Читать далее: Коленчатый вал и маховик

Категория: - Автомобили и трактора

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Шатунно-поршневая группа дизеля

Шатунно-поршневая группа вместе с коленчатым валом являются основным рабочим механизмом поршневого двигателя внутреннего сгорания. Поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала при помощи шатуна, сочлененного шарнирно с верхней головкой поршневым пальцем и нижней головкой с шейкой колена вала. Рабочая полость располагается над поршнем в цилиндре, закрытом крышкой. Поршень - наиболее ответственная и напряженная часть двигателя. Он выполняет следующие функции:

обеспечивает требуемую форму камеры сгорания и герметичность внутрицилиндрового пространства;

передает силу давления газов на шатун и систему цилиндра;

управляет открытием и закрытием окон (выполняет функции золотника).

В процессе работы на поршень действуют механические нагрузки давления газов и сил инерции, а также высокие тепловые нагрузки в период непосредственного соприкосновения его с горячими газами при сгорании топлива и расширении продуктов сгорания. Дополнительно поршень нагревается от трения о стенки цилиндра. При нагреве поршня понижаются механические свойства его материала и возрастают термические напряжения в нем. К тому же ухудшается наполнение цилиндра свежим зарядом, из-за чего уменьшается мощность двигателя, появляются условия для заклинивания поршня в цилиндре, ухудшается работа кольцевого уплотнения. Поршни ДВС, наряду с достаточной прочностью и жесткостью, должны иметь возможно меньшую массу для уменьшения сил инерции, обладать высокой теплопроводностью и износостойкостью. Конструкция поршня должна обеспечивать свободное перемещение его в цилиндре и достаточную герметичность для предотвращения прорыва газа из камеры сгорания в картер и попадания масла со стороны картера в рабочую полость цилиндра, что наблюдается при больших зазорах между кольцом и канавкой поршня. При этом появляется так называемое насосное действие поршневых колец, которое происходит при перекладке зазоров между кольцами и стенками канавок поршня в ВМТ и НМТ.

На наружной поверхности в верхней цилиндрической части поршня имеются канавки для поршневых колец, необходимых для предохранения цилиндра от прорыва газов и попадания смазки из картера в камеру сгорания. Нижняя часть поверхности поршня служит направляющей. Верхнюю часть поршня называют головкой, а направляющую (тронковую) часть - юбкой. На внутренней поверхности юбки поршня имеются бобышки с отверстиями для установки поршневого пальца.

Поршни изготавливают из стали, чугуна, алюминиевых и магниевых сплавов. На тепловозах применяют поршни в основном чугунные, а также из алюминиевых сплавов.

Чугунные поршни отличаются малым коэффициентом линейного расширения, высокой прочностью и износостойкостью, но имеют большую массу по сравнению с алюминиевыми. Поршни из алюминиевых сплавов обладают меньшей прочностью и износостойкостью, но значительно легче чугунных. Теплопроводность алюминиевых сплавов в 3.4 раза выше, чем у чугуна, поэтому температура днища поршней из алюминиевых сплавов ниже, чем у чугунных поршней. В этой связи в двигателях с поршнями из алюминиевых сплавов улучшается наполнение цилиндра свежим зарядом и уменьшаются затраты энергии на трение поршня о цилиндр вследствие меньшего коэффициента трения алюминиевых сплавов.

Существенным недостатком поршней из алюминиевых сплавов является высокий коэффициент линейного расширения по сравнению с чугунными (примерно в 2.2,5 раза больше, чем у чугуна). Поэтому поршни из этих сплавов устанавливают в цилиндры с большим зазором, который затрудняет пуск дизеля, вызывает стук при работе непрогретого двигателя и на малых оборотах коленчатого вала.

Поршни из алюминиевых сплавов применяются на дизелях ПДШ, Д50, ЗЮБЯ, М750, 1Д12 и др. На дизелях 11Д45, 14Д40 применяются составные поршни, состоящие из тронка, головки и вставки. На дизелях типа Д100 установлены поршни, у которых чугунная головка и тронк отлиты в единую деталь. Поршни дизелей типа Д49 имеют стальную головку, а тронк и вставка их изготовлены из алюминиевого сплава в виде единой детали (рис. 7.12).

Для лучшего охлаждения головок поршней в их днищах с внутренней стороны сделаны канавки, к которым подается масло из верхней головки шатуна через стакан, прижимаемый пружиной к шатуну. Горячее масло по каналу в поршне стекает в картер. В отверстия бобышек тронка устанавливается палец, соединяющий верхнюю головку шатуна с поршнем, на головке которого проточены канавки для поршневых колец.

Поршневые кольца по своему назначению делятся на компрессионные (уплотнительные) и маслосъемные (маслосрезываю-щие). Компрессионные кольца предназначены для уплотнения зазора между поршнем и цилиндром и отвода тепла от поршня.

Маслосъемные (маслосрезывающие, маслосгонные) кольца (рис. 7.13) препятствуют попаданию масла в камеру сгорания. Разрезные кольца прижимаются к стенке цилиндра за счет собственной упругости и давления газов. В период сгорания топлива силы от давления газов в 40. 70 раз превышают силы упругости колец. Высокие температуры и недостаток смазки приводят к большим износам как колец (особенно первого), так и втулки цилиндра.

Число поршневых колец, обеспечивающих достаточное уплотнение, определяется частотой вращения коленчатого вала и типом двигателя. Чем выше частота вращения, тем меньше число поршневых колец. Изготавливаются поршневые кольца из специального чугуна по особой технологии. В двухтактных дизелях типов Д100, Д40, поршни которых работают в тяжелых термодинами-

Рис. 7.12. Поршень дизеля 1А-5Д49-2: 1 - шпилька; 2 - втулка; 3 - палец; 4 - стопорное кольцо; 5 - уплотнительное кольцо; 6 - головка поршня; 7 - компрессионные кольца с односторонней трапецией; 8 - компрессионное (минутное) кольцо; 9, 15 - маслосъемные кольца; 10 - экспандер; /1 - тронк; 12 - трубка; 13 - стакан; 14 - пружина; 16 - проволока; 17- гайка; а - полость охлаждения днища крышки; б - отверстие для перетока масла; в - канал для слива масла из полости охлаждения

в

Рис. 7.13. Поршневые кольца: а - уплотнительные: 1-5- сечения колец; а - угол скоса поршневых колец; р - угол скоса, предназначенного для очистки канавки поршневого кольца; б - маслосрезывающие: 1-9 сечения колец; у - угол скоса рабочей плоскости; в - замки колец: 1-3 - формы колец; Д - зазор

ческих условиях, применяются биметаллические кольца - чугунные со вставкой из бронзы и двойным конусом наружной поверхности. Бронзовая вставка при работе двигателя изнашивается, образуя на стенке цилиндра металлическую пленку, которая предохраняет зеркало цилиндра от задиров и увеличивает теплоотдачу. Компрессионные кольца для повышения износостойкости покрывают хромом. На быстроходном дизеле типа М750 применяют хромированное стальное кольцо, которое устанавливают в первую канавку для повышения надежности.

Маслосрезывающие кольца выполняются с одним или двумя окнами для отвода масла. В некоторых кольцах для повышения упругости используются экспандеры. Замки колец бывают косые под углом 15°, прямые или выполненные внахлест.

Различают поршневые пальцы с жестким закреплением в бобышках поршня или вставки и плавающие, которые могут вращаться вокруг собственной оси. Плавающие пальцы имеют меньший износ, и они чаще применяются на тепловозных дизелях. При работе на поршневой палец действуют большие силы, переменные по величине и направлению. Он должен быть прочным и износостойким, поэтому его изготавливают из высококачествен-

Рис. 7.14. Шатунно-поршневая группа дизелей типа Д49: 1 - главный шатун; 2 - поршень; 3 - пружина; 4 - стакан; 5 - маслосъемное кольцо с экспандером; 6 - тронк; 7 - втулка верхней головки шатуна; 8 - палец; 9 - стопорное кольцо; 10 - болт прицепного шатуна; 11 - прицепной шатун; 12 - палец прицепного шатуна; 13 - втулка-подшипник; 14 - шатунные болты; 15 - крышка; 16 - вкладыши; о, в, г, д, е - каналы; б - полость охлаждения; ж - отверстие под штифт; з - зубчатый стык

ной углеродистой или легированной стали. Рабочую поверхность пальца цементируют с последующей термической обработкой для придания ей большей твердости.

Шатун связывает колено вала с поршнем. При работе шатун совершает сложное качательное движение и подвергается переменной по величине и направлению нагрузке от давления газов и сил инерции. Действующие на шатун силы вызывают в нем сложные деформации - сжатие, растяжение, продольный и поперечный изгибы. Поэтому шатун должен быть жестким и прочным при возможно малой массе. Шатуны изготавливают из углеродистой или легированной стали ковкой или штамповкой с последующей механической и термической обработкой.

В зависимости от типа двигателя и расположения цилиндров на тепловозах применяются шатуны однорядных и У-образных двигателей.

Стержни шатунов имеют двутавровое сечение. В У-образных дизелях (типа Д40, Д49, М750 и др.) применяются шатуны с прицепным сочленением главного и прицепного шатунов (рис. 7.14).

В верхней головке шатунов однорядных двигателей запрессовывается бронзовая втулка с канавками для масла. Нижняя головка разъемная. Крышка нижней части крепится болтами. Точная установка крышки обеспечивается штифтами или замковым устройством разъема в виде зубцов либо в виде каблучков.

В нижнюю головку шатуна устанавливаются верхний и нижний стальные тонкостенные вкладыши, залитые по рабочей плоскости свинцовистой бронзой. Тыльная сторона вкладышей покрывается медью. Вкладыши устанавливают с натягом, который, измеренный в специальном приспособлении, выбивается на торце вкладыша. Вкладыши не взаимозаменяемы. В нижнем вкладыше имеются канавки с отверстиями для перетока масла, которое по отверстиям и по каналу в крышке перетекает в канал стержня шатуна и далее к верхней головке и днищу поршня.

Шатунный механизм У-образных дизелей состоит из главного и прицепного шатунов, соединенных между собой пальцем. В дизеле типа Д49 палец закрепляется двумя болтами к прицепному шатуну, который имеет вращательные движения во втулке, запрессованной в проушине главного шатуна. В дизелях типов Д40 и Д45 палец штифтом крепится к проушине главного шатуна, а нижняя головка прицепного имеет запрессованную втулку-подшипник. Через отверстия в нижней головке масло поступает к пальцу, затем по каналу стержня прицепного шатуна к верхней головке и далее к днищу поршня.

В эксплуатации работа деталей шатунно-поршневой группы происходит в условиях больших термических и механических нагрузок. Наиболее распространенными повреждениями являются:

у поршней - термические трещины и прогары головок поршней; износ и отслаивание полуды тронковой части поршня; износ ручьев под кольца; наблюдается насосное действие поршневых колец, сопровождаемое повышенным расходом масла; задиры поршней; трещины у ручьев поршней, а также их вставок; ослабление или обрыв шпилек крепления вставки (Д100), шпилек крепления головки поршня к тронковой части (Д49); ослабление посадки и износ втулок под поршневой палец;

у поршневых колец - износ, излом, пригорание и потеря упругости;

у поршневых пальцев - износ (овальность, конусность), трещины, задиры;

у шатунов - износ и выкрашивание втулки, трещины, изгиб, скручивание, обрыв шатунных болтов, повреждение резьбы, вытягивание шатунных болтов, закупорка масляных каналов;

у вкладышей шатунов - износ, выкрашивание баббитовой заливки, потеря натяга.

При проведении ТО-3 запускают дизель, убеждаются в отсутствии посторонних шумов при работе деталей шатунно-поршне-вой группы и клапанов, течи воды через уплотнения втулок цилиндров. После остановки двигателя проверяют затяжку гаек цилиндровых крышек, производят дозатяжку шпилек крепления втулок цилиндров, проверяют крепление шатунных подшипников, положение стыков вкладышей, состояние шплинтов гаек шатунных болтов, поворачивая коленчатый вал, осматривают втулки цилиндров. Прокачивают масло дизеля и убеждаются в его поступлении к шатунным подшипникам, втулкам верхних головок шатунов, на охлаждение поршней, к рычагам привода клапанов и гидротолкателя. На дизелях типа Д100 осмотр гильз цилиндров, поршней и поршневых колец проводят через открытые люки картера, выпускного коллектора и воздушного ресивера, освещая осматриваемые детали переносной лампой. Для проворачивания коленчатого вала применяют электропривод к валоповоротному механизму.

При проведении ТР-1 кроме выполнения вышеперечисленных работ регулируют зазоры в гидротолкателях и опрессовывают дизель водой. Пропуск воды через уплотнения втулок цилиндров и крышек не допускается.

На цилиндрах типах Д100 открывают крышки воздушных ресиверов и выпускных коллекторов для проверки состояния поршневых колец верхних и нижних поршней. Поршни, у которых выявлены оплавление кромок, наличие разгарной сетки в днище, отсутствие слоя олова на тронковой части поршня, грубые риски, задиры, трещины, отколы, ослабление медной вставки поршневых колец, снимают с дизеля, очищают, проверяют дефектоскопом и ремонтируют.

После одиночной смены поршней из-за прогара проверяют линейную величину камеры сжатия и расстояние от головки нижнего поршня (в ВМТ) до оси форсуночного отверстия цилиндро-вочной втулки, которое должно составлять 1,4 мм. Проверяют выход реек топливных насосов, установку форсунок и качество распыла топлива. При необходимости заменяют топливные насосы высокого давления. Качество распыла форсунок проверяют на стенде, в соответствии с требованиями.

При проведении ТР-2 и ТР-3 производят разборку дизеля, перед которой сливают воду, масло, снимают крышу с тепловоза и демонтируют выпускные коллекторы. Снимают топливные насосы высокого давления, лоток с распределительным механизмом штанги и патрубки штанг, крышки клапанной коробки, крышки люков блока, форсунки и трубки к ним. Ослабляют гайки крепления крышек цилиндров к блоку. Отсоединяют прицепные шатуны от главных и, поочередно устанавливая поршни в ВМТ и удерживая их вместе с шатунами во втулке цилиндров с помощью специального приспособления, демонтируют прицепные и главные шатуны в комплекте с цилиндровыми крышками, втулками и поршнями (дизели типов Д49, Д40, Д45).

Каждый комплект устанавливают в кантователь для последующей разборки.

В процессе разборки все детали маркируют, указывая их положение в сборочной единице. Затем все детали подвергают мойке и очистке. Чистые детали освидетельствуют и дефектоскопируют. Отбракованные и не подлежащие восстановлению заменяют, соблюдая соответствие по массе отбракованной детали. Обточку нового ремонтного поршня производят по градационным размерам втулки цилиндра. Увеличение диаметра втулки допускается не более чем на 1,5 мм.

Поршневые и шатунные пальцы подлежат замене при наличии трещин или размеров, выходящих за допустимые пределы. Пальцы, восстановленные методом раздачи, тщательно проверяют магнитным дефектоскопом.

После проверки магнитным дефектоскопом шатуны подлежат обязательному размагничиванию на специальной установке. В отсутствии остаточного магнетизма убеждаются с помощью компаса - на расстоянии 30 см от детали его стрелка не должна отклоняться. Втулки главного и прицепного шатунов подлежат замене, если контрольные размеры выше установленной нормы. Деформацию шатунов (изгиб, скручивание) определяют на контрольной плите - она не должна превышать допуски, установленные Правилами ремонта.

Вкладыши шатунных подшипников тщательно осматривают и бракуют при наличии трещин или отслаивания заливочного слоя, наклепа на поверхности стыков и тыловой части, задиров шириной более 3 мм на армированной поверхности, зазора «на масло» более 0,4 мм, износа армировки до бронзы и недостаточного натяга.

Новый вкладыш подбирают по толщине, обеспечивая зазор «на масло» 0,2.0,3 мм. Прилегание вкладышей к постели проверяют по краске. Оно должно быть более 80 % площади при затянутых шатунных болтах. Натяг вкладышей восстанавливают меднением, толщина которого не должна быть более 0,15 мм.

После сборки комплекта шатунов с поршнями проверяют их массу. Допускается разница по массе между комплектами одного дизеля не более 0,5 кг. Сборку комплекта (крышки и втулки цилиндра, поршня) с главным и прицепным шатунами производят в кантователе. Затем производят опрессовку крышки и втулки цилиндра водой давлением 1,22 МПа в течение 5 мин. Течи и отпотевание не допускаются.

После сборки и установки комплектов опрессовывают дизель водой давлением 0,3 МПа. Течь воды в соединениях и через уплотнение втулок цилиндров не допускается. Затем производят опрес-совку маслом давлением 0,15 МПа, при которой проверяют поступление масла к шатунным подшипникам; к пальцам прицепных шатунов; к верхним головкам шатунов; на охлаждение поршней; к гидротолкателям и осям рычагов.

⇐ | Крышки цилиндров и газораспределительный механизм | | Устройство и ремонт тепловозов | | Турбокомпрессоры и воздуходувки | ⇒

www.dieselloc.ru

Поршневая группа: комплектация и устройство

Поршневая группа – это поршень и группа уплотняющих колец. Так же в неё входит поршневой палец и детали крепления. Стоит рассмотреть назначение данного механизма.

За счет него воспринимается давление газа и передается через шатун на коленвал. Так же благодаря такому механизму, как поршневая группа, уплотняется надпоршневая полость цилиндра. Таким образом он будет защищен от излишнего попадания в картер смазочного масла и газов. Данная функция имеет огромное значение для хорошей работы двигателя. О том, в каком техническом состоянии он находится, судят по уплотняющей способности. К примеру, в машинных двигателях не допускается, чтобы расход масла составлял больше, чем три процента от расхода горючего.

Поршневая группа свою работу осуществляет еще и в тяжелых климатических условиях. Именно поэтому детали данного механизма обладают высокой тепловой напряженностью, а это учитывается, когда для них выбирается материал и конструкция. Их элементы обычно производители разрабатывают, учитывая тип двигателей и назначение (транспортные, стационарные, дизельные, формированные и т.д.). Однако общее устройство все равно остается прежним. Итак, следует рассмотреть, из чего же комплектуется поршневая группа.

Тронковая часть (направляющая) еще называется поршневой юбкой. Она изнутри имеет приливы, в них просверлены отверстия для поршневого пальца. Нижняя кромка юбки используется часто как технологическая база при обработке поршня. Она для этого снабжена растачиваемым буртиком. Кроме того, стенки юбки еще воспринимают силы бокового давления, а это увеличивает их трение о цилиндровые стенки и повышает нагрев цилиндра и поршня.

Поршневая головка несет поршневые кольца и имеет днище. Нижняя канавка имеет дренажные отверстия, через них отходит смазочное масло, чтобы оно не попало случайно в камеру сгорания. Её днище – это одна из камерных стенок. Она воспринимает значительное давление газов. Само днище может быть плоским, вогнутым, выпуклым или фигурным. Опять-таки, его форма выбирается при учете типа двигателя, а также камеры сгорания.

Нельзя не упомянуть про такой механизм, как цилиндро-поршневая группа. Главные дефекты блоков цилиндра – это трещины, сколы и износ. Эти неисправности устанавливаются после тщательного осмотра, опрессовки и обмера цилиндра. При этом процессе на блок нужно установить головку или же чугунную плиту (обязательна резиновая прокладка). Вообще, данная группа отличается жаростойкой сталью и масляным охлаждением, которое осуществляется за счет циркуляционной общей системы смазки главного дизеля. Если обеспечить хороший уход механизму и качественное масло, то можно легко увеличить срок работы поршней и цилиндров.

И еще один механизм – шатунно-поршневая группа. Поршень – литой и алюминиевый. Наружная поверхность обладает весьма сложной формой. Поршневой палец – полый и стальной, он свободно вращается во втулке шатуна и поршневых бобышках. А кольца поршня выполнены из чугуна. И, конечно же, шатун – кованый и стальной. В его верхней головке имеется втулка из смеси стали и бронзы, что положительно отражается на работе всей группы.

fb.ru


Смотрите также


Интересующую Вас информацию Вы можете уточнить у наших специалистов, заполнив форму, приведенную ниже. Мы с радостью Вас проконсультируем!
Почта:
Ваше Имя:
Сообщение:
30+5