Материал: 2466

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

поперечное сечение юбки выполняют в форме эллипса, большая ось которого – перпендикуляр на оси поршневого пальца.

По мере нагревания работающего двигателя большее расширение поршня происходит в направлении оси поршневого пальца. В результате форма юбки приближается к цилиндрической.

В случае применения монометаллического поршня без прорезей диаметральный зазор оказывается значительным. В этом случае необходимая величина зазора достигается применением биметаллической терморегулируемой конструкции поршня. Терморегулирование обеспечивается стальными пластинами-вставками (рис. 3.4; рис.

3.5), имеющими по сравнению с материалом

поршня меньший коэффициент линейного расши-

рения. Форма и расположение вставок могут быть

различными.

 

 

 

 

И

 

 

 

 

Д

 

 

 

А

 

 

 

б

 

 

 

и

 

 

 

 

С

 

 

 

 

а)

а)

б)

Рис. 3.3. Поршни с прорезями [4, 5] :

а–Т-образной;

бП-образной

б)

Рис. 3.4. Вставки для регули-

Рис. 3.5. Поршень с терморе-

рования теплового расшире-

гулирующей вставкой [4, 5]

ния поршня [5, 9] :

 

а–продольные; б–поперечные

 

61

Как было сказано выше, температура поршня очень высокая и неравномерная по высоте. Самой высокой теплонапряжённости подвергнута головка поршня в огневой части в районе первой поршневой канавки.

Для снижения температуры в этой части применяют охлаждение маслом системы смазки двигателя. Для этого используют [4, 5, 6, 7] :

масляный туман с внутренней поверхности днища поршня;

разбрызгивание масла под давлением через стержень шатуна и поршневую головку;

подачу струи масла под давлением на внутреннюю поверхность через специальную форсунку, установленную в картере двигателя;

подачу струи масла под давлением в подводящийИ канал (рис. 3.6), через специальную форсунку, с последующим поступлением этого масла в кольцевую полость;

заливку в головку поршня металлическойД трубки в виде змеевика (рис. 3.7) для циркуляции масла, подаваемого через стержень шатуна и поршневую головку иАдр.б

и

1

 

С

2

 

 

 

 

 

2

Рис. 3.6. Охлаждение порш-

Рис. 3.7. Поршень со

ня кольцевой полостью

 

змеевиком [4, 5] :

в головке [4, 5] :

 

1 – трубка; 2 – канал

1 – кольцевая полость;

 

для подвода масла

2 – канал для подвода масла

Поршни тепловозных и судовых двигателей отличаются от автотракторных большой сложностью конструкций. Эти поршни выполняют как цельнометаллическими из чугуна и алюминиевого сплава, так и составными с головкой из жаростойкого материала.

62

Охлаждение поршней осуществляется маслом, подаваемым под давлением через сверления в шатуне в специальные полости. Кроме того, у судовых крейцкопфных двигателей для охлаждения поршня применяют воду, которая поступает в поршень по телескопическим устройствам. На рис. 3.8, 3.9 показаны примеры поршней двухтактного тепловозного и судового крейцкопфного двигателей.

1

2

3

4

5

6

7

1

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.8. Поршень двух-

 

 

 

 

 

 

 

 

1

тактного

тепловозного

 

 

 

 

 

13

 

 

дизеля [4, 5] :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

14

1 – карман головки;

 

 

 

 

 

11

 

 

2

– корпус; 3

– вставка;

 

 

 

 

 

 

 

 

4 – палец;

5

– втулка;

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 – стопорный винт;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 – стопорное кольцо;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 – кольцевой прилив;

 

 

 

 

 

8

 

 

 

9 – уплотнительный стакан;

 

 

 

 

 

 

 

 

10 – пружина; 11 – регу-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

лировочное кольцо; 12 –

 

 

 

 

 

 

 

винт крепления головки;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

13 – радиальное ребро;

 

 

 

 

б

 

 

14

компрессионные

 

 

 

 

Дкольца; 15 – маслосъём-

 

 

 

и

 

 

 

 

 

ные кольца

 

 

С

 

 

5

Рис. 3.9. Поршни судо-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

вого

крейцкопфного

 

 

 

 

 

 

 

 

двухтактного

двигателя

 

 

 

 

 

 

 

 

[4, 5] : а – первоначальная

4

 

 

 

 

 

4

 

конструкция; б – проме-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

жуточная конструкция;

1 – концентрический прилив; 2 – кольцедержатель; 3 – компрессионное кольцо; 4 – шток; 5 – чугунное кольцо

а)

б)

63

3.3. Поршневой палец

Работа поршневого пальца проходит в неблагоприятных условиях, так как на него действуют значительные газовые силы и инерционные нагрузки от масс поршневой группы. Нагрузка четырёхтактного двигателя является не просто переменной, она близка к ударной.

Исходя из этих условий работы поршневого пальца, к нему предъявляются следующие требования [6] :

1) небольшой вес;

2) минимальная деформация;

3) высокая сопротивляемость ударной нагрузке;

4) достаточная прочность с учётом переменной нагрузки;

5) высокая износостойкость рабочей поверхности. Поршневой палец представляет собой полый цилиндр.

Применяются три типа сопряжений «поршень – палец – шатун»:

палец, вращающийся в бобышках поршня и закреплённый в

поршневой

 

 

 

палец, вращающийся в поршневой Иголовке шатуна и закреп-

лённый в бобышках поршня (рис. 3.10,б);

палец, вращающийся и в бобышках поршня и в поршневой го-

ловке шатуна (рис. 3.10,в, г, д).

 

Д

 

 

Палец, относящийся к третьей группе, называется плавающим

 

 

А

пальцем. Такие пальцы получ ли наибольшее распространение.

Поршневая головка шатуна при применении пальцев первой

 

б

 

группы выполняется разрезной и стягивается болтом.

К преимуществам пальцев первой группы относится :

 

и

 

 

уменьшение длины головки шатуна и свободного пролёта

пальца, что снижаетСвес поршневой головки, напряжение изгиба, улучшает устойчивость поршня в цилиндре в плоскости оси пальца;

увеличение длины бобышек поршня. Расстояние между бобышками снижается до (0,35…0,28) D. Это обеспечивает долговечность поршня.

Второй вариант крепления пальца в бобышках поршня болтом (см. рис. 3.10,б) вышел из употребления из-за следующих недостатков :

разрушение резьбы стопорного болта и, как следствие, ослабление крепления пальца и его сдвиг;

увеличение процента брака поршневых пальцев из-за их свер-

ления;

увеличение длины поршневой головки шатуна, что увеличивает

64

а)

 

 

б)

 

 

 

 

 

И

 

в)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

ж)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заглушка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г)

 

 

 

 

д)

 

 

 

 

 

е)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.10. Способы крепления и фиксацияДв осевом направлении

 

 

 

поршневых пальцев [10]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пролёт пальца, а следовательно, его прогиб;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дополнительная масса на

обышке, не имеющей стопорного

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

болта, для уравновеш ван я последнего и предотвращения перека-

шивания поршня, что вызывает дополнительный износ.

 

 

 

 

 

 

Фиксация плавающего пальца осуществляется несколькими

способами :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Одним кольцом, расположенным

 

посередине пальца

(рис. 3.10,в). Однако такая фиксация ослабляет опасное сечение.

Двумя пружинными кольцами по краям пальца (рис. 3.10,г, е). Кольца сгибаются из круглой проволоки (рис. 3.10,г) или штампуются прямоугольного сечения из листовой стали (рис. 3.10,ж). Для облегчения монтажных работ на кольцах предусмотрены усики или отверстия. Круглые кольца недостаточно надёжны, в то же время канавки под прямоугольные кольца являются концентраторами напряжений.

Торцевыми грибовидными заглушками (рис. 3.10,д). При такой фиксации пальца несколько увеличивается его жёсткость. Заглушки не препятствуют попаданию смазки на рабочую поверхность пальца.

65