При использовании для фиксации пальца заглушек зазор между стенками цилиндра и крайними точками заглушек должен составлять
0,5 мм, а радиус грибовидной сферы заглушки 0,9 D2 .
Основным показателем, характеризующим поршневой палец, является отношение его диаметра к диаметру цилиндра Dd . Для дви-
гателей различного назначение это отношение изменяется в пределах от 0,25 до 0,40.
Конструкции поршневых пальцев представлена на рис. 3.11.
|
|
|
|
|
|
|
|
Наиболее простыми являются пальцы |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
трубчатой формы с прямыми цилиндрическими |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
|
поверхностями. Обработка пальцев с кониче- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
скими внутренними поверхностями затруднена, |
||||
|
|
|
|
|
|
|
но при этом палец приобретает форму бруса |
||||
|
|
|
|
|
|
|
равного сопротивления изгибу. Это уменьшает |
||||
|
|
|
|
|
|
|
вес пальца, но и жёсткость концов также |
||||
|
|
|
|
|
|
|
уменьшается. |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Длина пальца равняется (0,85…0,90) D. |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Отношения наружногоДи внутреннего диаметров |
||||
|
|
|
|
|
|
|
пальца |
dн |
изменяются в пределах от 0,52 до 0,72. |
||
Рис. 3.11. Конструкц |
и |
А |
|
||||||||
|
|
dв |
|
||||||||
поршневых пальцев [6] |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
С |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
3.4. Поршневые кольца |
||||
Поршневые кольца во время работы двигателя совершают воз- вратно-поступательное движение при высокой скорости и значительной нагрузке. Возможность смазки колец при этом затруднена. Тепло из уплотняющей части поршня передаётся стенкам цилиндра через кольца. Поэтому поршневые кольца, особенно верхние, работают в условиях высоких температур. Это снижает механические свойства колец и вызывает закокосовывание масла. Вследствие этого потери на трение поршневых колец и поршня составляют 50…60 % от всей работы трения двигателя.
Выбор параметров поршневых колец – форма, размеры – зависит от назначения последних: уплотнения пространства над поршнем или удаление масла со стенок цилиндра и отвод от поршня теплоты. В
66
связи с этим поршни подразделяются соответственно на компрессионные и маслосъёмные.
Первое компрессионное кольцо работает в наиболее сложных условиях: высокая температура – до 200…250 ºС (в зоне замка до 300 ºС) и давление близкое к давлению в цилиндре. В канавке второго ко м- прессионного кольца давление составляет примерно до 30 % от давления в канавке первого кольца. В связи с этим второе и последующие компрессионные кольца можно назвать компрессионномаслосъёмными. Поэтому форма поперечных сечений первого (рис. 3.12) и последующих компрессионных колец (рис. 3.13) различны.
а) |
б) |
И |
в) |
|
|
|
|
г) |
д) |
Д |
е) |
Рис. 3.12. Формы поперечного сеченияАпервых компрессионных колец [11] : а – прямое с пор стым хромированием; б – прямое с молибденом
в канавке; в |
– с мметр чная |
очкообразная поверхность; |
|
С |
|
|
|
г – несимметр чнаяббочкообразная поверхность; д – закручива- |
|||
ние с помощью угловой фаски; е – закручивание с помощью про- |
|||
|
иточки на внутренней поверхности |
||
а) |
б) |
в) |
|
|
|
|
|
г) д)
Рис. 3.13. Формы поперечного сечения вторых компрессионных колец [11] :
а– простое скребковое; б – скребковое минутное; в – минутное;
г– прямого закручивания; д – обратного закручивания
67
Температурная стабильность масла около – 300 ºС. Такая температура в зоне первого кольца, из-за чего смазка первого кольца затруднена и трение кольца о стенки цилиндра гидродинамическое (полусухое). Это вызывает повышенный износ кольца и участка цилиндра в зоне действия первого кольца.
Кольца должны прилегать без просвета к стенкам цилиндра и к канавкам в поршне. Иначе рабочее тело (газы) отожмёт кольцо и газы поступят в картер. Уплотняющее действие колец происходит за счёт рабочего тела (газов), так как оно прижимает кольца, заполняя уплотняемое пространство (рис. 3.14). Прорвавшиеся через замки и неплотности газы при движении через лабиринт из-за многократного расширения теряют давление и скорость.
|
|
Р |
|
0 |
|
|
20 |
|
|
|
40 |
|
|
И |
100 % |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
|
80 |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
Рис. 3.14 |
. Схема уплотнения |
||||||||||||
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
просвета |
компрессионными |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кольцами |
[6, 8, 10] : Р – дав- |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ление в |
надпоршневом |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пространстве |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
На рис. 3.15 показаныизамки компрессионных колец. Форма замка |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
может быть прямой, косой, ступенчатой. Наиболее распространённым |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
является кольцо с прямым замком. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
30…45º |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) |
б) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в) |
|
|
г) |
|
|
д) |
|||
Рис. 3.15. Формы замков [7, 8, 10]:
а – прямая; б – косая; в – ступенчатая; г – со штифтом; д – сложная
Компрессионные кольца по форме поперечного сечения делятся на (рис. 3.16) :
1)с цилиндрической наружной поверхностью– 1, 2,3, 4,5, 6,7, 9, 10, 11;
2)«минутные» с конической наружной поверхностью – 8;
3)с антифрикционными наполнителями канавок колец– 9, 10, 11, 12;
68
D
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
b |
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
2 |
3 |
15…25' |
|
4 |
|||||
|
||||||||||
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
5 |
6 |
7 |
|
8 |
||||||
9 |
10 |
11 |
|
12 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
2…10º |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13
Рис. 3.16. Конструкция компрессионных колец [4 – 10, 15] |
||||
|
|
|
|
И |
4) с пониженной склонностью к заеданию в канавках поршня– 4, 5; |
||||
5)скребковые с повышенным воздействием на масляную плён- |
||||
ку – 6, 7, 13. |
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|
Кольца с прямоугольным сечением плотно прилегают к поверх- |
||||
ности цилиндра |
|
А |
|
|
в результате хорошо отводят тепло от головки |
||||
поршня, просты в |
зготовлен , но трудно прирабатываются к рабо- |
|||
|
б |
|
|
|
чей поверхности ц л ндра. |
|
|
|
|
«Минутные» кольца быстро прирабатываются и далее становят- |
||||
|
и |
|
|
|
ся по качеству равносильными кольцам с прямоугольным сечением. |
||||
Кольца с несимметричным поперечным сечением из-за цилинд- |
||||
рического илиСконического внутреннего подреза представляют конст- |
||||
рукцию скручивающихся (торсионных) колец. По приработке такие |
||||
кольца аналогичны «минутным», однако площадь контакта со стенками цилиндра меньше, чем у колец первых двух групп, что ухудшает отвод тепла от поршня.
Кольца с пониженным заеданием в канавках поршня из-за трапециевидной формы хорошо выводят нагар из поршневой канавки и предотвращают застой масла. Кроме того, кольца с односторонней трапецией работают как скручивающиеся. Наружная поверхность колец может быть прямоугольной или бочкообразной.
69
У скребковых колец уменьшена площадь нижней части рабочей поверхности, что увеличивает радиальное давление кольца на стенки цилиндра, поэтому такие кольца частично выполняют функцию маслосъёмных.
В некоторых случаях нижнее компрессионное кольцо выполняют с обратным скручиванием (рис. 3.14,д). Во время работы такое кольцо близко по выполняемым функциям к скребковым.
Конструкции маслосъёмных колец представлены на рис. 3.17.
а) |
|
|
|
б) |
И |
в) |
|
|
|
|
|||
|
1 |
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
А |
1 |
|
|
г) |
|
|
|
е) |
||
|
б |
д) |
|
|||
|
4 |
|
|
|
||
|
и |
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
ж) |
1 |
|
|
з) |
|
и) |
Рис. 3.17. Конструкции маслосъёмных колец [4 – 10, 15] : 1 – кольцевая пластина; 2 – осевой расширитель; 3 – радиальный расширитель; 4 – тангенциальный
расширитель
Маслосъёмные кольца делятся на (см. рис. 3.17) :
1)скребковые (рис. 3.17,а, б);
2)коробчатые (шлицованные) (рис. 3.17,в, г, д);
3)состоящие из нескольких элементов (рис. 3.17,д, е, ж, з).
2
3
Для увеличения давления на стенки цилиндра используют расширители в виде пластин (см. рис. 3.17,е, ж, з) или цилиндрических пружин (см. рис. 3.17,д).
Составные кольца содержат две кольцевые пластины(см. рис. 3.17,е, ж, з, поз. 1) и расширители – осевой (см. рис. 3.17,е, поз. 2), радиальный (см. рис. 3.17,е, поз. 3) или тангенциальный (см. рис. 3.17,ж, з, поз. 4).
70