Материал: 2466

2)необходимую жёсткость или сопротивление чрезмерным упругим деформациям от приложенных наибольших нагрузок для исключения недопустимых искажений формы, нарушающих нормальную работу шатунных подшипников;

3)стабильность размеров во времени или сопротивление остаточным деформациям несущих элементов и изнашиванию опорных поверхностей от рабочих воздействий в течение всего срока службы или заданных межремонтных периодов;

4)полную замкнутость разъёмных неподвижных соединений или сопротивление их необратимым и фрикционно-коррозионным повреждениям на стыковых поверхностях при циклических нагрузках

ивозможных микроперемещениях.

Конструкция шатунной группы состоит из поршневой (верхней) головки, стержня, кривошипной (нижней)Иголовки, крышки кривошипной головки, шатунных болтов и вкладышей.

В некоторых случаях в конструкцииДшатуна отсутствуют отдельные из перечисленных элементов. Например, поршневая головка может быть заменена цилиндрической пятой, присоединяемой к поршневому пальцу болтами илиАшаровой пятой, опираемой на сферический подшипник в поршне. При использовании в головках подшипников качения вместобвтулки и вкладышей устанавливаются закалённые опорные кольца-о оймы. В случае ограничений габаритных размеров вместо шатунныхиолтов для скрепления разъёмных деталей головки могут использоваться многосрезные соединения с коническими штифтамиСна прессовой посадке.

К конструирован ю шатуна приступают после выбора отношения радиуса кривошипа к длине шатуна.

4.2. Поршневая головка

Конструкция поршневой головки шатуна определяется размерами поршневого пальца и способом его соединения с ней. Как правило, её выполняют в виде проушины круглой или овальной формы, имеющей плавное сопряжение со стрежнем и симметричной относительно его продольной оси.

Основные размеры поршневой головки в зависимости от диаметра цилиндра приведены в табл. 9.

В большой части автомобильных, тракторных и специального назначения двигателей применяются плавающие пальцы, вращающиеся во время работы в шатуне (рис. 4.2,а) и бобышках поршня.

76

Таблица 4.1

Основные конструктивные параметры поршневой головки шатуна [11]

б)

Рис. 4.2. Поршневые головки шатунов [4, 5, 6, 7, 8, 9, 15] : а – с плавающим пальцем; б – с защемлённым пальцем

Конструкция защемлённых пальцев обеспечивает [6, 9] : −возможность уменьшения диаметра пальца и сокращения дли-

ны опорной поверхности пальца в шатуне, что позволяет сделать

77

поршневую головку более компактной и более длинные поверхности бобышек в поршнях;

−получение меньших перекосов стержня, а следовательно, и уменьшение возможных нарушений соосности между осями пальца и шатунного вкладыша, возникающие при работе двигателя (рис. 4.3). При защемлённом пальце величина возможного перекоса продольной оси шатуна уменьшается более чем в 2 раза.

Защемлённые пальцы применяются обычно в сочетании с чугунными поршнями или с поршнями, изготовленными из алюминиевых сплавов с относительно малым коэффициентом линейного расширения.

При плавающем пальце в неразрезную поршневую головку запрессовывают бронзовую втулку. Радиальная толщина стенки втулки составляет (0,080…0,085)·dп, или 0,8…2,5 мм.

Втулка может быть изготовлена из стали с тонким слоем мягкого металла – обычно свинца или олова с добавкой меди – на рабочей поверхности. Зазор между пальцем и втулкой назначается в пределах

б)

Рис. 4.3. Возможные перекосы стержня [6] :

а – при плавающем пальце; б – при защемлённом пальце

78

Вслучае установки защемлённых пальцев без прорези в поршневой головке фиксация их в головке осуществляется за счёт гарантированного температурного натяга при сборке 20…40 мкм.

Внекоторых конструкциях двигателей, например в двухтактных, применяют игольчатые подшипники (рис. 4.4).

Поршневая головка имеет элементы,

выравниванияСтолщины масляного слоя опорную поверхность верхней половины втулки уменьшают (рис. 4.6,а) за счёт фрезерования углубления её средней части. Давление в масляном слое при этом от действия сил инерции и выдавливания масла из этой области увеличивается, а толщина слоя масла в верхней половине втулки уменьшится. Это позволяет уменьшить износы пальца и втулки. Таким образом, величины удельных давлений пальца на верхнюю и нижнюю половины втулки становятся одинаковыми.

В дизелях с ощутимой разницей между силами инерции и давлением газов поршневые головки выполняют с наклонными торцевыми плоскостями (см. рис. 4.6,б) с таким расчётом, чтобы величины удель-

79

ных давлений на верхнюю и нижнюю половины втулки были одинаковыми.

Для смазки поршневого пальца

в верхней менее нагруженной части

всегда превышают силы инерции масс поршневойИгруппы. Поэтому

для избежания повышенных износов трущихся поверхностей масло к пальцу подводят под давлением отДколенчатого вала по каналу

(см. рис. 4.2,а, поз. В) в сторону шатуна. Смазку поршневого пальца под давлением осуществляют и в форсированных дизелях.

У некоторых дизелей в поршневойАголовке вмонтирован распы-

литель (см. рис. 4.2,а, поз. Г). Масло от шатунной шейки коленчатого вала через калиброванноеботверстие и по сверлению в стержне шату-

на подводится к поршневой головке. На поверхности втулки имеются маслораспределяющие канавки. Масло, поступающее к распылителю, орошает днище и охлаждает его.

Между торцамиСпоршневой головки шатуна и бобышек поршня должен быть осевой зазор, необходимый из-за удлинения вала при нагреве и допусками в расстояниях между осями цилиндров, в размерах коленчатого вала и шатуна. Наиболее нагруженным элементом поршневой головки является сечение в зоне перехода поршневой головки в стержень (точка I, рис. 4.7,а).

Упрочнение поршневой головки достигается следующими конструктивными мерами [7, 9] :

1)увеличением радиуса перехода ρ от стержня шатуна к поршневой головке и уменьшением сужения стержня у головки (см.рис. 4.7,а).

2)созданием приливов металла в зоне перехода (см. рис. 4.2,б, поз. Д; рис. 4.7,б, поз. 1).

3)выполнение третьей полки вдоль продольной оси стержня (см. рис. 4.2,а, поз. Е; рис. 4.7,в, поз.2);

80