|
|
Части поршня
Головка
В некоторых случаях головка имеет форму тарелки (рис. 7.3а).
Одной из причин применения такой формы является возможность
использования более высокой степени сжатия, которая, при
необходимости, может достигаться простым уменьшением или
полным устранением вогнутости. Это иногда делается для
обеспечения определенной формы камеры сгорания.
Определенные виды конструкций камеры сгорания требуют
применения головки поршня определенной формы, например
выпуклой (рис. 7.3b).
Следует отметить, что какой бы ни была
форма головки поршня, эффективная сила, возникающая от
давления газа на поршень, всегда равна величине давления,
умноженной на площадь поперечного сечения отверстия
цилиндра.
Пояс расположения поршневых колец
Очень важно, чтобы эта часть поршня была изготовлена с
особой точностью. Вообще, каждая кольцевая канавка должна
лежать в плоскости, под прямым углом к оси цилиндра. В этой
части поршня обычно имеется больший зазор с цилиндром, чем у
юбки поршня, и в этой части поршень обычно не касается
цилиндра. Промежутки, которые разделяют кольцевые канавки,
называются перемычками.
Обычно выше юбки поршня располагаются три или четыре
кольцевых канавки, а иногда имеется одна канавка в юбке
поршня, ниже поршневого пальца.
Поршни, подверженные сильному износу кольцевых канавок,
могут оснащаться чугунной подложкой, которая связана с
металлом поршня. Это обеспечивает хорошую передачу тепла и
длительный срок службы колец.
Бобышки для поршневых пальцев
Они должны соединяться с головкой поршня таким образом,
чтобы нагрузки, создаваемые давлением газов, передавались от
головки поршня к поршневому пальцу без деформации поршня.
Бобышки обычно соединяются непосредственно с головкой поршня
при помощи стоек или тонких перегородок.
Важно, чтобы отверстия для поршневых пальцев были
просверлены точно и имели чрезвычайно гладкую поверхность.
Юбка поршня
Юбка поршня наиболее простой формы изображена на рис. 7.1,
где она имеет форму удлиненной трубки под зоной колец: такая
конструкция называется сплошной юбкой. Это наиболее прочная
форма юбки поршня, она всегда используется в таких
двигателях, в которых нагрузки на поршень весьма велики.
Для того, чтобы обеспечить малые зазоры поршней из
алюминиевых сплавов в холодном состоянии, используются юбки
поршней специальных конструкций, которые имеют определенную
степень гибкости. Например, юбка поршня может быть почти
полностью отделена от зоны колец у бобышек поршневого пальца
и может быть разрезанной с одной стороны. Это позволяет
добиться очень небольшого зазора в холодном состоянии;
расширение при росте температуры вызывает уменьшение зазора
в разрезе. Разрез обычно проходит по всей длине юбки поршня
и под небольшим углом, чтобы избежать образования борозд в
цилиндре.
При сборе поршней с разрезными юбками на шатунах важно,
чтобы сторона юбки с разрезом находилась с той стороны,
которая касается цилиндра в такте сжатия, так, чтобы
неразрезанная более прочная сторона была там, где имеется
большая боковая нагрузка во время такта сжатия. Высокие
нагрузки на поршни в современных двигателях заставляют
отказываться от поршней с разрезными юбками и применять
вместо них поршни с малым коэффициентом расширения и
сплошными юбками, например, с термокомпенсирующими
отверстиями или соединительными стойками.
1 Термокомпенсирующие отверстия
Вырезанные латеральные термокомпенсирующие отверстия в
нижних частях кольцевых канавок на опорной и не опорной
сторонах поршня, проводящих тепло от горячей (250 °С)
головки поршня к месту расположения бобышек поршневых
пальцев. В некоторых конструкциях эти отверстия расширяются
в осевом направлении по юбке вниз и заканчиваются круглыми
отверстиями (рис. 7.4)
Термическое расширение головки поршня и
бобышек, в сочетании с нагрузками от газов, заставляет
втягиваться опорные поверхности и позволяет поршню работать
с малыми зазорами. С учетом компенсации при нагревании,
поршень имеет овальную форму в холодном состоянии.
2. В поршнях с соединительными стойками в юбке поршня
имеются литые пластины из специального сплава (инвар). Этот
материал имеет чрезвычайно низкий коэффициент термического
расширения, так что сопротивление, создаваемое этими
пластинами, ограничивает расширение юбки поршня.
Зазор поршня
Зазор, остающийся между цилиндром и поршнем, когда двигатель
собран, зависит от материала поршня, конструкции поршня и
рабочей температуры двигателя. Слишком малый зазор может
быть причиной заеданий, тогда как слишком большой зазор
может приводить к утечке газов, появлению шумов и высокому
расходу масла.
Чтобы обеспечить правильные зазоры в конкретном двигателе,
следует проконсультироваться в инструкции изготовителя. В
последнее время приблизительные зазоры между юбками поршней
и цилиндрами были следующими:
Чугун 0,001 х диаметр отверстия (мм)
Алюминиевый сплав, 0,002 х диаметр
сплошная юбка поршня отверстия (мм)
Алюминиевый сплав, 0,001 х диаметр
разрезная юбка поршня отверстия (мм)
Улучшение конструкции и применение улучшенных материалов
позволяет уменьшить зазор между юбкой поршня и цилиндром. У
многих современных поршней из алюминиевых сплавов со
сплошной юбкой поршня величина зазора равна 0,0005 х диаметр
отверстия. Например, поршень диаметром 82 мм может иметь
зазор 0,041 мм; таким будет расстояние между цилиндром и
опорной поверхностью поршня.
Головка поршня нагревается гораздо больше, чем юбка поршня,
поэтому поршню придается несколько коническая форма, с
несколько большим зазором в верхней части. Степень
конусности имеет большое значение, поскольку если она будет
слишком мала, слишком малый зазор верхнего пояска будет
приводить к касанию пояска стенки цилиндра и появлению
стуков и шумов, тогда как слишком большой зазор приведет к
утечке газов.
назад
>> |
|
