прочная связь поршня и шатуна
В любом поршневом двигателе внутреннего сгорания присутствует деталь, соединяющая поршень с верхней головкой шатуна — поршневой палец. Все о поршневых пальцах, их конструктивных особенностях и способах установки, а также о верном подборе и замене пальцев различных типов подробно рассказано в статье.
Что такое поршневой палец
Палец поршневой (ПП) — компонент поршневой группы ДВС; стальной полый цилиндр, с помощью которого осуществляется шарнирное соединение поршня и шатуна.
В поршневых двигателях внутреннего сгорания передача и преобразование сил, возникающих при сгорании топливно-воздушной смеси в цилиндре, осуществляется поршневой группой и кривошипно-шатунным механизмом. К основным деталям этих систем относятся поршень и шатун, имеющие шарнирное соединение, благодаря которому достигается возможность отклонения оси шатуна от оси поршня при его между верхней и нижней мертвыми точками (ВМТ и НМТ). Реализуется шарнирное соединение поршня и шатуна с помощью простой детали — поршневого пальца.
Поршневой палец решает две ключевые задачи:
- Выступает в качестве шарнира между поршнем и шатуном;
- Обеспечивает передачу сил и моментов от шатуна на поршень при запуске двигателя и от поршня на шатун при работе двигателя.
То есть, ПП не просто связывает поршень и шатун в единую систему (в которую также входит коленчатый вал), но и вообще обеспечивает согласованную работу поршневой группы и кривошипно-шатунного механизма двигателя. Поэтому любые неисправности или износ пальца негативно сказываются на работе всего силового агрегата, требуя скорейшего ремонта. Но прежде, чем покупать новые поршневые пальцы, следует разобраться в их конструкции и некоторых особенностях.
Типы, устройство и характеристики поршневых пальцев
Типичная конструкция поршня с шатуномВсе используемые в настоящее время поршневые пальцы имеют принципиально одинаковую конструкцию: в общем случае это полый стальной стержень с относительно тонкими стенками, установленный в бобышках поршня и верхней головке шатуна.
На торцах пальца снимаются фаски (наружная и внутренняя), которые обеспечивают простой монтаж детали в поршень или шатун, а также предотвращают повреждение других деталей при случайном контакте с ними.
При этом в пальцах могут выполняться различные вспомогательные элементы:
- Вывод внутренних стенок в конус от центра наружу с целью облегчения пальца с сохранением его прочности;
- Внутренние кольцевые пояски в центральной части пальца для его упрочнения;
- Боковые поперечные отверстия для жесткой фиксации пальца в бобышке поршня.
Поршневые пальцы изготавливаются из мягких конструкционных углеродистых (15, 20, 45 и других) и некоторых легированных (обычно хромистых 20Х, 40Х, 45Х, 20ХНЗА и иных) сталей. Наружная поверхность и небольшой поясок на торце деталей из малоуглеродистых сталей подвергается цементации и закалке на глубину до 1,5 мм до достижения твердости 55-62 HRC (при этом внутренний слой имеет твердость в пределах 22-30 HRC).
Как уже указывалось, поршневой палец располагается в поршне и верхней головке шатуна, соединяя эти детали в одну систему. В поршне под данную деталь предусмотрено два расширения с поперечными отверстиями — бобышки. Существует два конструктивных варианта шарнира между поршнем и шатуном:
- С «плавающим» пальцем;
- С запрессованным в шатун пальцем.
Наиболее просто реализуется вторая схема: в этом случае ПП запрессовывается в верхнюю (неразъемную) головку шатуна, что предотвращает его осевое смещение, а в бобышках поршня он располагается с некоторым зазором, что обеспечивает возможность проворачивания поршня относительно ПП во время работы силового агрегата на всех режимах.
Схема с «плавающим» пальцем более сложна, так как она имеет несколько вспомогательных деталей. В такой схеме ПП с малым зазором устанавливается в обе детали — и в бобышки поршня, и в верхнюю головку шатуна, это обеспечивает его свободное проворачивание во время работы двигателя. Для предотвращения осевого смещения пальца используются пружинящие стопорные кольца, располагаемые поперек отверстий в бобышках — они служат упорами для ПП, не допуская его выпадение. Кольца могут изготавливаться из пружинящей проволоки круглого сечения или штамповаться из листового металла. В последнем случае детали имеют прямоугольное сечение, а на обоих концах предусматриваются отверстия под инструмент для удобства установки и извлечения колец.
В некоторых случаях применяются стопорные грибки или заглушки, они изготавливаются из мягкого металла, благодаря чему не повреждают зеркало цилиндра при контакте с ним. Заглушки находят применение в двухтактных двигателях с определенным расположением впускных и выпускных окон, предотвращая нежелательное перетекание газов между ними. Иногда используется фиксация детали с помощью винта, ввернутого в нижнюю часть бобышки и в отверстие у торцевой части ПП.
ПП, независимо от способа его установки, может иметь смещение относительно оси поршня, достигающее полутора и более миллиметров. Такое смещение направлено на снижение динамических нагрузок, которым подвергается поршень, ПП и головка шатуна при прохождении ВМТ и НМТ. Поршень в своем движении к ВМТ и к НМТ прижимается к одной стенке цилиндра, что также приводит и к прижиму ПП к одной стенке отверстий внутри бобышек. Вследствие этого возникают силы, затрудняющие проворачивание ПП в сопряженных деталях, и при прохождении ВМТ и НМТ поворот может случиться скачкообразно — это происходит с ударом, который проявляются характерным стуком.
Как правильно подобрать и заменить поршневой палец
Поршневые пальцы различных типов и способы их фиксации в поршнеВ процессе работы двигателя, особенно на переменных режимах, пальцы подвергаются значительным нагрузкам, они изнашиваются, могут деформироваться и требуют замены. О необходимости заменить пальцы говорит ухудшение компрессии и снижение динамических характеристик двигателя, что дополнительно проявляется характерным стуком.
Ремонт силового агрегата в этом случае сводится к замене пальцев, а иногда и сопряженных деталей — втулок головки шатуна в системах с «плавающим» ПП, колец и других. Подбор новых пальцев и других деталей производится по ремонтным размерам. Например, для большинства отечественных двигателей предлагаются детали трех ремонтных размеров, отличающихся на 0,004 мм (так, в двигателях ВАЗ часто используются пальцы диаметром 21,970-21,974 мм (1-я категория), 21,974-21,978 мм (2-я категория) и 21,978-21,982 мм (3-я категория)).
Как правило, пальцы продаются комплектами (по 2, 4 и больше штук), иногда вместе со стопорными кольцами и другими деталями.
При ремонте поршневой группы с «плавающими» пальцами нет необходимости в применении специального оборудования — монтаж деталей в бобышки и головку шатуна выполняется усилием руки. Если же меняется палец с фиксацией в шатуне, то приходится использовать специальное приспособление для выпрессовки и запрессовки ПП (в простейшем случае это могут быть втулки и стержни, однако профессионалы используют более сложные механизированные приспособления, похожие на тиски).
В некоторых случаях установка «плавающего» ПП в бобышки также производится в натяг, для этого поршень перед монтажом нагревается в воде или иной жидкости до 55-70 °С.
Такой монтаж предотвращает стук ПП при запуске и прогреве двигателя, возникающий вследствие разного коэффициента теплового расширения алюминиевых сплавов и стали. Дело в том, что алюминиевый поршень расширяется быстрее, чем стальной палец, поэтому на непрогретом двигателе зазор между деталями увеличивается и появляется стук. При монтаже ПП в натяг зазор возникает только при прогреве мотора, что предотвращает удары деталей и, соответственно, стук.
Следует заметить, что работы по замене поршневых пальцев требуют значительной разборки двигателя, поэтому их лучше выполнять при наличии соответствующего опыта или доверять профессионалам. Только при правильном подборе пальцев и грамотном ремонте поршневая группа будет функционировать надежно и эффективно, обеспечивая высокие рабочие характеристики силового агрегата.
Nissan Primera | Поршни и шатуны
Поршни и шатуны
Снятие и установка
Детали поршня
| 1 — поршневой палец
2 — поршень 3 — поршневые кольца 4 — шатунный болт 5 — шатун 6 — вкладыши шатунного подшипника 7 — крышка шатунного подшипника 8 — гайка шатунного подшипника |
Детали поршня показаны на иллюстрации выше.
Для снятия поршней двигатель должен быть демонтирован и головка цилиндров снята. Поддон картера также должен быть снят, чтобы добраться до шатунных подшипников. Ознакомьтесь с относящимися к этому разделами.
Поршни и шатуны выталкиваются рукояткой молотка с внутренней стороны блока цилиндров, после того как будут сняты крышки и вкладыши шатунных подшипников. Перед выполнением этих работ следует ознакомиться с нижеследующими указаниями относительно обозначения и направления установки:
Каждый поршень и соответствующий шатун следует обозначить номером цилиндра, с которого они снимаются. Это лучше всего сделать написав на днище поршня номер цилиндра. Также нанести на поршень стрелку указывающую на переднюю сторону двигателя. Когда поршень позднее будет очищаться от масляного нагара, стрелку следует нанести еще раз.
При снятии поршня с шатуном соблюдайте точное установочное положение крышки шатунного подшипника и сразу после снятия проверьте шатун и крышку подшипника на наличие номера цилиндра на одной стороне.
Днища поршней имеют засечку на кромке (инжекторный двигатель) или стрелку (карбюраторный двигатель), которая должна быть обращена вперед. Шатуны имеют маслораспылительные отверстия. При установленных деталях масляные отверстия, обозначения шатунных подшипников и направление «вперед» должны находиться в показанном на иллюстрации ниже положении. На иллюстрации изображены детали инжекторного двигателя. На карбюраторном двигателе наоборот, т. е. номер шатуна и крышки находится на той же стороне, что и маслораспылительное отверстие.
Правильно собранный поршень и шатун инжекторного двигателя. У карбюраторного двигателя метки (4) и маслораспылительное отверстие (2) должны лежать на одной стороне
| 1 — перед
2 — маслораспылительное отверстие 3 — размер поршня 4 — номер цилиндра |
|
Также обозначьте верхний и нижний вкладыши цветом на обратной стороне.
Проверка поршней и шатунов
|
Если зазор колец составляет более 0.20 мм, или кольца или поршень изношены замените в комплекте. Требуемые значения зазора указаны в
Спецификациях.
0 мм. Требуемые значения указаны в
Спецификациях.
Все кольца следует установить так, чтобы обозначение (если имеется) можно было прочесть сверху. Проверьте поршневые пальцы и втулки шатунов на наличие ржавчины и износ. Если в неудовлетворительном состоянии находится только один шатун, следует заменить весь комплект.
Если имеется возможность воспользоваться таким прибором, граничные значения для скручивания 0.15 на 100 мм,0.30 для изгиба.
Измерение люфта шатунных подшипников
Эта работа описывается в Разделе Коленвал и подшипники коленвала в связи с коленчатым валом. Она производится с помощью полимерного волоска «Plastigage» или можно измерить внутренний диаметр шатунного подшипника и внешней диаметр шейки коленвала.
Сборка поршней и шатунов
Нагрейте проушину шатуна до температуры 60 — 70°С (опустите в горячую воду). Подготовьте подходящий стержень, который вставляется во внутреннюю часть поршневого пальца.
Хорошо смажьте поршневой палец и отверстие проушины шатуна.
Вставьте стопорное кольцо поршневого пальца с одной стороны в поршень. Проверьте, чтобы оно хорошо село в паз.
Запрессуйте палец подходящей оправкой в нагретый шатун.
При сборке должны соблюдаться следующие указания:
- Стрелка на днище поршня (или нарисованная, или на новых поршнях выбитая — см. иллюстрацию) должна указывать на переднюю часть двигателя.
- Обозначения номеров цилиндров на шатунах и крышках подшипников должны совпадать (иллюстрация). Учитывайте разницу между инжекторным и карбюраторным двигателем.
|
Когда кольцо будет находиться на одном уровне с пазом металлическая полоска удаляется, так что кольцо садится в паз. Можно перепутать два компрессионных кольца, поэтому следует обращать внимание на их поперечное сечение, прежде чем устанавливать их. Если кольца хорошо помечены, перепутать их довольно трудно. Кроме того оба компрессионных кольца имеют на одной стороне обозначение (буква «R» может быть выбита на карбюраторном двигателе) которое должно быть видно со стороны днища поршня.
Сборка поршней и шатунов
|
е. метка на кромке (инжекторный двигатель) или стрелка (карбюраторный двигатель) должны указывать на переднюю сторону двигателя.
Проверьте, чтобы они правильно встали на свои места. Если стяжной ленты нет, можно использовать большой шланговый хомут или положить тонкие металлические полоски вокруг колец и сожмите концы так, чтобы кольца вошли в пазы. Поршень вставьте после того, как будет еще раз проверено, что посторонних предметов на нем нет. Если используется шланговый хомут, его можно установить вокруг кольца, пока кольцо не войдет в цилиндр. Затем переставьте хомут на следующее кольцо и введите его в отверстие. Затем то же самое проделайте с верхним кольцом.
Попросите ассистента удерживать блок и затяните оба расположенных сверху шатунных подшипника. Таким же образом еще раз затяните гайки шатунных подшипников с усилием 40-45 Н•м для инжекторного двигателя или 23 — 29 Н•м для карбюраторного двигателя.
50 мм. При превышении замените соответствующий шатун или коленвал.
Справа, слева, сверху и снизу
Переключение навигации
Поиск
Знаете ли вы, что многие поршни имеют определенную ориентацию слева, справа, сверху или снизу? Мы объясняем, почему и как определить ориентацию вашего двигателя.
Неудивительно, что при создании компонентов двигателя используется огромное количество инженерных разработок. Будь то OEM коленчатый вал или изготовленный на заказ набор облегченных клапанов, конечный продукт является результатом бесчисленных часов проектирования и испытаний, чтобы убедиться, что деталь соответствует желаемым потребностям и характеристикам, и поршни не являются исключением. Будь то заэвтектический поршень с малой мощностью или нестандартная поршень для размещения нескольких клапанов с нечетным углом наклона клапана, конструкция имеет решающее значение для успеха детали.
Хотя очень легко просто посмотреть на используемый материал, расположение колец, покрытия и т. д., есть гораздо более простые, но важные аспекты конструкции, которые часто упускают из виду.
Несмотря на то, что поршни могут показаться очень простым компонентом большой схемы двигателя, когда вы начинаете анализировать, что они делают по отношению ко всему, что их окружает, они становятся намного сложнее. Это особенно верно, если учесть невероятно жесткие допуски между поршнями и клапанами, свечами зажигания и стенками цилиндров, среди прочего. Что касается поршней, об их конструкции и применении написаны книги, но ради этой статьи нас интересует один очень простой аспект — ориентация поршня.
Поршни по конструкции
При проектировании поршней поверхность поршня можно разделить на четыре области — верхнюю, нижнюю, левую и правую. Хотя это может показаться слишком простой концепцией, игнорирование такой простой вещи, как установка поршней в правильной ориентации, может нанести ущерб двигателю в мгновение ока.
Помимо поверхности поршня, правильная ориентация также требуется для некоторых конструкций юбки поршня и поршневого пальца. Когда мы говорим об ориентации поршня, основная концепция заключается в том, что поршни должны быть установлены в определенном направлении на основе определенных конструктивных критериев.
В двигателях с высокой мощностью и/или высокими оборотами зазор между поршнем и клапаном имеет решающее значение. Но клапанные сбросы не являются универсальным аспектом поршня. Поскольку многоклапанные комбинации с несколькими углами клапана становятся все более и более популярными, правильная ориентация поршня становится все более важной. В основном это связано с необходимостью специальных предохранительных клапанов для этих экзотических конфигураций клапанов.
Поршни для них и для многих основных приложений далеки от симметричных, требующих определенного направления установки по ряду причин.
«Существует несколько основных причин, по которым поршни необходимо устанавливать в определенном направлении, — объясняет Клейтон Стозерс. «Карманы клапанов должны совпадать с соответствующими клапанами. Например, вам нужно, чтобы впускные карманы совпадали с впускными клапанами».
Несоблюдение этой простой концепции может привести к мгновенному контакту поршня с клапаном, что может привести к широкому спектру возможных повреждений двигателя. С той же целью поршни также могут быть выполнены с выступами для свечей зажигания. Эти карманы должны быть выровнены со свечами зажигания, чтобы предотвратить контакт. (Эти послабления более распространены во внутренних приложениях.)
Правые и левые
Эта важность правильного выравнивания предохранительных карманов клапанов и клапанов особенно важна для 3-, 4- и 5-клапанных двигателей, где может потребоваться большая часть поверхности поршня.
сбросы клапанов. Во многих из этих приложений у вас также есть конструкции поршней, которые зеркально отражают друг друга при установке. Благодаря расположению клапанов в головках цилиндров поршни могут быть выполнены как «правыми», так и «левыми».
«Когда мы говорим «справа и слева», мы имеем в виду ориентацию клапана на этом конкретном цилиндре», — добавляет Стотерс. «В отечественных клиновидных головках иногда впускной клапан меняет сторону в головке блока цилиндров (как на малоблочном Chevrolet). Следовательно, поршень также должен иметь карманы сброса клапана, которые меняют стороны. Это то, что мы называем «правым» или «левым». Как правило, «правильный» — это когда впускной карман находится с правой стороны поршня, если смотреть на верхнюю часть поршня с поднятым клапаном».
Ориентация поршня чрезвычайно важна, когда вы смотрите на асимметричные сбросы клапанов, но это также влияет на другие аспекты конструкции поршня. Стотерс также объясняет, что конструкция юбки поршня является еще одним важным аспектом.
Обратите внимание на юбку
«В конструкциях с асимметричным поршнем есть широкая панель юбки и узкая панель юбки», — объясняет он. «Широкая панель должна быть в направлении основной тяги. Основное направление тяги – это сторона, направленная против вращения. Например, если двигатель вращается по часовой стрелке, если смотреть со стороны переднего шкива, основная тяга будет направлена влево (против вращения)».
Асимметричная конструкция поршня с широкой и узкой юбкой. Широкая панель всегда будет располагаться на стороне основного направления.Оставаться зажатым
Последней большой областью, которая играет важную роль в ориентации поршня, является расположение поршневого пальца. В первую очередь это делается для снижения шума поршня. Различное смещение штифта на запястье может потребовать определенного направления при установке. Как и юбки поршня, правильное расположение играет большую роль в тяге двигателя.
| «Некоторые поршни имеют смещенный поршневой палец, и их необходимо правильно установить, чтобы добиться желаемого эффекта снижения шума поршня». |
«Некоторые поршни имеют смещенный поршневой палец, и их необходимо правильно установить, чтобы добиться желаемого эффекта снижения шума поршня. Направление смещения штифта будет направлено к стороне основной тяги двигателя».
Большинство поршней имеют стрелку или какую-либо маркировку, иллюстрирующую требуемую ориентацию поршня, но всегда полезно проверить эту информацию, особенно если вы используете асимметричную конфигурацию поршня. Эти маркировки могут различаться в зависимости от области применения, конструкции поршня и ориентации двигателя. В любом случае, всегда полезно проверить правильность расположения перед установкой.
Когда речь заходит о конструкции поршня, нужно учитывать множество моментов. Хотя установка может показаться легкой и простой, немного дополнительного времени и внимания, чтобы убедиться, что поршни установлены в правильной ориентации, могут избавить вас от больших головных болей позже.
Всегда важно помнить об основах при сборке двигателя.
АВТОРСКИЕ ПРАВА © 2022 JEPISTONS ВСЕ ПРАВА ЗАЩИЩЕНЫ. JE PISTONS ЯВЛЯЕТСЯ ЧАСТЬЮ СЕМЕЙСТВА БРЕНДОВ-ПОБЕДИТЕЛЕЙ ГОНОК
3 вещи, которые Детройт Пистонс должны исправить прямо сейчас Пистонс: плюсы и минусы нового расписания НБА Аарон Келлерштрасс
Новости Пистонс
Аарон Келлерштрасс Follow @TheBukShow рекорд до 2-7 в молодом сезоне.
К сожалению, прошлой ночью «Пистонс» вернулись к своим старым плохим привычкам, и этого в сочетании с поражением двух больших мужчин было достаточно, чтобы обеспечить «Бакс» сокрушительную победу.
Надеюсь, Детройт скоро вернет Джалена Дюрена и Марвина Бэгли III, но не все вчерашние проблемы были из-за нехватки рабочих рук.
Детройт Пистонс: Проигрыши
Вы можете указать на ряд причин, которые обрекли Детройт прошлой ночью, но самым большим был оборот.
«Пистонс» совершили 21 из них, что стало их самым высоким результатом в сезоне, в результате чего «Бакс» набрали 28 очков.
Детройт, по-видимому, улучшился в этой области, учитывая, что они занимают 13-е место в НБА по текучести после финиша 20-го в прошлом сезоне, но правда в том, что в этом сезоне они в среднем набирают больше и имеют тенденцию в неправильном направлении после в среднем 16,3 текучести за игру в их последние три.
Это 16,3 поставило бы их на 25-е место в лиге, равное с Хьюстоном, поэтому, хотя Детройт хорошо начал заботиться о мяче, они регрессировали в этой области, и это убило их прошлой ночью.
Очки второго шанса
«Детройт» начал сезон как одна из лучших команд в лиге по подборам в нападении, но откатился на землю после того, как Джален Дюрен получил травму. В настоящее время они занимают 12-е место в лиге после того, как в последних трех играх количество подборов в атаке сократилось до девяти.
Прошлой ночью они сдали целых 15 атакующих досок и захватили только две свои.