5.4.2 Поршневой палец
Поршневой палец служит для шарнирного крепления шатуна. В ВОД и СОД наиболее распространены пальцы «плавающего» типа, которые имеют подвижность. Поршни, работающие в условиях повышенных тепловых нагрузок, могут быть составными: головка поршня-из стали, а нижняя часть из чугуна. Между собой они могут соединяться шпильками или резьбовым соединением. Поршни легких высокооборотных двигателей отливают из чугуна.
Особенности поршней крейцкопфных двигателей обусловлены отсутствием в них боковых сил, прижимающих поршень к втулке,-эти силы воспринимаются крейцкопфом и передаются параллелям. Поэтому поршни крейцкопфных двигателей имеют укороченные тронковые части и не имеют отверстий для поршневого пальца. Крейцкопф соединяется с поршнем штоком, неподвижно закрепленным в поршне.
Рис. 92 Поршень в разборе
5.4.3 Крейцкопф
Крейцкопф-это поперечина с ползуном, которые соединяют поршневой шток и верхнюю головку шатуна. Ползун, двигающийся вдоль направляющей, передает ей боковое усилие и тем самым разгружает поршень. Наличие ползуна позволяет значительно уменьшить длину и массу поршня по сравнению с поршнем тронкового двигателя и способствует уменьшению износа поршня, поршневых колец, втулки цилиндра и головных подшипников. Кроме того, использование крейцкопфа позволяет отделить полость цилиндра от картера с помощью диафрагмы и сальника, что очень важно при сжигании тяжелых сернистых топлив. В этом случае загрязненное цилиндровое масло не смешивается с чистым циркуляционным маслом в картере двигателя.
Рис. 93 Крейцкопф дизеля типа RD фирмы «SULZER»
1-шатун; 2-шток поршня; 3-шайба предохранительная; 4-башмак скольжения;
5-цапфа
5.4.4 Поршневые кольца
Поршневые кольца подразделяются на уплотнительные (компрессионные) и маслосъемные. Компрессионные кольца располагаются в верхней части головки поршня и служат для обеспечения плотности между поршнем и втулкой и отвода теплоты от поршня к охлаждаемой втулке. Для упругости и возможности расширения при нагреве кольца имеют разрез-замок (поэтому их диаметр в свободном состоянии больше, чем диаметр втулки цилиндра). Замок кольца делается прямым (для высокооборотных двигателей), косым или ступенчатым (для малооборотных и среднеоборотных двигателей). Вставленные в канавки кольца имеют зазор в замке от 0,8 до 3 мм. Основное уплотнение осуществляется двумя верхними кольцами. В двигателях с большим диаметром цилиндра кольца иногда фиксируют стопорами. Форма компрессионных колец может быть прямоугольной или трапецеидальной, с пояском из свинцовистой бронзы, обладающей антифрикционными свойствами и высоким коэффициентом теплопроводности. Кольца изготовляют из чугуна с повышенным содержанием фосфора для увеличения износостойкости; верхнее компрессионное кольцо иногда изготавливают из специальной стали.
Рис. 94 Шатунно-поршневая група двигателя
1-поршень; 2-канавка под поршневое кольцо; 3-отверстия для стока масла;
4-цилиндрическое поршневое кольцо; 5-коническое поршневое кольцо; 6-поршневой палец; 7-заглушка поршневого пальца; 8-верхняя головка шатуна; 9-шатун; 10-крышка нижней головки шатуна; 11, 12 -верхний и нижний вкладыши; 13-конический штифт
В высокофорсированных двигателях происходит интенсивный износ нижней поверхности канавок поршня. Поэтому в некоторых двигателях (ДКРН 74/160 и др.) применяют сдвоенные противоизносные кольца. Повышение работоспособности колец остается актуальным вопросом дизелестроения. Повышение твердости колец, улучшение их смазки и обеспечение равномерности нажатия колец на втулку обеспечивается пористым хромированием, протачиванием канавок для аккумулирования масла, протачиванием канавок для заливки оловом, молибденовым покрытием, нанесением насечек на внутренней поверхности для повышения упругости и др. При движении поршня вниз кольца прижимаются к верхней поверхности поршневых канавок, и масло, подаваемое для смазки втулки, скапливается у нижней поверхности канавок.
При движении поршня вверх это масло попадает в верхнюю часть канавок и в камеру сгорания. Во избежание этого ниже компрессионных колец устанавливают маслосъемные кольца. При движении поршня вниз кромка маслосъемного кольца соскабливает излишек масла и направляет его в картер двигателя через отверстия в поршне, расположенные ниже маслосъемного кольца. Эти кольца могут иметь различную форму-прямоугольную,трапецеидальную, с прорезью и др. Для лучшего соскабливания масла они имеют скошенную кромку. Поршневые кольца существенно влияют на экономичность, мощность и ресурс двигателя.