3.3. Поршневой палец

Работа поршневого пальца проходит в неблагоприятных условиях, так как на него действуют значительные газовые силы и инерционные нагрузки от масс поршневой группы. Нагрузка четырёхтактного двигателя является не просто переменной, она близка к ударной.

Исходя из этих условий работы поршневого пальца, к нему предъявляются следующие требования [6] :

1) небольшой вес;

2) минимальная деформация;

3) высокая сопротивляемость ударной нагрузке;

4) достаточная прочность с учётом переменной нагрузки;

5) высокая износостойкость рабочей поверхности. Поршневой палец представляет собой полый цилиндр.

пальца, что снижаетСвес поршневой головки, напряжение изгиба, улучшает устойчивость поршня в цилиндре в плоскости оси пальца;

−увеличение длины бобышек поршня. Расстояние между бобышками снижается до (0,35…0,28) D. Это обеспечивает долговечность поршня.

Второй вариант крепления пальца в бобышках поршня болтом (см. рис. 3.10,б) вышел из употребления из-за следующих недостатков :

разрушение резьбы стопорного болта и, как следствие, ослабление крепления пальца и его сдвиг;

увеличение процента брака поршневых пальцев из-за их свер-

ления;

увеличение длины поршневой головки шатуна, что увеличивает

64

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.

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.

3.4.1. Компрессионные кольца

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.

Рис. 3.12. Формы поперечного сеченияАпервых компрессионных колец [11] : а – прямое с пор стым хромированием; б – прямое с молибденом

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.

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