Индивидуальное задание
Описать назначение и конструкцию поршней, поршневых колец, шатунов и подшипников коленчатого вала двигателей ваз-2101, змз-24, зил-130, ямз-238, ямз-740.
ВАЗ - 2101
Поршень служит для восприятия силы давления газов и передачи ее через поршневой палец и шатун на коленчатый вал.
Поршни автомобиля ВАЗ-2101 отливаются из алюминиевых сплавов. У поршня различают две части: головку и юбку. Днище головки образует часть камеры сгорания и воспринимает давление газов при их расширении. В головке выполнены канавки , в которые устанавливаются поршневые кольца. Юбкой называется нижняя часть поршня, которая служит для направления его движения в цилиндре. Вследствие неодинакового расширения головки и юбки диаметр головки делают меньше диаметра юбки. Юбка поршня в поперечном сечении овальная с меньшей осью овала в плоскости поршневого пальца и большей – в плоскости действия боковых сил, что дает возможность уменьшить зазор между поршнем и цилиндром и исключить стуки при работе холодного двигателя. В средней части поршня в юбке имеются две бобышки для установки поршневого пальца. Ось отверстия под поршневой палец в бобышках смещена в правую сторону по ходу автомобиля на 2 мм. Такое смещение обеспечивает более плавное перемещение поршня при изменении направления движения в зоне ВМТ при рабочем ходе, что снижает боковое давление поршня на стенку цилиндра и уменьшает износ последнего.
Поршневые кольца, изготавливаемые из специального чугуна, имеют разрезы (замки). Два верхних кольца являются компрессионными, они служат для уменьшения утечки газов. Верхнее компрессионное кольцо хромировано, что повышает его износостойкость и предотвращает появление задиров на гильзах цилиндров, нижнее – фосфатировано. Третье поршневое кольцо – маслосъемное, на наружной поверхности оно имеет проточку и несколько щелевидных прорезей для отвода излишнего масла, снимаемого со стенок цилиндра, во внутреннюю полость поршня. На внутренней поверхности маслосъемного кольца проточена канавка, в которую установлена расширительная пружина.
Шатун соединяет поршень с шатунной шейкой коленчатого вала. Он служит для передачи сил давления газов от поршня на коленчатый вал при рабочем ходе, а при осуществлении вспомогательных тактов – усилий от коленчатого вала к поршню.
Он представляет собой стержень двутаврового сечения с верхней и нижней головками. Нижняя головка делается разъемной, в нее вставлены тонкостенные сталеалюминевые вкладыши.
Коренные подшипники коленчатого вала имеют сменные тонкостенные двухслойные вкладыши, изготовленные из стальной ленты, залитой с одной стороны алюминиевым сплавом. Верхние и нижние коренные вкладыши одинаковые, на рабочей поверхности для прохода масла они имеют кольцевую канавку и два отверстия.
ЯМЗ – 740, ЯМЗ - 236
Поршни двигателя ЯМЗ-740 изготовлены из высококремнистого алюминиевого сплава, имеют вставки из жаропрочного чугуна под верхнее компрессионное кольцо, в толстостенном днище поршня выполнена камера сгорания.
Уплотняющая часть поршня имеет диаметр увеличивающийся к низу. Юбка поршня имеет две бобышки (приливы) с отверстиями для поршневого пальца. Каждая бобышка связана с днищем поршня двумя ребрами. Юбка поршня ЯМЗ-740 в нижней части имеет боковые выемки для прохода противовесов коленчатого вала при его вращении.
Юбка поршня обычно имеет прорези, которые предупреждают заедание поршня при нагреве и позволяют уменьшить зазор между гильзой цилиндра и поршнем. Заклинивание поршня исключает также придание юбке овальной формы. Диаметр поршня в плоскости, перпендикулярной оси пальца делают больше, чем в направлении оси пальца (у ЗИЛ-130 на 0.52 мм). При нагревании поршень расширяется сильнее в направлении оси поршневого пальца, где в бобышках сосредоточена наибольшая масса металла. Поэтому овальный поршень при нагреве получит цилиндрическую форму.
Отверстие под поршневой палец располагается не по оси симметрии поршня, а смещена вправо по ходу автомобиля. Этим уменьшается сила удара поршня о стенки гильзы при переходе его через ВМТ в процессе сгорания – расширения.
Для улучшения приработки поршней к гильзам цилиндров и предохранения их от задиров юбку поршня покрывают слоем коллоидного графита.
Поршне вые кольца устанавливают в канавки, расположенные в головке поршня. В целях повышения износостойкости поверхность поршневого кольца подвергают пористому хромированию. Остальные кольца для ускорения приработки подвергают тонким слоем олова. Нижнее компрессионное кольцо двигателя ЯМЗ – 740покрыто молибденом. На наружной и внутренней поверхностях колец делают фаски или канавки.
Шатун и его головку изготавливают из легированной или углеродистой стали. В верхнюю головку шатуна запрессовывают одну или две втулки из оловянистой бронзы, а в нижнюю вставляют тонкостенные стальные вкладыши залитые слоем антифрикционного сплава. Нижняя головка шатуна и крышка соединяются двумя болтами, гайки которых шплинтуются. Вкладыши шатунных подшипников двигателя ЯМЗ – 740 изготавливают из стальной ленты покрытой слоем свинцового сплава.
От провертывания в нижней головке шатуна вкладыши удерживаются выступами (усиками), которые входят в канавки выфрезерованные в шатуне и его крышке.
Центробежные силы, возникающие при большой скорости вращения коленчатого вала нагружают коренные подшипники и ускоряют их износ. Для их разгружения служат противовесы, расположенные против шатунных шеек коленчатого вала.
Вкладыши коренных подшипников обычно той же конструкции, что и вкладыши шатунных подшипников. Верхний вкладыш устанавливается в выемку (постель) верхней части картера, нижний – в крышки коренных подшипников.
Крышки коренных подшипников растачивают совместно с блоком цилиндров и при сборке двигателя их устанавливают только на свои места.
Рис. 1.1 Поршень с шатуном в
сборке
Рис 1.2 Детали шатунно-поршневой
группы
ЗМЗ - 24
Поршень служит для восприятия давления газов и осуществления вспомогательных тактов. Верхняя усиленная часть поршня именуется головкой, а нижняя направляющая часть – юбкой. Приливы в стенках юбки, служащие для установки поршневого пальца, называются бобышками.
Поршни отлиты из алюминиевого сплава и покрыты по боковой поверхности тонким слоем олова для лучшей переработки.
Юбки поршней в поперечном сечении имеют форму эллипса. Большая ось эллипса расположена в плоскости, перпендикулярной оси поршневого пальца. Юбки в продольном направлении имеют форму усеченного конуса с большим основанием по нижней кроме поршня. В нижней части юбки сделаны вырезы для прохода противовесов коленчатого вала.
Параллельно продольной оси двигателя в бобышках поршня сделаны отверстия для установки поршневого пальца. На головках поршня имеются три канавки: две верхние – для компрессионных и нижняя - для маслосъемного колец. По окружности канавок под маслосъемные кольца выполнены отверстия для отвода масла, снимаемого кольцами.
Поршневые кольца предназначены для предотвращения прорыва газов через зазор между юбкой поршня и стенкой цилиндра, а также для удаления излишнего масла со стенок цилиндра, препятствуя проникновению его в камеру сгорания. Поршень двигателя ЗМЗ-24 имеет три кольца. Два верхних – компрессионные, а нижние – маслосъемные. Зазор в замке компрессионных колец – 0,4±0,1 мм. Компрессионные кольца изготовляются из чугуна. Маслосъемные кольца выполняются составными – из двух плоских стальных колец и двух расширителей – осевого и радиального. Верхние компрессионные кольца покрыты пористым хромом.
Компрессионные кольца устанавливаются на поршне так, чтобы выточки на их внутренней поверхности были обращены вверх как показано на рисунках. Кольца, не подвергающиеся хромированию, покрываются по наружной поверхности тонким слоем олова для лучшей приработки. При установке колец на поршень их створки (замки) следует устанавливать под углом 90º один к другому.
Шатун предназначен для передачи усилия от поршня на коленчатый вал. Шатуны – стальные, штампованные, двутаврового сечения. Шатун состоит из верхней головки, стержня и нижней головки. В верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая втулка под поршневой палец. Для подвода смазки к трущимся поверхностям в головке шатуна крепится двумя бортами. В нижней головке шатуна имеется отверстие для выбрасывания масла на стенку цилиндра и кулачки распределительного вала.
Шатунными подшипниками являются тонкостенные сталеалюминиевые вкладыши. От смещения вкладыши удерживаются выступами, входящими в соответствующие пазы на шатуне и крышке.
Для правильной сборки шатунно-поршневой группы сделаны метки. На стержнях шатунов имеется детальный номер шатуна, а на крышке – выступ. При правильной сборке номер на стрежне и выступ на крышке должны быть обращены в одну сторону. Поршни устанавливаются в соответствии с имеющейся на них подписью «Вперед», «Назад». При этом номер на стержне и метка на крышке первого, второго, третьего и четвертого шатунов должны быть обращены назад, а пятого, шестого, седьмого и восьмого шатунов- вперед.
Коренные и шатунные шейки вала подвергаются закалке токами высокой частоты. В щеках вала просверлены каналы для подвода масла от коренных подшипников к масляным полостям в шатунных шейках. Масляные полости являются дополнительными грязеуловителями (ловушками). Грязевые частицы центробежной силы отбрасываются к периферии полостей, а чистое масло через отверстия подается к шатунным подшипникам.
ЗИЛ-130
Поршни изготовлены из алюминиевого сплава и покрыты оловом. До июня 1974г. юбка поршня имела форму эллиптического конуса с большим основанием у нижнего края юбки.
Все двигатели, выпущенные с июня 1974г. (с двигателя №664064), комплектуются поршнями, имеющими бочкообразную форму юбки и две П-образные прорези между головкой и юбкой. При такой конструкции обеспечивается большая надежность поршней в результате более равномерного прилегания их к стенкам цилиндров.
На головках поршней выполнено по четыре канавки: три верхние – для компрессионных колец и одна нижняя- для маслосъемного кольца. На днище поршней имеются стрелки, которыми должны устанавливаться вперед.
Поршневые кольца устанавливают по четыре на каждом поршне: три компрессионных и одно маслосъемное. Наружная поверхность нижнего компрессионного кольца выполнена конической; большее основание конуса обращено вниз. Компрессионные кольца устанавливают так, чтобы выточка на внутренней цилиндрической поверхности колец была обращена вверх. Зазор в замке компрессионных колец должен быть в пределах 0,30 – 0,65 мм, а у маслосъемных – 0,9 -1,5мм.
Шатуны стальные, двутаврового сечения. В верхнюю головку запрессована бронзовая втулка, а в нижнюю установлены стальные алюминиевые вкладыши.
Для правильной сборки шатунно-поршневой группы на стрежне шатуна имеется метка. В левой группе цилиндров – должны быть обращены в одну сторону, а в правой группе цилиндров – в разные стороны. Затяжку гаек болтов шатуна необходимо проводить динамометрическим ключом с моментом 7 – 8 кгс·м.
С 1977г. завод выпускает двигатели с бесшплинтовым креплением гаек болтов шатуна. Новый комплект болт-гайка-шайба взаимодействует со старым комплектом болт-гайка-шплинт. Момент затяжки новых гаек 8 – 9
кгс·м.