Поршень и шатун двигателя внутреннего сгорания двс

Поршень двигателя внутреннего сгорания предназначен для выполнения следующих функций:

1. Восприятия энергии газов, выделяющихся при сгорании топлива и передачи её к коленчатому валу через поршневой палец и шатун.
2. Изоляции картера двигателя от камеры сгорания.
3. Распределения тепла по гильзе цилиндра.
Поршень состоит из днища, канавок для компрессионных и маслосъёмных колец, бобышек (отверстий для поршневого пальца) и юбки. Днище поршня способно выдерживать высокие нагрузки и высокую температуру. Так, для примера, в дизельном двигателе давление газов, образующихся от сгорания топлива, равно 200 кг/cm2 при температуре до 2000 С. Форма днища поршня обусловлена конструкцией камеры сгорания, которая в свою очередь играет немалую роль в качественном сгорании топливо-воздушной смеси. Область, между днищем поршня и канавкой первого компрессионного кольца называется top land (головка поршня). Назначение этой области состоит в том, чтобы предохранять первое компрессионное кольцо от перегрева. Поршневые кольца, помимо основной функ-ции предохраняют картер двигателя от проникновения в него горячих газов из камеры сгорания и наоборот, предохраняют камеру сгорания от попадания в неё масла из карте-ра двигателя. Бобышки предназначены для закрепления поршневого пальца. Юбка порш-ня выполняет следующие функции: является направляющей поршня; компенсирует силы, способные вызвать перекос поршня; распределяет масло по зеркалу цилиндра; передаёт тепло от сгорания топлива к стенкам цилиндра и моторному маслу.

Конструкция поршня должна удовлетворять следующим требованиям:

1. Лёгкий вес (для снижения силы инерции во время перехода мёртвых точек)
2. Способность выдерживать высокое давление и температуру.
В целях удовлетворения вышеописанным требованиям, поршни, как правило, изготавли-ваются из алюминиевых сплавов. В последнее время имеется тенденция при изготовле-нии поршня в отливку закладывать стальную вставку, которая повышает его жёсткость и препятствует температурному расширению. Иногда стальную вставку располагают в ка-навке верхнего компрессионного кольца. Для компенсации температурного расширения при нагревании, конструкции поршня придают специальную форму. Юбка поршня в попе-речной плоскости имеет форму овала, а не окружности. В продольной плоскости юбка поршня имеет форму усечённого конуса. Стенкам поршня придают различную толщину в виду того, что металлические части, имеющие большую толщину, расширяются интен-сивнее, чем части, которые имеют меньшую толщину. В нашем случае большую толщину имеют стенки юбки поршня, где расположены бобышки. Таким образом, в процессе на-гревания поршень будет расширяться больше в направлении оси поршневого пальца, и юбка поршня примет форму окружности.

Шатун и поршневой палец.

Шатун предназначен для восприятия усилия от поршня и передачи его коленчатому валу двигателя. Обычно, материалом для изготовления шатуна служит сталь и ему придают двутавровую форму. Верхняя головка шатуна представляет собой втулку с цилиндриче-ским отверстием для соединения с поршнем при помощи поршневого пальца. Поршневой палец представляет собой стальной полый цилиндр, поверхность которого упрочняется в процессе изготовления и имеет высокий класс точности механической обработки. Порш-невой палец может быть жёстко фиксирован как в головке шатуна, так и в бобышках поршня. В двигателях чаще встречается жёсткое крепление поршневого пальца в верх-ней головке шатуна.

Нижняя головка шатуна присоединяется к шатунной шейке коленчатого вала и свободновращается относительно неё. Чтобы иметь возможность присоединения к коленчатому валу, нижняя головка шатуна разделена на две части, которые соединяются болтами.
Для уменьшения трения в процессе работы, между внутренней плоскостью нижней голов-ки шатуна и рабочей поверхностью шатунной шейки коленчатого вала устанавливаются подшипники скольжения. Такие подшипники выполнены из мягкого сплава и состоят из двух частей, которые жестко закрепляются в нижней головке шатуна.

Поиск

Конструктор сайтов - uCoz