Поршни

Шатунно-поршневая группа представляет группу деталей кинематической пары -поршень-шатун, играю щей важную роль в рабочем процессе дизеля. Деталями этой группы являются: поршень, уплотнительные и мас-лосъемные кольца поршия, палец, соединяющий поршень с шатуном, шатуни подшипники верхней и нижней головок шатуна.

Головки поршней, находясь в непосредственном соприкосновении с горячими газами с температурой до 2000 °С, могут нагреваться до 600 °С, при этом они испытывают высокое давление газов (до 12 МПа). В связи с этим поршни изготавливают из высокопрочных металлов, а их головки охлаждают маслом. Применение масла в качестве охлаждающей жидкости, несмотря на его меньшую по отношению к воде эффективность, экономически и технически оправдано. Обеспечить надежное уплотнение охлаждающего тракта поршня так, чтобы вода не попала в масло, технически трудно. Попадание же воды в масло грозит серьезным ухудшением его свойств и может привести к тяжелым последствиям: задиру стенок цилиндров, шеек валов и т. д.

Поршни изготавливают литьем или штамповкой. Материалом для них может служить сталь, чугун или алюминиевые сплавы. Они имеют форму стакана, нижняя часть которого (юб-служит для направления во втулке, а Рис. 69. Поршень дизеля 10Д100:

27. Поршни

1 - стакан; 2,6 - плиты; 3, 5 - прокладки регулировочные; 4 - вставка; 7 -- кольцо стопорное; 8 - втулка; 9 - палец; 10 -- ползушка; 11 - пружина; а, б - канавки для уплотнительных и масло-съемных колецверхняя (головка) совместно с цилиндром и крышкой образуют рабочий объем цилиндра. Из-за разности температур, испытываемых различными частями поршня, он выполнен с некоторым увеличением диаметра от головки к юбке. Головка имеет меньший диаметр, чтобы исключить заклинивание ее в цилиндре при высокой температуре. По конструкции поршни делятся на составные и цельные. Составные поршни имеют отдельно головку и юбку (тронк), а в некоторых случаях вставку, соединяемые при помощи шпилек.

Поршни дизелей типа Д100 (нижний и верхний) несколько отличаются друг от друга формой днища как с наружной, так и внутренней стороны и поэтому невзаимозаменяемы. На дизелях Д100 установлены поршни трех вариантов (3, ЗА и 5), в конструкции которых много одинаковых или аналогичных деталей. С 1972 г. устанавливаются поршни бесшпилечной конструкции (вариант 5). Они отличаются креплением вставки 4 (рис. 69) стопорным кольцом 7, а не шпильками, ввернутыми в приливы головки поршня, и применением циркуляционной системы охлаждения головки поршня.

Поршень состоит (см. рис. 69) из стакана 1, изготовленного из высоколегированного серого чугуна, вставки 4 с установленными сверху и снизу плитами 2, 6 и регулировочными прокладками 3, 5, с помощью которых регулируется линейный размер камеры сжатия. Вставка удерживается в корпусе стопорным кольцом 7. Применение такого способа соединения вместо шпилечного позволило устранить концентрации напряжений в головке поршня от резьбовых отверстий. В отверстиях вставки в бронзовых втулках 8 свободно (скользящая посадка) вставлен поршневой палец 9 для соединения с головкой шатуна.

На корпусе снаружи проточены канавки а, б для уплотнительных колец (четыре верхних) и маслосъемных (три нижних). Рабочая цилиндрическая часть поршня покрыта оловом для устранения задиров, а головка поршня над верхней канавкой покрыта хромом для предупреждения обра зования окалины от действия горячих газов.

Головки поршня охлаждаются маслом, циркулирующим по ее каналам. В отличие от поршней вариантов 3 и ЗА в бесшпилечных поршнях каналы масляного охлаждения расположены симметрично относительно камеры сгорания, что обеспечивает довольно равномерное распределение термических напряжений в головке поршня. Масло для охлаждения поршня поступает по осевому каналу в шатуне к его головке и далее через отверстия по кольцевой канавке во втулке-подшипнике подается к головке поршня. Из головки поршня масло сливается в картер.

Поршень дизелей типа Д49 составной. Штампованная головка поршня 2 (рис. 70) из жаростойкой стали соединена с алюминиевым тронком 6 при помощи шпилек. Для улучшения прирабатываемое™ поверхность тронка покрыта дисульфидом молибдена. На головке имеются четыре канавки под три трапециевидных уплотнительных кольца й одно маслосъемное, а иа тронке - одна под маслосъемное кольцо 5 с пружинным расширителем (экспандером). Поршневой палец 8 плавающего типа изготовлен из легированной стали, азотирован и цементирован. От осевого смещения палец удерживается стопорными кольцами 9.

Масло для охлаждения поршня поступает из головки шатуна через отверстие в прижатый к ней пружиной 3 стакан 4 и далее от центра днища по отверстиям а в тронке перетекает в периферийную полость охлаждения б, откуда по каналу в тронке стекает в картер. Для поддержания уровня масла в полости охлаждения в этот канал запрессована трубка, конец которой возвышается над тронком на 15 мм.

Поршни дизеля ПД1М представляют цельную отливку из алюминиевого сплава (силумина). Коэффициент теплопроводности силумина в 4,25 раза больше, а плотность в 2,75 раза меньше, чем у чугуна. Использование материала с высокой теплопроводностью позволило не применять спе

Рис. 70. Шатунно-поршневая группа дизелей типа Д49:
27. Поршни

1 - главный шатун; 2 - поршень; 3 - пружина; 4 - стакан; 5 - маслосъемное кольцо с экспандером; 6 - тронк; 7 - втулка верхней головки шатуна; 8 - палец; 9 - стопорное кольцо; 10 - болт прицепного шатуна; 11 - прицепной шатун; 12 - палец прицепного шатуна; 13 - втулка-подшипиик; 14 - шатунные болты; 15 - крышка; 16 - вкладыши; а, в, г, д. е - каналы; о - полость охлаждения; ж -- отверстие под штифт; э - зубчатый стыкциальное охлаждение поршня. Благодаря большому заряду свежего воздуха, подаваемого в цилиндры дизеля, головки поршней сверху хорошо охлаждаются воздухом, а снизу они охлаждаются брызгами масла при работе дизеля.

Головка поршня выполнена толстостенной с плавным переходом к цилиндрической поверхности. Торец имеет вогнутую поверхность с четырьмя вырезами для размещения головок клапанов при нахождении поршня в верхнем положении. Вогнутая форма поверхности днища способствует лучшему смешиванию распыленного топлива с воздухом и лучшему его сгоранию.

На головке и юбке поршня проточены канавки для размещения четырех уплотнительных и трех масло-съемных (одно маслосъемное кольцорасположено в верхней части поршня, а два-в нижней) колец. В канавках под маслосъемные кольца просверлены отверстия для стекания масла, снятого со стенок цилиндра кольцами.

В бобышках поршня расположен палец, удерживаемый от осевых перемещений заглушками, установленными в отверстиях с натягом. Палец смазывается от головки шатуна, а затем масло стекает в картер через прорези в заглушках и по каналам в юбке поршня.

Поршневые пальцы. Пальцы служат для соединения верхних головок шатунов с поршнями. Они изготовлены из высоколегированных хромоиике-левых сталей. Наружная поверхность пальцев цементируется (науглероживается) на глубину 1,2-1,5 мм. шлифуется и полируется. По способу закрепления в поршне пальцы выполняют неподвижными и плавающими. Неподвижное соединение пальца со вставкой поршня сделано в дизелях 2Ц100. У поршней дизелей 1 ОД 100 и 5Д49, ПД1М палец свободно с зазором вставляется в отверстия бобышек вставки, тронка или корпуса поршня, а также во втулку головки шатуна.

Пальцы плавающего типа имеют также и осевой зазор в соединении с поршнем. Пальцы смазываются через головки шатунов. У дизеля ПД1М внутри пальца вставлена втулка, развальцованная по концам. Таким образом, между телом пальца и втулкой образуется камера, куда по четырем отверстиям в середине пальца масло поступает из кольцевой канавки втулки головки шатуна. Из камеры масло вытекает на поверхность пальца по восьми отверстиям, расположенным по его концам.

⇐ | Общие понятия о крутильных колебаниях коленчатого вала дизеля. Антивибраторы | | Тепловозы: Механическое оборудование: Устройство и ремонт | | Поршневые кольца | ⇒