Детали поршневой группы

Детали поршневой группы воспринимают силу давления газов и передают ее шатуну. Эта группа деталей обеспечивает уплотнение рабочей полости цилиндра. К деталям поршневой группы относится поршень с поршневыми кольцами и поршневой палец.

Условия работы поршня характеризуются большими механическими и тепловыми нагрузками. Трение поршня о стенки цилиндра вызывает механический износ поршня, а воздействие на его поверхность газов высокой температуры, содержащих агрессивные соединения, — эрозионный и коррозийный износ.

Надежная работа поршня может быть обеспечена только при выполнении определенных обязательных требований как к материалу поршня, так и к его конструкции. Материал поршня должен обладать достаточной прочностью и жесткостью при высоких температурах; хорошими антифрикционными свойствами; высокой теплопроводностью; низким коэффициентом линейного расширения и антикоррозионной стойкостью.

Конструкция поршня в сочетании с элементами конструкции цилиндра должна обеспечить высокую жесткость при малой массе; надежную герметизацию рабочей полости цилиндра; долговечность; малый расход масла; минимальную тепловосприимчивость днища поршня и хороший отвод теплоты от днища поршня.

К основным элементам поршня относятся днище и боковые стенки. Днища поршней могут иметь разнообразную форму. В современных карбюраторных двигателях днище 284 поршня выполняется обычно плоским. В днище поршней дизелей часто выполняется камера сгорания. Днище поршня непосредственно воспринимает давление газа.

На боковых стенках поршня размещены основные конструктивные элементы Поршневой группы. В стенках поршня проточены канавки для поршневых колец и обработаны бобышки для установки поршневого пальца. Боковые стенки поршня должны быть жесткими и прочными при минимально возможной массе поршня.

Основные размеры поршня обусловлены конструктивными соображениями.

Поршневой палец относится к числу наиболее нагруженных деталей кривошипношатунного механизма. Он подвергается действию сил давления газов и сил инерции, а также нагревается теплотой, передающейся от поршня и выделяющейся при трении пальца во втулке шатуна и в бобышках поршня. Поршневой палец представляет собой

гладкий цилиндрический стержень. Для снижения массы он выполняется пустотелым.

Поршневые кольца обеспечивают герметичность рабочей полости цилиндра, отвод теплоты от головки поршня и предотвращают перекачку масла из картера в камеру сгорания. Поршневые кольца современных двигателей работают в тяжелых условиях, характеризующихся воздействием высокого давления и температуры газов, сил инерции и трения.

По назначению поршневые кольца делятся на компрессионные и маслосъемные. Основное назначение компрессионных колец заключается в уплотнении рабочей полости цилиндра. Наиболее простую форму имеют кольца прямоугольного сечения. Кольца других форм применяются для обеспечения лучшей прирабатываемости и приспособляемости к поверхности цилиндра. Кольца трапецеидального сечения менее склонны к пригоранию. Маслосъемные кольца предназначены для снятия излишнего масла с поверхности цилиндра и предотвращения его проникновения в камеру сгорания. Для всех форм колец характерна малая опорная поверхность, что обеспечивает достаточно высокое давление кольца на стенку цилиндра, необходимое для эффективного удаления смазочного материала.

Для изготовления поршней применяют литейные и деформируемые алюминиевые сплавы типа АЛ и А К. Для изготовления чугунных поршней используют серые и ковкие чугуны.

Поршневые пальцы форсированных двигателей изготовляют из легированных, пригодных для цементации, сталей 15Х, 20 X, 20Х2Н4А, 12ХНЗА, 18Х2Н4МЛ (ГОСТ 4543-71 *). В менее нагруженных двигателях применяют углеродистую сталь 45 (ГОСТ 1050-74**) с последующей закалкой с нагревом токами высокой частоты.

Широкое распространение для изготовления поршневых колец получил серый перлитный чугун. В настоящее время для производства поршневых колец применяют смеси, получаемые методами порошковой металлургии. В состав таких смесей входит железо, медь и графит.