Кривошипно – шатунный механизм (часть 2)

Начало. ПОРШЕНЬ воспринимает давление газовых сил и преобразует его в поступательное движение. В двухтактных двигателях поршень кроме того, как правило, управляет газораспределением.

При всей своей внешней простоте поршень — одна из сложнейших деталей двигателя. Он имеет днище, непосредственно воспринимающее газовые силы (максимальное давление цикла более 25 кгс/см3 у двух- и более 45 кгс/см3 у четырехтактных двигателей) и нагревающееся до 300— 350 0С, а также юбку, которая служит направляющей при движении. В верхней части поршня имеются проточки под поршневые кольца. А несечения различных вариантов поршневых колец. Наиболее распространены кольца прямоугольного сечения (а); трапециевидные кольца (более сложны в изготовлении, зато не склонны к эакоксовыаанию, да к тому же при работе возникает дополнительная прижимающая сила; конусные кольца (в) хорошо соскабливают масло, помогая маслосъемному кольцу, и ставятся в, качестве второго или третьего кольца; торсионные кольца (г, д) скручиваются и действуют подобно конусному кольцу. Все это компрессионные кольца. Маслосъемные кольца бывают целыми (е) или составными (ж).

Последние состоят: из двух тонких колец; пружинного кольца-расширителя, прижимающего тонкие кольца к стенкам канавки, и пружинного кольца-расширителя, прижимающего тонкие кольца к рабочей поверхности цилиндра. Во избежание попадания в окно и поломки кольца двухтактных двигателей фиксируются от проворота замком в виде запрессованного в поршень штифта. При этом на самом кольце появляется выемка под штифт (э, и). В гоночных двигателях нередко применяют компрессионные кольца углового сечения (к). Они очень сложны в изготовлении, но тут уж «все для победы».

Необходимость соединить поршень с шатуном также не упрощает его формы. Положение усугубляется тем, что все современные мотоциклетные поршни изготавливаются из алюминиевых сплавов, а этот материал, как известно, сильно расширяется при нагреве.

Основное требование, предъявляемое к цилиндру,— сохранение цилиндрической формы при работе двигателя — распространяется и на боковую поверхность поршня. Но при этом в холодном состоянии поршень получается совсем не цилиндрическим.

При работе на поршень действуют инерционные силы. В современных быстроходных двигателях они могут достигать нескольких тонн. Вот почему конструкторы постоянно борются за снижение веса. Как следствие — применение на четырехтактных двигателях (у двухтактников размеры поршня диктуются газораспределением) коротких юбок.

Вообще-то, несть числа всевозможным ухищрениям в конструкции поршня: здесь и всевозможные вставки, и накладки, и прорези, и выборки металла в массивных местах (холодильники).

Из всего сказанного видно: необходимы специальные технологии. Хотя в недоразвитых странах «двигателестроители» прекрасно обходятся и без них: делают поршень цилиндрическим. Все проблемы решает увеличенный зазор между поршнем и цилиндром. За простоту же платит покупатель, меняя поршень вскоре после обкатки…

ПОРШНЕВЫЕ КОЛЬЦА.

У них две задачи. Во-первых — уплотнение зазора между цилиндром и поршнем. Кольца, выполняющие эту функцию, называют компрессионными. Их число колеблется от одного до трех. Во-вторых — удаление избытка масла с поверхности цилиндра. В этом случае кольцо называют маслосъемным. Оно, как правило, одно. В исключительных случаях ставят два маслосъемных кольца.

Поразительно, нофакт: до сих пор сущестует мнение, что чем больше колец, тем лучше. Владельцы мопедов и «Восходов» устанавливают на поршень третье компрессионное кольцо и искренне уверяют, что получили большую мощность. В этой ситуации возможны два варианта: либо эти люди заблуждаются, либо все так и есть, если они установили третье кольцо на весьма изношенный двигатель. В подтверждение приведем результаты эксперимента. На работающем двигателе измерили максимальное давление в камере сгорания. В первом случае поршень работал без колец, во втором — с одним кольцом, в третьем — с двумя и в четвертом — с тремя. Соответственно величины давления были следующими: 10 кгс/см3. 28,8 кгс/см:, 29,7 кгс/см3 и 29,9 кгс/см2. Нужны ли здесь комментарии?

Поршневые кольца изготавливают либо из высококачественных чугунов, либо из стали с покрытием. Для увеличения долговечности в качестве верхнего часто используют кольцо с хромированной рабочей поверхностью. Остальные кольца для ускорения и улучшения приработки нередко покрывают оловом. Лучшие результаты можно получить, если вместо покрытия оловом напылить молибден, но это удовольствие более дорогое.

Так же как и поршень, кольца испытывают на быстроходных двигателях значительные инерционные нагрузки. Поэтому чем меньше высота поршневого кольца, тем большее ускорение поршня оно может выдержать без ущерба для надежности. О величинах ускорений можно судить хотя бы по тому, что кольцо высотой 3,2 мм выдерживает 12 200 м/с, а при высоте 1,2 мм предел повышается до 21 400 м/с.

Б. Дахновский, инженер

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *