Поршневой палец

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Особенности устройства

Основные размеры шатунно-поршневой группы

шатунный палец поршень цилиндр

Поршень - алюминиевый литой. По наружному диаметру поршни разбиты на пять классов (А, В, С, D, Е) через 0,01 мм. Наружная поверхность поршня имеет сложную форму. Поэтому измерять диаметр поршня необходимо только в плоскости, перпендикулярной поршневому пальцу, на расстоянии 55 мм от днища поршня.

По диаметру отверстия под поршневой палец поршни подразделяются на три класса (1, 2, 3) через 0,004 мм. Классы диаметров поршня и отверстия под поршневой палец клеймятся на днище поршня.

По массе поршни сортируются на три группы: нормальную, увеличенную и уменьшенную на 5 г. Этим группам соответствует маркировка на днище поршня: «Г», «+» и» -». На двигателе все поршни должны быть одной группы по массе.

Поршни ремонтных размеров изготавливаются с увеличенным на 0,4 и 0,8 мм наружным диаметром. Увеличению на 0,4 мм соответствует маркировка в виде треугольника, а увеличению на 0,8 мм - в виде квадрата.

Стрелка на днище поршня показывает как правильно ориентировать поршень при его установке в цилиндр. Она должна быть направлена в сторону привода распределительного вала.

Поршневой палец - стальной трубчатого сечения, запрессован в верхнюю головку шатуна и свободно вращается в бобышках поршня. По наружному диаметру пальцы подразделяются на три класса через 0,004 мм. Класс маркируется краской на торце пальца: синяя метка - первый, зеленая - второй, а красная - третий класс.

Поршневые кольца изготовлены из чугуна. Верхнее компрессионное кольцо - с хромированной бочкообразной наружной поверхностью. Нижнее компрессионное кольцо скребкового типа. Маслосъемное кольцо - с хромированными рабочими кромками и с разжимной витой пружиной.

На кольцах ремонтных размеров ставится цифровая маркировка «40» или «80», что соответствует увеличению наружного диаметра на 0,4 или 0,8 мм.

Шатун - стальной, кованый. Шатун обрабатывается вместе с крышкой и поэтому они в отдельности невзаимозаменяемые. Чтобы при сборке не перепутать крышки и шатуны, на них клеймится номер цилиндра, в который они устанавливаются.

Маркировка поршня и шатуна:

1 - группа поршня по массе;

2 - стрелка для ориентирования поршня в цилиндре;

3 - ремонтный размер;

4 - класс поршня;

5 - класс отверстия для поршневого пальца;

6 - отверстие для выхода масла;

7 - номер цилиндра

По массе верхней и нижней головок шатуны подразделяются на классы, маркируемые либо буквой, либо краской на крышке шатуна. На двигатель должны устанавливаться шатуны одного класса по массе.

Подгонять массу шатунов можно удалением металла с бобышек на верхней головке и на крышке до минимальных размеров 33 и 32 мм. После удаления металла с крышки шатуна, на ней необходимо клеймить классы шатуна по отверстию под поршневой палец и по массе.

Места, на которых допускается удалять металл, при подгонке массы верхней и нижней головок шатуна

Подбор поршня к цилиндру

Расчетный зазор между поршнем и цилиндром (для новых деталей) равен 0,025-0,045 мм. Он определяется промером деталей и обеспечивается установкой поршней того же класса, что и цилиндры. Максимально допустимый зазор (при износе деталей) - 0,15 мм.

Если у двигателя, бывшего в эксплуатации, зазор превышает 0,15 мм, то необходимо заново подобрать поршни к цилиндрам, чтобы зазор был возможно ближе к расчетному.

В запасные части поставляются поршни классов А, С, Е. Этих классов достаточно для подбора поршня к любому цилиндру при ремонте двигателя, так как поршни и цилиндры разбиты на классы с небольшим перекрытием размеров. Например, к цилиндрам классов В и D может подойти поршень класса С. Также и к изношенным цилиндрам классов А и В может подойти поршень класса С.

Разборка и сборка

Разборка. Снимите поршневые кольца. Уложите поршень в опору с цилиндрической выемкой и с помощью оправки А.60308 выпрессуйте палец.

Если некоторые детали шатунно-поршневой группы не повреждены и мало изношены, то они могут быть снова использованы. Поэтому при разборке пометьте их, чтобы в дальнейшем собрать группу с теми же деталями и установить в прежний цилиндр двигателя.

Выпрессовка поршневого пальца: 1 - оправка А.60308

Сборка. Перед сборкой подберите палец к поршню. Для правильного сопряжения необходимо, чтобы поршневой палец, смазанный моторным маслом, входил в отверстие поршня от простого нажатия большого пальца руки (рис. 2-35) и не выпадал из него, если держать поршень как показано на рис. 2-36.

шатунный палец поршень цилиндр

Установка поршневого пальца

Проверка посадки поршневого пальца

Выпадающий палец замените другим, следующего класса. Если в поршень вставлялся палец третьего класса, то замените поршень с пальцем.

Так как палец вставляется в верхнюю головку шатуна с натягом, необходимо нагреть шатун для расширения его головки. Поэтому поместите шатуны на 15 мин в электропечь, нагретую до 240°С. Для лучшего прогрева положите шатуны верхними головками внутрь печи.

Палец заранее приготовьте к сборке, надев его на валик 1 приспособления А.60325 с установленным дистанционным кольцом 5. Кольцо должно иметь толщину 4 мм, наружный диаметр 22 мм и внутренний -15 мм. На конце приспособления устанавливается направляющая 3 и закрепляется винтом 4. Винт затягивайте неплотно, чтобы не произошло заклинивания при расширении пальца от контакта с нагретым шатуном.

Установка поршневого пальца на приспособление А.60325 для запрессовки:

1 - валик;

2 - поршневой палец;

3 - направляющая;

4 - упорный винт;

5 - дистанционное кольцо

Для правильного соединения пальца с шатуном, запрессовывайте палец как можно скорее, так как шатун быстро охлаждается и после охлаждения нельзя будет изменить положение пальца.

Извлеченный из печи шатун быстро зажмите в тисках. Надевая поршень на шатун, следите, чтобы отверстие под палец совпадало с отверстием верхней головки шатуна. Закрепленный на приспособлении поршневой палец протолкните в отверстие поршня и в верхнюю головку шатуна (рис. 2-38) до упора заплечика приспособления в поршень.

Запрессовка поршневого пальца в верхнюю головку шатуна. Поршень должен опираться на головку шатуна в направлении, указанном стрелкой.

Во время этой операции поршень должен прижиматься бобышкой к верхней головке шатуна в направлении запрессовки пальца (показано стрелкой). Тогда палец займет правильное положение.

После охлаждения шатуна смажьте палец моторным маслом через отверстия в бобышках поршня.

Смажьте моторным маслом канавки на поршне и поршневые кольца и установите кольца на поршень. Ориентируйте поршневые кольца так, чтобы замок верхнего компрессионного кольца располагался под углом 30-45° к оси поршневого пальца, замок нижнего компрессионного кольца - под углом приблизительно 180° к оси замка верхнего компрессионного кольца, а замок маслосъемного кольца - под углом 30-45° к оси поршневого пальца между замками компрессионных колец.

Нижнее компрессионное кольцо устанавливайте выточкой вниз. Если на кольце нанесена метка «Верх» или «ТОР», то кольцо устанавливайте меткой вверх (к днищу поршня).

Перед установкой маслосъемного кольца проверьте, чтобы стык пружинного расширителя располагался со стороны, противоположной замку кольца.

Проверка технического состояния

Очистите поршень от нагара и удалите все отложения из смазочных каналов поршня и шатуна.

Тщательно осмотрите детали. Трещины любого характера на поршне, поршневых кольцах, пальце, на шатуне и его крышке не допускаются. Если на рабочей поверхности вкладышей имеются глубокие риски, то замените вкладыши новыми.

Зазор между поршневыми кольцами и канавками проверяйте набором щупов, как показано на рис. 2-39, вставляя кольцо в соответствующую канавку. Номинальный (расчетный) зазор для верхнего компрессионного кольца составляет 0,04-0,075 мм, для нижнего - 0,03-0,065 мм и для маслосъемного - 0,02-0,055 мм. Предельно допустимые зазоры при износе - 0,15 мм.

Проверка зазора между поршневыми кольцами и канавками

Зазор в замке поршневых колец проверяйте набором щупов, вставляя кольца в калибр, имеющий диаметр отверстия, равный номинальному диаметру кольца с допуском ±0,003 мм. Для колец нормального размера диаметром 76 мм можно применять калибр А. 96137.

Поршневой палец

По условиям кинематической схемы кривошипно-шатунного механизма, преобразующего возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение, необходимо чтобы обе головки шатуна были подсоединены шарнирно. Поршневой палец является осью качания шатуна в соединении с поршнем. Через поршневой палец передаются все силы, возникающие между поршнем и шатуном. К этим силам относятся сила инерции, возникающая при изменении направления движения поршня, сила давления сжимаемой в цилиндре двигателя воздушно топливной смеси или воздуха в дизельном двигателе при сжатии и, главное, сила давления расширяющихся газов во время рабочего такта.

Поршневой палец относится к деталям двигателя, совершающим возвратно-поступательное движение во время работы. Конструкторы двигателей всеми способами стремятся уменьшить вес таких деталей. Но, как отмечалось ранее, через поршневой палец передаются очень большие силы. Поэтому размер (диаметр) пальца, конструкция, технология и материал изготовления пальца, с учётом себестоимости массового изготовления, это результат принятия сложного компромиссного инженерного решения.

Во время работы двигателя на поршневой палец действуют изгибающие усилия и усилия среза. Под воздействием этих усилий поршневой палец может принять недопустимую овальность, в результате которой возможно заклинивание поршня в поршневой головке шатуна или в бобышках поршня. Овальность поршневого пальца может привести к появлению трещин в бобышках поршня и последующему разрушению поршня.

Эпюра нагрузки на поршневой палец

Внутреннее отверстие поршневого пальца

Внутреннее отверстие пальца массовых двигателей цилиндрической формы, поскольку такой палец имеет самую низкую себестоимость изготовления. В двигателях, в которых стоимость изготовления не играет решающего значения, по сравнению с качественными показателями, для облегчения веса пальца, внутреннее отверстие изготавливается в виде двух конусов, сужающихся к середине пальца. На эпюре нагрузки, приложенной к поршневому пальцу, видно, что, усилие, приложенное к центру поршневого пальца, значительно меньше усилия, приложенного к его концам.

Так выглядит поршневой палец массового автомобиля

По способу осевой фиксации пальцы делятся на две группы:

1 - фиксированные

2 - плавающие

1 - Поршневой палец

2 - Зазор между пальцем и бобышкой поршня

3 - Шатун

4 - Поршень

5 - Стопорное кольцо пальца

6 - Бронзовая втулка поршневой головки шатуна

7 - Зазор между пальцем и бронзовой втулкой

На современных автомобильных двигателях наибольшее распространение нашли плавающие пальцы.

Фиксированным называется поршневой палец, который не вращается в одном из соединяемых элементов за счёт установки с тугой посадкой или в верхней головке шатуна или в отверстиях бобышек поршня.

Тугая посадка поршневого пальца в одном из элементов обеспечивает осевую фиксацию пальца.

В старых автомобильных и стационарных двигателях палец в верхней головке шатуна вообще крепился при помощи разрезной втулки и стяжного болта, но в настоящее время в автомобильных двигателях такой способ крепления поршневого пальца не применяется.

Чаще фиксированное соединение обеспечивается в верхней головке шатуна. При этом вращение пальца осуществляется в отверстиях бобышек поршня.

Например, в двигателях автомобилей ВАЗ надёжная фиксация поршневого пальца обеспечивается за счёт установки пальца в верхней (поршневой) головке шатуна с натягом 0,01 ч 0,042 мм. При этом в соединении пальца с бобышками поршня, для обеспечения шарнирного соединения, устанавливается необходимый зазор. Это наиболее дешёвый способ фиксации пальца в массовом производстве. В этом случае во время ремонта двигателя при сборке шатунно-поршневой группы возникает необходимость нагрева шатуна до достаточно высокой температуры. В двигателях с фиксированным поршневым пальцем бронзовая втулка в поршневую головку шатуна не устанавливается.

Плавающим называется палец, установленный с необходимым зазором, и в верхней головке шатуна, и в бобышках поршня.

В этом случае осевая фиксация поршневого пальца осуществляется за счёт стопорных колец, устанавливаемых в специальные проточки в бобышках поршня.

Во время работы плавающий палец вращается и в головке шатуна и в бобышках поршня. При таком соединении необходимо обеспечить рекомендованный зазор как между пальцем и бобышками поршня, так и между пальцем и втулкой поршневой головки шатуна. В двигателе с плавающим поршневым пальцем для уменьшения трения в поршневую головку шатуна устанавливается бронзовая втулка. Из-за различного температурного коэффициента расширения материалов, из которых изготовлены шатун, поршневой палец и поршень эти зазоры различны.

При комнатной температуре во втулку верхней головки шатуна палец должен входить плотно без люфта и качания. А в бобышки поршня, в холодном состоянии, поршень должен входить с небольшим натягом.

Поэтому перед снятием или установкой плавающего пальца поршень необходимо нагреть в воде до температуры 60є ч 85є С.

Во время работы двигателя поршень и палец нагреваются, и из-за разности температурных коэффициентов расширения стального пальца и алюминиевого поршня зазор между этими деталями приобретает необходимое значение.

1. Фиксированный палец с фиксацией в отверстии поршня

2. Фиксированный палец с фиксацией в поршневой головке шатуна

3. Плавающий палец с фиксацией при помощи стопорных колец

Этот рисунок дан больше для исторической информации, поскольку, в большинстве современных автомобильных двигателей применяются плавающие поршневые пальцы. А крепление фиксированного поршневого пальца осуществляется только за счёт тугой посадки в поршневой головке шатуна.

Правда в двигателях некоторых американских автомобилей поршневой палец в осевом направлении фиксируется при помощи специальных алюминиевых или бронзовых заглушек, вставляемых в отверстия бобышек поршня со стороны торцов поршневого пальца.

Подборка пальца по размерной группе

Проверка зазора в соединении поршня с поршневым пальцем

При ремонте двигателя, если предполагается повторная установка снятых деталей поршневой группы, необходимо проверить зазор между поршнем и поршневым пальцем. Для этого, в двух направлениях, замерьте внутренний диаметр отверстия под поршневой палец. В двух направлениях, с обоих концов, замерьте наружный диаметр поршневого пальца и определите зазор в соединении. Если вычисленный зазор не соответствует установленной технической норме, замените детали, имеющие недопустимый износ.

Измерение диаметра отверстия в бобышке поршня

Измерение наружного диаметра поршневого пальца

Установка поршневого пальца

Установка фиксированного поршневого пальца

Для установки фиксированного пальца шатун необходимо нагреть в муфельной электрической печи до температуры 240є С. (При отсутствии муфельной печи шатун часто нагревают на простой электрической плитке). Шатун быстро охлаждается, а палец необходимо в осевом направлении устанавливать очень точно, поэтому делайте это только с применением специального приспособления. Необходимо помнить, что для каждого диаметра поршня существует своё приспособление, хотя все они похожи друг на друга, некоторые размеры приспособлений отличаются, но на глаз это не видно.

Установите палец на приспособление. Принимая все меры предосторожности, извлеките нагретый шатун из муфельной печи шатун и быстро закрепите его в тисках. При помощи специального приспособления вставьте палец в поршень и шатун, строго выполняя указания Руководства по ремонту. Делать всё необходимо быстро, поскольку шатун очень быстро остывает. А после того как шатун остынет, изменить положение пальца не получится.

1. Рукоятка приспособления

2. Центрирующий фланец пальца

3. Устанавливаемый палец

4. Направляющая втулка

5. Колпачковая гайка

Специальное приспособление для установки поршневого пальца автомобиля ВАЗ.

Установка плавающего поршневого пальца

Для обеспечения необходимого зазора (натяга) в соединении с пальцем, поршни в зависимости от диаметра отверстия под поршневой палец и пальцы в зависимости от наружного диаметра обычно делятся на несколько размерных групп (классов). Группа поршня и пальца обычно отмечаются цветной меткой на внутренней стороне днища или на бобышке поршня. На поршневом пальце цветовая метка обычно наносится на торцевую поверхность.

Если поршневой палец устанавливается в отверстие поршня с натягом. Сначала проверяется зазор в соединении поршневого пальца и шатуна. При комнатной температуре (20є С) смазанный моторным маслом палец должен входить во втулку верхней головки шатуны под усилием большого пальца.

Проверив цветовые метки на поршне и пальце, нагреваем поршень в ванне с горячей водой, в которой поддерживается температура 60є ч 85є С. Смазанный моторным маслом палец должен легко входить в отверстие поршня. После остывания палец должен быть неподвижным или вращаться с усилием в бобышке поршня, но легко вращаться во втулке верхней головки шатуна.

Некоторые производители рекомендуют снимать и устанавливать поршневой палец при помощи специального приспособления.

Иногда поршневой палец устанавливается с установленным зазором и во втулку верхней головки шатуна и в отверстия бобышек поршня. В этом случае нагревать поршень нет необходимости, и палец легко вращается при комнатной температуре и в верхней головке шатуна и в бобышках поршня.

Всегда применяйте только новые стопорные кольца поршневого пальца и устанавливайте стопорные кольца в строгом соответствии с руководством по ремонту. Направление зазоров стопорных колец, чаще всего, должны быть направлены в сторону нижней части поршня.

Ремонтный комплект, состоящий из поршня, подобранного к поршню поршневого пальца и плоских стопорных колец.

Ремонтный комплект, состоящий из поршней, поршневых пальцев, поршневых колец и круглых стопорных колец.

Плавающий поршневой палец с комплектом круглых стопорных колец

В любом случае перед установкой поршневого пальца внимательно ознакомьтесь с руководством по ремонту ремонтируемого автомобиля.

Размещено на Allbest.ru