Поршень мотоцикла ИЖ

Школа №1 с. Покровка

РЕФЕРАТ

ПО МЕХАНИКЕ

НА ТЕМУ:

«Поршень Мотоцикла ИЖ»

Покровка 2010 г.

Оглавление

1. Поршень

2. Использование серийных поршней для спортивных целей

3. Установка стопоров поршневых колец

4. Поршневые кольца

5. Конструкция поршневых колец

6. Оптимальная толщина поршневых колец 0,6--1,2 мм для кроссовых мотоциклов

7. L-образные кольца

8. Технология изготовления хромированных стальных поршневых колец

9. Поршневой палец

ПОРШЕНЬ

Поршень -- это одна из основных и наиболее ответственных деталей спортивного двигателя. Чаще всего поршень для спортивного двигателя изготовляется заново. Обычно поршень отливается из сплава алюминия кокильным литьем, под давлением. Лучшими являются цельнокованые поршни из материала АК--с последующей термообработкой.

При изготовлении нового поршня или использовании имеющегося следует обратить внимание на ряд обязательных требований, предъявляемых к поршню для спортивного двигателя. Поршень должен быть надежным и жестким, для этого необходимо иметь:

а) ребра жесткости (от бобышек поршневого пальца к днищу), чтобы не было смятия и отрыва головки поршня;

б) ребра жесткости на юбке со стороны впуска и выпуска (чтобы юбка не деформировалась на концах);

в) толщина днища поршня не менее 5 мм плюс ребра жесткости (чтобы исключить возможность прогорания и продавливания днища головки поршня);

г) мощные бобышки поршня, соответствующие 1,5 диаметра поршневого пальца (чтобы выдержать большие нагрузки, передаваемые через поршень на шатун);

д) сплав, из которого изготовлен поршень, должен иметь небольшой коэффициент линейного и объемного расширения.

Коэффициент линейного расширения материала поршня при 100°С - 0,01.

Чистая обработка рабочих поверхностей, перпендикулярность осей поршня и поршневого пальца, нужная глубина канавок под стопорные кольца, правильная надежная установка их обеспечивают нормальную, безаварийную работу поршня.

Стопорные кольца поршневого пальца в канавках должны утопать на 0,6--0,7 диаметра проволоки стопорного кольца. Изношенные либо плохо пружинящие стопорные кольца устанавливать на поршень нельзя, так как они могут вылететь и вывести из строя поршень, цилиндр, головку, коленчатый вал двигателя.

Отверстие под поршневой палец выполняется по скользящей посадке и обязательно должно иметь каналы под смазку.

Глубина канавки под поршневое кольцо делается такой, чтобы кольцо утопало в ней на 0,3--0,4 мм, а ширина канавки была равна ширине кольца +0,03.

Рекомендуется производить притирку поршневых колец в канавках. Это нужно делать до установки стопорных штифтов. Для этого нужно установить поршневое кольцо в канавку на поршень, слегка смазав ее моторным маслом, вставить поршень с кольцом в цилиндр на глубину 10--15 мм и, вращая поршень, добиться свободного проскальзывания кольца в поршневой канавке. После этого промыть поршень в бензине, снять поршневое кольцо, установить в нужном месте стопор.

Расположение верхнего L-образного кольца в одной плоскости с краем сферы головки поршня дает возможность точно отсекать, регулировать фазы продувки и выпуска, но боязнь перегрева и поломки поршневых колец (некачественны) заставляет располагать их на 1--2 мм ниже сферы (рис. 35).

При использовании плоских поршневых колец расположение их тоже максимально приближается к верхней кромке поршня.

Канавки под L-образные кольца -- ступенчатые, с одинаковыми зазорами при упоре кольца в канавку (рис. 36).

Для улучшения динамики газового потока со стороны впуска нужно скруглить нижний край юбки поршня радиусом R= 5 мм.

Величина подрезания юбки поршня со стороны впуска 2 - 5 мм, с запиловкой радиуса округления и полировки этой кромки.

Чтобы иметь неразрывный газовый поток большее время, управляющая кромка поршня должна уходить примерно на 10--15% хода поршня за верхнюю кромку окна. Лучшие результаты достигнуты при подъеме поршня над верхней кромкой окна на 3,5--5 мм.

При установке нового поршня надо помнить о площади поперечного сечения продувочных окон на поршне. Они не должны быть меньше, чем окна в гильзе цилиндра.

Использование серийных поршней для спортивных целей

Серийные поршни можно использовать для спортивных целей, но обязательно подогнав их. За неимением нужного спортивного поршня можно на среднефорсированных двигателях использовать серийные поршни К-175, Т-200. ИЖ, «Планета-3». ИЖ -«Юпитер-3».

Конструкция многих серийных поршней вполне позволяет сделать новую дополнительную канавку под поршневое кольцо, расположенное в верхней части. Нижнее кольцо в этом случае вообще не ставится, а его канавка глушится двумя штифтами из алюминиевой проволоки, ограничивая пропуск газов к выпускному окну.

Заводские стопоры колец спилить, установить новые, так чтобы замки колец не попадали в окна цилиндра.

Установка стопоров поршневых колец

Для установки стопоров в канавке поршня, после предварительной разметки, свершится отверстие диаметром 1,8--2 мм. Чтобы правильно произвести разметку положения стопоров колец, нужно собрать двигатель без головки цилиндров и, проворачивая, убедиться, что стопоры находятся в местах свободных от окон, желательно на равном расстоянии от кромок близлежащих окон.

Глубина отверстий под установку стопоров 6--8 мм. Для стопора подбирается стальная проволока диаметром 2,5 мм. Запиливается торец, а конец скругляется под конус 1,8--2,5 мм на высоту 6 мм (рис. 37).

В нагретый до 100°С поршень маленьким молоточком забивается стопор до тех пор, пока он не войдет на всю глубину отверстия. Длинный конец гвоздя обкусывается, выступающая часть запиливается надфилем до высоты, равной половине канавки под поршневое кольцо.

Поршневые кольца.

Значительная часть механических потерь в двигателе происходит за счет трения поршня и поршневых колец о стенки цилиндра. Для уменьшения этих потерь нужна хорошая смазка, меньшая площадь трения. Немалое значение в этом вопросе имеет толщина поршневых колец, качество, количество, конструкция.

Качество работы двигателя зависит прежде всего от работы такого сопряжения, как поршень--поршневое кольцо--гильза. Поршневые кольца обеспечивают необходимую герметичность и наиболее благоприятные условия для отвода тепла. Несмотря на кажущуюся простоту конструкции, поршневое кольцо является такой деталью, к которой предъявляются особо высокие требования по точности изготовления. Износостойкость поршневых колец в значительной степени определяет долговечность всего двигателя. Производство заготовок поршневых колец осуществляется методом индивидуального литья в песчаные формы, реже из маслот. Поршневые кольца отливаются из специального серого чугуна. В поседнее время для изготовления колец стали применять высокопрочный чугун с шаровидным графитом, а также сталь.

Конструкция поршневых колец

Наиболее широкое распространение имеют поршневые кольца прямоугольного сечения. Верхнее кольцо работает при полусухом трении и подвергается максимальному коррозийному износу и большим температурным нагрузкам. Поэтому рабочую

поверхность поршневых компрессионных колец, как правило, хромируют. Толщина хромового покрытия 0,08--0,18 мм при глубине пористого слоя 20--60 мк.

Из условий лучшей приработки и уменьшения давления изготовляются поршневые кольца с внутренней сточкой. Это L-образные кольца торсионного типа (рис. 38.а).

Приработка их идет нижним поясом (рис. 38,6). Удельное давление такого кольца на стенки цилиндра, а это основной фактор, определяющий работоспособность поршневых колец, вдвое меньше, чем у колец прямоугольного сечения.

Для стандартных колец прямоугольного сечения нужно предусмотреть внутренний односторонний скос (рис, 38,в). Это кольца серийных мотоциклов «ИЖ», «Ковровца»;

«Тулы» и других. Удельное давление кольца на стенки цилиндра у различных двигателей имеет широкий диапазон от 0,5--2,9 кг/см².

По мере увеличения диаметра колец удельное давление уменьшается. Изменение упругости при одном и том же диаметре достигается в основном за счет изменения радиальной толщины колец.

Большое значение в работе поршневых колец имеет размер зазора в замке. Для спортивных двигателей зазор в замке берется 0,1 мм на каждые 25 мм номинального

наружного диаметра кольца. Отношение номинального диаметра к радиальной толщине поршневого кольца

Д_н/Т= 20--27,

где Дн -- номинальный диаметр кольца, Т-- радиальная толщина кольца.

Для быстроходных спортивных двигателей высота колец ограничивается опасностью действия больших инерционных сил, способствующих вибрации и износу канавок

поршня и самих колец по высоте. Высота поршневого кольца зависит от диаметра цилиндра и равна 6,6--2 мм максимально, кроме L-образных, где высота может быть больше.

Зазор между внутренним диаметром кольца и поршневой канавкой для компрессионных колец 0,25--0,75 мм.

Большее значение имеет зазор между поршневыми кольцами и канавками по высоте 0,03--0,05 мм. Поверхность кольца должна быть отличного качества. Поршневые кольца должны быть гладкими, чистыми, свободными от усадочных трещин, пор, раковин, рыхлостей и т.д.

Отрицательное влияние на работу двигателя может оказать коробление поршневых колец, которое обычно возникает вследствие внутренних напряжений или неосторожного обращения с кольцами. Качество поршневых колец в значительной степени зависит от плотности прилегания их рабочей поверхности к стенке гильзы (определяется величина дуги прилегания или световой щели).

Оптимальная толщина поршневых колец 0,6--1,2 мм для кроссовых мотоциклов

Установка двух колец вполне достаточна для хорошего уплотнения пары цилиндр --поршень.

L-образные кольца -- легкие, эластичные и хорошо уплотняют зазор между поршнем и цилиндром.

L-образные кольца можно изготовить из обыкновенных cерийных колец.

Кольцо устанавливается в оправку, торцуется до необходимой толщины, потом делается выточка. Можно использовать и простые плоские кольца, уменьшив по высоте стандартные до 1,5--2 мм и сделав на поршне под их размер канавки. Главный выигрыш от этого -- уменьшение силы трения и давления на поверхность гильзы, легкость, эластичность.

В последнее время оправдала себя установка одного L-образного кольца (конечно, при хорошем, плотном поршне). Высота L-образного кольца 2--3 мм. Лучше, если оно будет стальное и обязательно хромированное.

Технология изготовления хромированных стальных поршневых колец

Стальные L-образные хромированные кольца должны обеспечивать специальную эпюру давлений на зеркало цилиндра, что достигается переменным сечением кольца, обеспечиваемым специальным копиром. Копиры изготовляются для каждого размера поршневого кольца.

Технология изготовления стальных хромированных колец следующая:

1. Изготовление заготовки (рис. 39).

Материал заготовки сталь 40X.

2. Точение по копиру. Наибольший размер 65,6 +0.1 -0.5 мм.

3. Расточка по копиру, выдержав радиальную толщину 2,9 - 0,1 мм

4. На токарном станке нарезать заготовки высотой 3,4-- 0,1 мм.

5. Произвести закалку и отпуск до НRс = 43--11 в термофиксаторе.

6. Плоское шлифование размер 3^-0.05 мм каждого кольца.

7. Вырезка замка на отрезном круге. Припилить замок под стопор до размера 2+0,1 -0,15мм в стакане O62,25.

8. В специальных приспособлениях (оправках):

а) расточить кольца до 0 57^+0,05

б) обточить до O61,б^-0,02

в) снять острые кромки с углов R=0.3мм

9. Набор колец надеть на оправку под хромирование. Замки зачеканить свинцом. Биение по диаметру допускается не более 0,05 мм.

10. На оправке под хромирование шлифовать до O61,45^-0,02 мм

11. Хромировать. Толщина хрома не менее 0,17 мм на сторону.

12. Снова шлифовать на этой же оправке до O61,75^+0,03

13. Готовые кольца расточить под L-образное сечение (рис. 40) в специальном стакане с гайкой, удерживающей кольцо.

14. Обезводородить кольца. Кольца готовы. Дальнейшее обращение с кольцами должно быть аккуратным. Их поюмещают в коробку или специальный стакан, лишний раз не берут в руки до установки на поршень.

Поршневой палец

Для уменьшения веса поршневой палец нужно облегчить, сделав выборку металла на его металонагруженных концах (рис. 41)