Поршневые пальцы

 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.

Поршневые пальцы

 Эпюра нагрузки на поршневой палец

Поршневые пальцы 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.

Поршневые пальцы

Так выглядит поршневой палец массового автомобиля

По способу осевой фиксации пальцы делятся на две группы: 1 – фиксированные 2 – плавающие

Поршневые пальцы

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 ÷ 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 60º ÷ 85º С.

Поршневые пальцы

 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.

Поршневые пальцы

 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

Поршневые пальцы

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.

Поршневые пальцы

 Измерение диаметра отверстия в бобышке поршня

Поршневые пальцы

 Измерение наружного диаметра поршневого пальца

 

 

 Установка фиксированного поршневого пальца

 Для установки фиксированного пальца шатун необходимо нагреть в муфельной электрической печи до температуры 240º 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.

Поршневые пальцы

  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 (20º 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 60º ÷ 85º 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.

Плоские стопорные кольца поршневого пальца

Плавающий поршневой палец с комплектом круглых стопорных колец

 В любом случае перед установкой поршневого пальца внимательно ознакомьтесь с руководством по ремонту ремонтируемого автомобиля. Смазка поршневого пальца Работающий под большой механической и термической нагрузкой поршневой палец должен получать необходимую смазку.

Плавающий поршневой палец в соединении с поршневой головкой шатуна смазывается через отверстие в головке шатуна и бронзовой втулке.

Масло в это отверстие поступает из внутренней полости поршня, куда оно вбрызгивается масляной форсункой или поступает через отверстия в поршне от маслосъёмных колец.

Смазка шарнирного соединения поршневого пальца с поршнем. Масло поступает по специальным масляным каналам от маслосъёмных поршневых колец

Источник: http://RacePortal.ru/race-theory-and-practice/tech-theory/item/362-porshnevoj-palets.html

Поршневой палец

Поршневой палец в тронковом дизеле служит для соединения
поршня с шатуном. Его изготавливают сплошным или полым из малоуглеродистых или
легированных сталей. Поверхность пальца цементируют, закаливают, шлифуют и
полируют.

Палец воспринимает силу давления газов на поршень и передает
её шатуну. В процессе работы он воспринимает нагрузки переменного характера.
Так, в четырёхтактных дизелях палец работает при знакопеременной нагрузке, а в
двухтактных — при переменной по величине нагрузки. Давление газов вызывает
напряжения изгиба, среза и деформации в средней, наиболее нагруженной части
пальца.

Читайте также:  Топливный насос высокого давления

В современных дизелях применяют «плавающий» палец, который в
бобышках поршня не крепится и может поворачиваться вокруг своей оси. При такой
конструкции крепления палец изнашивается равномерно. Перемещение «плавающего»
пальца вдоль оси ограничивают стопорные кольца, которые вставляют в канавки,
выфрезерованные в бобышках поршня, или бронзовыми (алюминиевыми) вставками-пробками.

Характерные дефекты поршневого пальца — повышенное
изнашивание, риски, задиры и натиры на рабочей поверхности, трещины и
выкрашивание цементированного слоя, наклёп на поверхности пальца в районе
бобышек поршня.

Величину износа пальца поршня определяют его измерением в
четырёх поперечных сечениях, из которых два сечения — в районе втулки
подшипника верхней головки шатуна и по одному сечению — в районе бобышек поршня
и в двух взаимно перпендикулярных плоскостях — вертикальной и горизонтальной.

Схема измерения
поршневого пальца:

Поршневые пальцы

1 — поршневой палец; 2
— подшипник верхней головки шатуна; 3 — шатун; 4 — поршень; 5 — стопорное
кольцо
.

Поперечные сечения пальца в районе втулки подшипника располагаются
на расстоянии 0,4L, от середины пальца, где L — длина опорной части пальца между
бобышками поршня.

Опорную часть пальца в районе бобышек измеряют на расстоянии
0,5L — длины части пальца,
расположенной в бобышке. По результатам измерений определяют наибольший износ
пальца на овальность и конусообразность. Овальность — разность диаметров в
одном сечении:

Поршневые пальцы

Конусообразность — разность диаметров в одной плоскости:

Поршневые пальцы

Предельно допустимые износы поршневых пальцев серийных дизелей
приведены в таблице:

Величины предельно
допустимых износов поршневых пальцев серийных дизелей, мм

Поршневые пальцы

Если в технических условиях на ремонт не указана величина
предельно допустимого износа пальца поршня, то его можно рассчитать по
выражению:

Поршневые пальцы

Для выявления трещин применяют магнитный метод. Он
заключается в том, что намагниченный палец опускают в ванну с керосином, в
котором находится металлический порошок (железная окалина). Трещины и риски
являются концентратором магнитных силовых линий, где образуются плотные
скопления порошка. По этим скоплениям определяют форму и размеры дефектов.

Пальцы с трещинами не ремонтируют. Изношенные пальцы
восстанавливают хромированием с последующим шлифованием.

Пример определения износа пальца по результатам измерений
приведён в таблице:

Пример измерения
поршневого пальца дизеля 2417, 5/24 диаметром 70, мм

Поршневые пальцы

Анализ результатов измерений показывает, что палец в
цилиндре 2 имеет наибольшую овальность в районе бобышек (0,05 мм), что не
превышает предельно допустимой величины, износ пальца в районе втулки
подшипника цилиндра 1 превышает предельно допустимую величину (0,04 мм),
поэтому он подлежит замене.

Для демонтажа поршневого пальца поршень необходимо нагреть в
масле или другим способом до температуры 100 С, выше нагревать запрещается.

Источник: http://sudoremont.blogspot.com/2014/04/palec-porshnya.html

О достоинствах плавающей посадки поршневого пальца

Семенченко И. Ю., Медведева М. С. О достоинствах плавающей посадки поршневого пальца // Молодой ученый. — 2016. — №29. — С. 133-136. — URL https://moluch.ru/archive/133/37442/ (дата обращения: 21.10.2019).



Технологический процесс сборки является заключительным этапом изготовления изделия. От качества сборки зависит ресурс изделия в целом. Некачественная сборка даже деталей, изготовленных с соблюдением всех технических требований, неминуемо приведет к снижению ресурса узла.

Примером некачественной сборки могут быть: перекос собираемых деталей, снижение величины натяга, повреждение сопрягаемых поверхностей, что в конечном итоге приводит к повышенному шуму и вибрациях при работе и снижению долговечности узла.

В статье приводится обзор двух методов посадки поршневого пальце в бобышках поршня и втулке верхней головки шатуна:

  • 1) Посадка, при которой палец запрессован в бобышки, свободно вращается во втулке.
  • 2) Плавающая посадка, при которой палец свободно вращается как в бобышках, так и во втулке
  • Также будет сравнен ресурс данного соединения при сборке этими методами.
  • Описание конструкции узла, его служебного назначения, особенностей сборки, показателей точности деталей
  • В статье объектом рассмотрения является соединение поршневого пальца с поршнем и шатуном двигателя Иж Планета 5. Общий вид силового агрегата представлен на рисунке 1:

Поршневые пальцы

Рис. 1. Общий вид силового агрегата

  1. Двигатель Иж Планета 5 имеет следующие технические характеристики:
  2. – Тип двигателя двухтактный одноцилиндровый
  3. – Диаметр цилиндра, мм 72
  4. – Ход поршня, мм 85
  5. – Степень сжатия 8,2–8,7
  6. – Рабочий объем: 346 см3

– Максимальная мощность двигателя, л.с. 22 при 4850 об/мин

Поршневой палец служит для соединения поршня с шатуном. Данное соединения представлено на рисунке 2:

Поршневые пальцы

Рис. 2. Соединение поршня с шатуном

Поршневой палец (1) устанавливается в бобышки поршня (2) и во втулку (4) верхней головки шатуна (3). Палец фиксируется в бобышках с помощью стопорных колец (5). Существует 3 способа сборки данного соединения:

  • 1) Палец установлен с натягом в бобышках поршня, с зазором во втулке шатуна
  • 2) Палец установлен с зазором в бобышках поршня, но с натягом во втулке шатуна
  • 3) Плавающая посадка, при которой палец установлен с зазором как в бобышках поршня, так и во втулке шатуна
  • В данном двигателе палец установлен с натягом в бобышках поршня, с зазором во втулке верхней головки шатуна.

Сборка пальца, который имеет посадку с натягом, имеет некоторые недостатки. Во-первых, для сборки будет необходим нагрев охватывающей детали, так как применение холодной запрессовки крайне нежелательно (возможно повреждение шатуна). Во-вторых, при посадке с натягом, у пальца неравномерно изнашивается рабочая поверхность, что приводит к снижению ресурса соединения.

Этих недостатков лишена плавающая посадка пальца, при которой палец устанавливается в бобышки поршня и во втулку шатуна от усилия руки, отпадает необходимость в использовании термического метода сборки. Также при такой посадке, палец имеет возможность проворачивания, при этом рабочая поверхность равномерность изнашивается.

  1. Эксперимент
  2. В эксперименте использованы два двигателя Иж Планета 5, приобретены 2 комплекта запасных частей производства ОАО Ижмаш- поршней первого ремонта, поршневых колец, поршневых пальцев, стопорных колец. Произведена:
  3. 1) Расточка цилиндра с тепловым зазором 0,05 мм
  4. 2) Замена втулок верхних головок шатуна, с последующими доработками развертыванием
  5. 3) Установка зазора в замке поршневых колец 0,3 мм
  6. 4) Доработка бобышек поршня из 2 комплекта развертываем для обеспечения посадки пальца с зазором
  7. Произведено измерение микрометром, штангенциркулем размеров и проведен анализ показателей качества собираемых деталей, который представлен в таблице 1.
  8. Таблица 1
  9. Анализ показателей качества деталей

Поршневые пальцы

  • Таким образом, размеры находятся в пределах поля допуска, что позволяет судить о качестве собираемых деталей.
  • Произведена сборка двух двигателей, произведена обкатка с соблюдением рекомендаций завода-изготовителя в течение 2000 км, посторонний стуков не выявлено.
  • Условия работы двигателей
  • Мотоциклы эксплуатируются в одинаковых условиях:
  • – Мотоциклы эксплуатируются преимущественно по дорогам с асфальтовым покрытием
  • – Крейсерская скорость мотоциклов на шоссе 80–90 км/ч, обороты двигателя при этом составляют 2800–3200 об/мин, городском цикле диапазон оборотов составляет 2000–2500 км/ч. Для двигателя Иж Планета 5 такой режим эксплуатации является наиболее оптимальным с точки зрения ресурса
  • – Расход топлива для обоих двигателей составил 4–4.5 литра на 100 км пробега, что показывает отличное общее техническое состояние двигателей
  • – Угол опережения выставлен 3,25 мм до ВМТ
  • – Смазка двигателей осуществляется смесью бензина АИ 92 с маслом Лукойл 2T в пропорции 1:25
  • – Техническое обслуживание каждые 5000 км пробега (замена масла в КПП, чистка и регулировка карбюратора, очистка наружных поверхностей двигателей от загрязнений)
  • Результаты эксперимента
  • Через 20000 км произведена разборка двигателей с последующей дефектовкой:
  • Двигатель № 1(посадка пальца с натягом в бобышках)

При эксплуатации обнаружен легкий металлический стук при работе холодного двигателя, при прогреве стук пропадал. Позволяет косвенно судить о начальном износе соединения палец-втулка. Произведено 4 измерения пальца и втулки. Результаты показаны в таблице 2.

Таблица 2

Деталь измерения Поле рассеяния размера
1 2 3 4
Палец 14,856мм 14,944мм 14,953мм 14,663мм 0,088мм
Втулка 15,102мм 15,354мм 15,283мм 15,424мм 0,322мм

Выводы: показатели точности превышают допустимые пределы, достаточно большое поле рассеяния размеров, что позволяет судить о неравномерном износе деталей.

Двигатель № 2 (плавающая посадка пальца)

При эксплуатации посторонний стуков не обнаружено. Произведено 4 измерения пальца, втулки и бобышек. Результаты показаны в таблице 3.

Таблица 3

Деталь измерения Поле рассеяния размера
1 2 3 4
Палец 15,002 15,002 15,003 15,001 0,002
Втулка 15,01 15,012 15,011 15,01 0,002
Бобышки 15,025 15,025 15,024 15,025 0,001
  1. Выводы: показатели точности находятся в пределах поля допуска, имеется незначительное поле рассеяния размеров.
  2. Заключение
  3. Таким образом, анализируя результаты эксперимента, выявили следующие достоинства плавающей посадки поршневого пальца, по сравнению с посадкой с натягом:
  4. – Простота технологического процесса сборки
  5. – Равномерный износ рабочей поверхности деталей
  6. – Больший ресурс работы
  7. Литература:
  1. К. П. Быков, П. В. Грищенко; ред. Т. А. Шленчик. Мотоцикл «Иж». Эксплуатация, ремонт, каталог деталей: пособие по ремонту. — Чернигов: ПКФ «Ранок», 2000. — 208 с.
  2. Тамаркин М. А., Давыдова И. В., Тищенко Э. Э. Технология сборочного производства. — Ростов-на-Дону: Феникс, 2007. — 270 с.

Основные термины (генерируются автоматически): бобышка поршня, палец, поршневой палец, втулка шатуна, верхняя головка шатуна, двигатель, втулка, плавающая посадка, общий вид, некачественная сборка.

Рис. 1. Общий вид силового агрегата. Двигатель Иж Планета 5 имеет следующие технические характеристики

Палец служит одновременно обоймой, по которой работают ролики подшипника нижней головки шатуна.

Расчетная модель для исследуемого двигателя типа ЧН13/14 (рис. 1) представляет собой сборку главного шатуна, поршневого пальца, прицепных пальцев, построенную в программном комплексе «SolidWorks».

Длина пальца —. Расстояние межде бобышками поршня —.

Сначала в системе трёхмерного твердотельного проектирования Siemens NX10 создается сборка: упрощенная модель поршня, поршневой палец и верхняя головка шатуна.

Вращающийся коленчатый вал разобьет гильзу, поршень и шатун также будут повреждены.

Наибольшая овальность гильзы происходит в верхнем поясе в зоне расположения верхнего поршневого кольца при положении поршня в верхней мертвой точке.

Эта суммарная сила, действующая на поршневой палец раскладывается на две составляющие: одна действует на тело (стержень) шатуна (Рш), а вторая перпендикулярно к стенке цилиндра N (нормальная сила) и прижимает поршень к стенке цилиндра (рисунок 1).

Рис. 1. Общий вид поршневого компрессора. Рис. 2.

Основные детали поршневого компрессора: 1 — поршень, 2 — шток, 3 — крейцкопф, 4,5 — башмаки крейцкопфа, 6 — палец, 7 — втулка крейцкопфа, 8 — кольцо крепления пальца, 9 — шпилька, 10 — шатун, 11…

Читайте также:  Присадки для восстановления двигателя: на что стоит рассчитывать

О достоинствах плавающей посадки поршневого пальца. Моделирование напряженного состояния главного шатуна авиационного двигателя. Моделирование синхронного неявнополюсного дугостаторного двигателя (Z1 = 12)…

Верхнюю головку 7 шатуна и надевают на палец 4. Нижнюю же головку 8 шатуна соединяют с пальцем ползуна 9

Верхняя головка 7 шатуна 6 (рис. 1) свободно надевается на палец 4 кривошипа 1. Внутрь нижней головки 8 шатуна 6 свободно вкладывается палец ползуна 9.

Рис. 1. Общий вид силового агрегата. Двигатель Иж Планета 5 имеет следующие технические характеристики

Палец служит одновременно обоймой, по которой работают ролики подшипника нижней головки шатуна.

Расчетная модель для исследуемого двигателя типа ЧН13/14 (рис. 1) представляет собой сборку главного шатуна, поршневого пальца, прицепных пальцев, построенную в программном комплексе «SolidWorks».

Длина пальца —. Расстояние межде бобышками поршня —.

Сначала в системе трёхмерного твердотельного проектирования Siemens NX10 создается сборка: упрощенная модель поршня, поршневой палец и верхняя головка шатуна.

Вращающийся коленчатый вал разобьет гильзу, поршень и шатун также будут повреждены.

Наибольшая овальность гильзы происходит в верхнем поясе в зоне расположения верхнего поршневого кольца при положении поршня в верхней мертвой точке.

Эта суммарная сила, действующая на поршневой палец раскладывается на две составляющие: одна действует на тело (стержень) шатуна (Рш), а вторая перпендикулярно к стенке цилиндра N (нормальная сила) и прижимает поршень к стенке цилиндра (рисунок 1).

Рис. 1. Общий вид поршневого компрессора. Рис. 2.

Основные детали поршневого компрессора: 1 — поршень, 2 — шток, 3 — крейцкопф, 4,5 — башмаки крейцкопфа, 6 — палец, 7 — втулка крейцкопфа, 8 — кольцо крепления пальца, 9 — шпилька, 10 — шатун, 11…

О достоинствах плавающей посадки поршневого пальца. Моделирование напряженного состояния главного шатуна авиационного двигателя. Моделирование синхронного неявнополюсного дугостаторного двигателя (Z1 = 12)…

Верхнюю головку 7 шатуна и надевают на палец 4. Нижнюю же головку 8 шатуна соединяют с пальцем ползуна 9

Верхняя головка 7 шатуна 6 (рис. 1) свободно надевается на палец 4 кривошипа 1. Внутрь нижней головки 8 шатуна 6 свободно вкладывается палец ползуна 9.

Источник: https://moluch.ru/archive/133/37442/

Устройство автомобилей



Поршневой палец обеспечивает шарнирное соединение поршня с шатуном. Во время работы палец подвергается значительным механическим нагрузкам в различных направлениях, а также воздействию сил трения и температуры.

Поршневые пальцы

Поршневой палец относится к деталям двигателя, совершающим во время работы возвратно-поступательное движение, поэтому его масса должна быть минимальной.

Однако, как указывалось выше, через поршневой палец передаются значительные механические и тепловые нагрузки, поэтому размер и масса пальца, его конструкция, технология и материал изготовления, с учётом себестоимости массового производства, должны обеспечивать долговечную и безотказную работу.

С точки зрения сопромата, 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 увеличению сил трения, появлению трещин в бобышках поршня и последующему разрушению поршня.

***

Требования к конструкции поршневых пальцев

С учетом перечисленных выше условий, в которых работают поршневые пальцы, к их конструкции предъявляются определенные требования, с целью достижения высокой надежности и долговечности.

Требования, предъявляемые к поршневым пальцам:

  • высокая прочность;
  • минимальная масса;
  • высокая износостойкость.

Надежность и долговечность поршневых пальцев — необходимое требование, поскольку их замена, монтаж и демонтаж связаны с выполнением ремонтных работ высокой трудоемкости.



Конструктивные формы поршневых пальцев весьма разнообразны. Наиболее простыми являются поршневые пальцы трубчатой формы.

Такой палец представляет собой гладкий цилиндрический стержень, который для уменьшения массы выполнен пустотелым.

Иногда применяют поршневые пальцы с коническими внутренними поверхностями, имеющими форму бруса равного сопротивления изгибу (тоньше к краям и толще к середине), благодаря чему уменьшается масса поршневого пальца.

Для смазки поршневого пальца в бобышках поршня масло подводится по каналу от маслосъемных поршневых колец через отверстия в бобышках.

Смазка поршневого пальца в головке шатуна осуществляется маслом, разбрызгиваемым подвижными деталями кривошипно-шатунного механизма, и подаваемым к поршневому пальцу через отверстия в головке шатуна, либо маслом, поступающим по каналу в шатуне от шатунной шейки коленчатого вала.

В зависимости от способа крепления различают три типа поршневых пальцев:

  • закрепленные в бобышках поршня;
  • закрепленные в верхней головке шатуна;
  • плавающие, т. е. проворачивающиеся как в верхней головке шатуна, так и в бобышках поршня.

Наибольшее распространение получили плавающие пальцы (рис. 2, а, б), поскольку они изнашиваются равномернее. Осевая фиксация плавающих пальцев обычно обеспечивается стальными пружинными стопорными кольцами, которые устанавливаются в канавках, проточенных в бобышках поршня по обе стороны пальца. Такой способ фиксации надежен и прост, но несколько уменьшает опорную длину бобышек.

Известны конструкции, когда палец фиксируется при помощи мягких алюминиевых заглушек.

Поршневые пальцы

***

Материалы и технология изготовления поршневых пальцев

Пальцы изготавливают из легированной или углеродистой стали. Для достижения требуемой твердости после изготовления пальцы подвергаются цементации на глубину 1…2 мм с последующей закалкой и отпуском. Для менее нагруженных двигателей пальцы подвергаются только поверхностной закалке при нагреве токами высокой частоты.

  • Пальцы изготавливаются с высокой точностью и подбираются к поршням и шатунам индивидуально, особенно для высокооборотистых двигателей.
  • ***
  • Детали шатунной группы



Главная страница

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Источник: http://k-a-t.ru/PM.01_mdk.01.01/3_dvs_7_8/

Поршневой палец: описание,виды,применение,установка,фото,видео

Поршневой палец – элемент кривошипно-шатунного механизма цилиндрической формы, который представляет собой ось перемещения шатуна в месте его соединения с поршнем и обеспечивает таким образом подвижное шарнирное соединение головки шатуна и поршня.

Применение поршневого пальца

Поршневой палец соединяет поршень с шатуном. Соединение двух этих деталей не может быть жестким, так как и низ, и верх шатуна постоянно перемещаются. Цилиндрический палец позволяет верхней части шатуна «шататься» при перемещении поршня по вертикали.

Для монтажа плавающего пальца поршень, шатун и палец кипятят в горячей воде

Почему поршневой палец трудно облегчить?

Первостепенная задача конструкторов современных двигателей – увеличение мощности и, одновременно, снижение веса мотора. Для того, чтобы уменьшить вес всего агрегата, приходится облегчать детали любыми доступными способами.

Облегчить поршневой палец непросто, так как эта деталь постоянно испытывает серьезные нагрузки. Легкие и прочные сплавы, которые можно использовать для производства поршневых пальцев, стоят дорого, и себестоимость изделия существенно увеличивается. В итоге, в большинстве современных двигателей применяются пальцы из легированной стали, такие же, как сто лет назад.

Зачем нужно отверстие в центре поршневого пальца?

Обычно в теле пальца есть сквозное отверстие отверстие в виде двух конусов  с вершинами в центре. Благодаря отверстию можно уменьшить вес детали, а конусная форма связана с распределением нагрузки по поверхности детали. Центр пальца нагружен значительно больше, и в этом месте толщина материала играет наиболее существенную роль. 

1 – фиксированные

2 – плавающие

  • 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.

Фиксированный

  1. 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.
  2. Тугая посадка поршневого пальца в одном из элементов обеспечивает осевую фиксацию пальца.

  3. 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 ? 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.

Плавающий

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 60? ? 85? С.

Читайте также:  Покраска литых дисков своими руками: как самому покрасить диски автомобиля

Подбор поршневого пальца

Если в двигателе применен плавающий палец, его подбирают по цветовой метке, нанесенной внутри днища поршня, или по заводскому номеру запчасти по каталогу.

Поршни и поршневые пальцы делятся на размерные группы в зависимости от диаметра, об этом следует помнить при самостоятельной покупке деталей.

При подборе фиксированного пальца палец подбирается по отверстию в поршне по номеру группы, указанному на днище поршня.

Материал для изготовления поршневых пальцев

Для изготовления поршневых пальцев применяют в основном сталь  45ХА. После отливки деталь закаливают на 1-1.5 мм глубины. Твердость поверхности должна быть соответствовать определенным нормам. В моторах повышенной мощности применяют для изготовления пальцев применяют более прочные сорта легированной стали.

Для установки фиксированного пальца шатун необходимо нагреть в муфельной электрической печи до температуры 240? 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.

Источник: http://seite1.ru/zapchasti/porshnevoj-palec-opisanievidyprimenenieustanovkafotovideo/.html

Поршневые пальцы

Поршневой палец служит для шарнирного соединения поршня с шатуном и является осью, относительно которой шатун совершает колебательное движение.

Поршневой палец работает в условиях знакопеременной нагрузки при четырехтактном процессе и в условиях близких к пульсирующей нагрузке в случае двухтактного процесса.

Кроме того, поршневой палец испытывает тепловую нагрузку вследствие передачи теплоты от головки поршня, выделения теплоты при трении поршневого пальца о головку шатуна и бобышки поршня. В результате этого создаются неблагоприятные условия для осуществления жидкостного трения.

Из-за наличия полужидкостного трения поршневой палец и сопряженные с ним поверхности бобышек поршня и верхней головки шатуна сильно изнашиваются.

Для обеспечения нормальных условий работы поршневого пальца его конструкция должна удовлетворять следующим требованиям: малая масса, минимальная деформация при работе, хорошая сопротивляемость ударной нагрузке, высокая износостойкость и прочность при переменной нагрузке.

Поршневой палец делают цилиндрической формы с отверстием внутри.

Конструкция поршневого пальца в основном зависит от типа сопряжения поршневого пальца с бобышками поршня и верхней головки шатуна.

По указанному признаку различают поршневые пальцы: 1) закрепленные в бобышках поршня и вращающиеся в головке шатуна; 2) закрепленные в головке шатуна и вращающиеся в бобышках поршня и 3) свободно вращающиеся как в головке шатуна, так и в бобышках поршня — плавающие пальцы.

В первом случае поршневой палец стопорится болтами, для которых в бобышках поршня имеются отверстия с резьбой, а на поверхности самого пальца — отверстия для его стопорения.

Недостатком такого крепления являются: выкрашивание резьбы стопорного болта, увеличение брака при термической обработке поршневого пальца из-за наличия в нем углубления, прогиба поршневого пальца из-за увеличения длины поверхности соприкосновения поршневого пальца с головкой шатуна (для уменьшения износа рабочих поверхностей). Поэтому этот тип крепления не применяется.

Во втором случае крепления поршневого пальца значительно сокращается длина головки шатуна, что ведет к уменьшению массы шатуна и расчетной длины поршневого пальца, а следовательно, и его прогиба.

Этот способ крепления поршневого пальца целесообразно применять при чугунных поршнях.

Если поршень пальца изготовлен из сплава, имеющего высокий коэффициент расширения,то вследствие того,что поршневой палец должен поворачиваться в бобышках даже холодного поршня, зазор в сопряжении поршневой палец — поршень при повышении температуры получается увеличенным.

Преимущественное распространение получили поршневые пальцы плавающего типа, так как они незначительно и равномерно изнашиваются по длине и по окружности и удобны при монтаже. Кроме того, в случае их применения уменьшается опасность заедания пальца.

Для предотвращения осевого перемещения поршневого пальца плавающего типа применяют различные способы фиксации. При фиксации поршневого пальца одним кольцом ослабляется его опасное сечение, поэтому предпочтительнее креплениепоршневого пальцадвумя кольцами в бобышках поршня.

В ряде двигателей в отверстия бобышек поршня устанавливаются заглушки 1 из листовой стали и пружинящие кольца 2.

В некоторых случаях фиксация поршневого пальца осуществляется пробками из алюминия или латуни, при этом несколько повышается жесткость кольца и улучшается отвод теплоты.

Конструктивные формы поршневых пальцев весьма разнообразны. Наиболее простыми являются поршневые пальцы трубчатой формы. Поршневые пальцы с коническими внутренними поверхностями имеют форму бруса равного сопротивления изгибу, вследствие чего уменьшается масса поршневого пальца.

Для смазки поршневого пальца в бобышках поршня масло подводится по каналу из-под маслосъемных поршневых колец через отверстия в бобышках поршня.

Смазка поршневого пальца в головке шатуна осуществляется маслом, разбрызгиваемым кри-вошипно-шатунныммеханизмомиподаваемымкпоршневому пальцу через отверстия в головке шатуна, или маслом, поступающим по каналу в шатуне от шатунной шейки коленчатого вала.

Источник: https://maestria.ru/porshnevaya-gruppa/porshnevyie-paltsyi.html

Поршневой палец

Поршневой палец — деталь, обеспечивающая подвижное соединение шатуна и поршня. Представляет собой деталь цилиндрической формы, отдаленно напоминающую палец.

Применение поршневого пальца

Поршневой палец соединяет поршень с шатуном. Соединение двух этих деталей не может быть жестким, так как и низ, и верх шатуна постоянно перемещаются. Цилиндрический палец позволяет верхней части шатуна «шататься» при перемещении поршня по вертикали.

Для монтажа плавающего пальца поршень, шатун и палец кипятят в горячей воде

Почему поршневой палец трудно облегчить?

Первостепенная задача конструкторов современных двигателей – увеличение мощности и, одновременно, снижение веса мотора. Для того, чтобы уменьшить вес всего агрегата, приходится облегчать детали любыми доступными способами.

Облегчить поршневой палец непросто, так как эта деталь постоянно испытывает серьезные нагрузки. Легкие и прочные сплавы, которые можно использовать для производства поршневых пальцев, стоят дорого, и себестоимость изделия существенно увеличивается. В итоге, в большинстве современных двигателей применяются пальцы из легированной стали, такие же, как сто лет назад.

Зачем нужно отверстие в центре поршневого пальца?

Обычно в теле пальца есть сквозное отверстие отверстие в виде двух конусов  с вершинами в центре. Благодаря отверстию можно уменьшить вес детали, а конусная форма связана с распределением нагрузки по поверхности детали. Центр пальца нагружен значительно больше, и в этом месте толщина материала играет наиболее существенную роль. 

Способы осевой фиксации поршневого пальца

По способу крепления пальцы делятся на два вида: плавающие и фиксированные. В большинстве современных двигателей используются плавающие пальцы.  Плавающими они называются потому, между ним и отверстием в поршне и отверстием в головке шатуна есть зазор. Фиксация поршневого пальца в таком соединении обеспечивается установкой стопорных колец.

Цветные метки внутри отверстия пальцев некоторых автомобилей заменяют номер запчасти при подборе запчастей для капремонта двигателя

Плавающий палец

Плавающий палец может вращаться как внутри поршня, так и в головке шатуна. В конструкциях с плавающим пальцем в верхнюю головку шатуна впрессовывается бронзовая втулка, уменьшающая трение.

Так как шатун, поршень и палец изготовлены из различных материалов, зазоры в соединениях калиброваны в зависимости от свойств металлов. Например, при комнатной температуре, палец должен входить во втулку шатуна без люфта. В отверстие поршня (при комнатной температуре) палец  должен проходить с некоторым натягом.

Монтаж плавающего поршневого пальца

При монтаже или демонтаже поршня, его необходимо нагреть до температуры 65-85 °С (нагрев производят в воде). Когда же двигатель начнет работать, поршень разогревается, и зазор увеличивается, так как поршень и палец сделаны из разных материалов, расширяющихся по разному под воздействием высокой температуры.

Для монтажа фиксированного пальца шатун разогревают в печи до температуры более 200 градусов

Фиксированный палец

Фиксированным называется поршневой палец, не вращающийся ни в одном из соединяемых элементов. Фиксированные пальцы применяют в двигателях автомобилей семейства ВАЗ.

Монтаж фиксированного пальца

Монтаж  фиксированного пальца осуществляется путем нагрева шатуна до температуры 240 °С в печи. В России, где автомобили до сих пор нередко ремонтируют в домашних условиях, шатуны часто нагревают на бытовой электроплитке или с помощью паяльной лампы.

Шатун довольно  быстро остывает, и операцию по соединению поршневого пальца и шатуна необходимо выполнять очень быстро.

Для этого в раздвинутые предварительно губки тисков устанавливают вставки из мягкого металла (алюминий, медь и т.д.), и нагретый шатун быстро переносится к тискам и зажимается. Поршень устанавливается на место рукой.

  Подготовленный палец, надетый на специальную оправку с направляющей, быстро проталкивается в отверстие поршня и проходит сквозь отверстие в раскаленном шатуне. Когда детали остывают, отверстие в шатуне зажимает палец.

 

Подбор поршневого пальца

Если в двигателе применен плавающий палец, его подбирают по цветовой метке, нанесенной внутри днища поршня, или по заводскому номеру запчасти по каталогу. Поршни и поршневые пальцы делятся на размерные группы в зависимости от диаметра, об этом следует помнить при самостоятельной покупке деталей.

При подборе фиксированного пальца палец подбирается по отверстию в поршне по номеру группы, указанному на днище поршня.

Материал для изготовления поршневых пальцев

Для изготовления поршневых пальцев применяют в основном сталь  45ХА. После отливки деталь закаливают на 1-1.5 мм глубины. Твердость поверхности должна быть соответствовать определенным нормам. В моторах повышенной мощности применяют для изготовления пальцев применяют более прочные сорта легированной стали.

Источник: https://blamper.ru/auto/wiki/dvigatel/porshnevoy-palec-3081/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector