Поршни, поршневые кольца и пальцы в двигателе трактора

Поршни, поршневые кольца и пальцы в двигателе трактора.

В этой статье мы расскажем про поршни, поршневые кольца и пальцы в двигателе трактора, разберем их устройство, рассмотрим схемы.

Поршень в двигателе трактора.

Поршень в двигателе воспринимает и передает через палец шатуну усилия, возникающие от давления газов и действия сил инерции, а также обеспечивает протекание всех вспомогательных тактов рабочего цикла. Поршни современных дизельных двигателей отливают из легкого, но достаточно прочного алюминиевого сплава. Различают четыре части поршня: днище А (рис.), головку Б, направляющую В, бобышки Г.

Поршень в двигателе трактора и его сечения:

• а — поршень;
• б — сечения поршней различных двигателей;
• в — схема разрушения и оседания нагара в проточках поршня;
• г — форма сечения днища поршней различных двигателей;
• 4 — днище;
• 5 — головка: В — направляющая часть (юбка); Г — бобышка для поршневого пальца; Д — холодильник; М — метки на днище (массы, размера по отверстию пальца, размера по диаметру юбки);
• 1 — камера сгорания;
• 2 — канавки для компрессионных колец;
• 3 — канавки для маслосъемных колец;
• 4 — дренажные отверстия для стока масла;
• 5 — отверстия для подвода масла к поршневому пальцу;
• 6 — поясок подгонки поршня по массе;
• 7 — маслосбрасывающая кромка;
• 8 — канавка для стопорного кольца;
• 9 — предохранительные проточки.

На днище поршня большинства двигателей имеются выемки различной формы, способствующие лучшему перемешиванию воздуха с поступающим в цилиндр топливом и более полному его сгоранию. Кроме них, на днище поршня двигателя СМД-14 сделаны две плоские выемки, предотвращающие возможность ударов поршня о клапаны в конце такта выпуска и начале такта впуска.

В головке поршня проточены канавки для поршневых колец. Вместе с кольцами головка служит уплотняющей частью поршня. На головке поршня двигателей Д-50, Д-37М, Д-37Е, Д-21 между канавками для колец сделаны мелкие кольцевые проточки 9. В них собираются отложения нагара. Сначала забиваются верхние проточки, и компрессионные кольца предохраняются от закоксовывания.

Нагар, попадающий между кольцевыми поясками и поверхностью цилиндра, разрушается и оседает в проточках. В случае чрезмерного расширения головки поршня от нагревания верхние межканавочные пояски срезаются и заполняют проточки, поэтому исключается попадание металла поршня в канавки поршневых колец и уменьшается опасность задира поршня в цилиндре.

В нижней канавке головки поршня и под этой канавкой имеются сверления для отвода масла, которое снимается специальным кольцом со стенок цилиндра.

В бобышках Г поршня сделаны отверстия для поршневого пальца и канавки 8 для колец, удерживающих палец от выдвижения из бобышек. На наружной поверхности цилиндра некоторых двигателей около бобышек сделаны выемки Д, которые называют холодильниками. Здесь скапливается масло, способствующее охлаждению утолщенной части поршня.

Направляющая часть поршня большинства двигателей тоже имеет канавку для поршневого кольца с отверстиями по окружности. На торце этой части поршня (двигатели СМД-14, Д-50, Д-37М, Д-37Е, Д-21) сделана выточка с острой кромкой (скребком) 7, которая снимает часть масла с рабочей поверхности цилиндра.

Между цилиндром и поршнем должен быть зазор для свободного перемещения последнего. Величину зазора выбирают такой, чтобы расширяющийся от нагревания поршень не заело в цилиндре. Чрезмерно большой зазор вызывает стук поршня о стенки цилиндра. Так как верхняя часть поршня нагревается и расширяется больше нижней, вверху диаметр его несколько меньше, чем внизу.

По массе (раньше применялся термин «вес»), диаметру направляющей части и диаметру отверстия под палец поршни делятся на несколько групп. Метки размерных и массовых (весовых) групп проставлены на днище поршня. На двигатель ставят поршни и цилиндры одинаковых групп.

Поршневые кольца в двигателе трактора.

Поршневые кольца. В канавках поршня с малым зазором установлено несколько разрезных упругих поршневых колец (рисунок).

Поршневые кольца в двигателе трактора и схемы их работы:

• а — конструкция кольца и форма его сечения;
• б — положение «скручивающегося» кольца в канавке при движении по цилиндру;
• в — схема распределения величины давления газов на поршневые кольца;
• г — схема действия колец;
• д — схема действия маслосъемных колец;
• е — расположение колец на поршнях различных двигателей: 1 — компрессионное кольцо; 2 — маслосъёмное кольцо; 3 — скребковое кольцо; 4 — стальные тонкие скребковые кольца; 5 — осевой расширитель скребковых колец; 6 — слой хрома, имеющего поры для масла; 7 — выточка в кольце

Их диаметр в свободном состоянии больше диаметра цилиндра. Зазор в стыке позволяет сжимать кольца (когда их вместе с поршнем устанавливают в цилиндр). Силой упругости, а также давлением газов, проникающих в канавки, кольца плотно прижимаются к зеркалу цилиндра по всей окружности.

Верхние кольца 1, предотвращающие прорыв воздуха и газов из надпоршневого пространства в картер, называются компрессионными. Они же отводят часть тепла от головки поршня цилиндру. Кольца изготовлены из специального чугуна. Первое верхнее кольцо наиболее нагружено давлением газов, сильно нагревается и работает при недостаточной смазке. Для уменьшения истирания этого кольца
на его трущуюся поверхность наносят пористый слой 6 износостойкого металла — хрома. Масло, попавшее в поры, уменьшает трение и износ кольца и гильзы.

Чтобы ускорить приработку новых поршневых колец, им придают конусную форму и покрывают слоем олова.

Наружную поверхность второго и третьего компрессионных колец двигателя трактора Д-108 для этого обтачивают на конус. Конусное кольцо при движении поршня вверх улучшает смазку зеркала цилиндра, а при движении вниз, действуя как клин, снимает излишек масла. Конусная форма кольца других двигателей (кроме АМ-01 и АМ-41) получается за счет внутренней выточки 7 на торце, обращенной вверх. Когда такое кольцо сжимают при постановке в цилиндр, то благодаря ослаблению своей верхней части оно скручивается и приобретает конусную форму (см. рис. б).

Наружная поверхность верхнего кольца цилиндрическая.
Компрессионные кольца тракторных двигателей АМ-01 и АМ-41 имеют клиновидную форму. На втором и третьем кольцах нарезаны кольцевые канавки, обращенные к зеркалу цилиндра.

Верхнее поршневое кольцо двигателя трактора Д-108 имеет косой разрез в замке (стыке), а остальные кольца этого двигателя и все поршневые кольца других изучаемых двигателей — прямой.

Между кромками канавок поршня и кольцами всегда есть небольшой зазор.

Когда поршень движется вверх и вниз, компрессионные кольца прижимаются то к нижней, то к верхней кромкам его канавок и создают необходимое уплотнение, препятствующее прорыву газов в картер. Однако при этом кольца могут перекачивать масло, снимаемое со стенок цилиндра, в камеру сгорания (см. рис. г). Насосное действие особенно заметно при увеличенном зазоре между кольцом и канавкой поршня.

Чтобы предотвратить доступ масла в камеру сгорания, в нижние канавки поршней тракторных двигателей Д-37М, Д-37Е, Д-21 устанавливают по два скребковых стальных кольца с витым расширителем между ними. У остальных двигателей — по одному чугунному кольцу с выточками и щелями в средней части. Эти кольца, называемые маслосъемными, касаются цилиндра только узкими кромками и хорошо снимают масло с его зеркала (см. рис. д). Масло по сверлениям в поршне стекает в поддон картера. Наружная поверхность маслосъемных колец многих двигателей хромирована.

В замках поршневых колец, вставленных в цилиндр, должен быть зазор на случай их расширения при нагревании. Чтобы затруднить прорыв газов в картер, замки соседних колец смещают на 90—120° по окружности. Замки не должны располагаться против холодильников поршня.

Поршневые пальцы в двигателе трактора.

Поршневой палец, шарнирно соединяющий поршень с шатуном, — стальной, пустотелый. Наружную его поверхность цементируют, закаляют, а затем шлифуют и полируют. Масса такого пальца небольшая, трущаяся поверхность твердая и износостойкая, а сердцевина остается вязкой, поэтому он выдерживает большие ударные нагрузки.

В отверстие верхней части шатуна палец вставляют с зазором, а в бобышки поршня — без зазора. Но во время работы двигателя между нагретыми бобышками и пальцем зазор появляется. Палец может свободно поворачиваться и в бобышках и в шатуне, поэтому его называют плавающим. От выдвижения из бобышек палец удерживают два стальных стопорных кольца.

Если для вас была полезна статья про поршни, поршневые кольца и пальцы в двигателе трактора, то читайте также статью Механизмы и системы двигателя и Покупка трактора. Инструкция по покупке трактора б/у