Шатунно-поршнева група дизеля. Шатунно-поршнева група
Основні розміри шатунно-поршневої групи
Маркування поршня і шатуна
1 - стрілка для орієнтування
поршня в циліндрі;
2 - ремонтний розмір;
3 - клас поршня;
4 - клас отвори для поршневого
пальця;
5 - клас шатуна по отворі для
поршневого пальця;
6 - номер циліндра
Місця, на яких допускається видаляти метал при підгонці маси верхньої і
нижньої головок шатуна
поршень
Поршень - алюмінієвий литий. При виготовленні строго витримується маса поршнів.
Тому під час складання двигуна підбирати поршні однієї групи по масі не потрібно.
По зовнішньому діаметру поршні розбиті на п'ять класів (А, В, С, D, Е) через 0,01 мм.
Зовнішня поверхня поршня має складну форму. По висоті вона конічна, а в
поперечному перерізі - овальна. Тому вимірювати діаметр поршня необхідно тільки в
площині, перпендикулярній поршневому пальцю, на відстані 55 мм від днища поршня.
По діаметру отвору під поршневий палець поршні підрозділяються на три класи (1, 2,
3) через 0,004 мм. Класи діаметрів поршня і отвори під поршневий палець клеймуються
на днище поршня (див. рис. Маркування поршня і шатуна).
Поршні ремонтних розмірів виготовляються зі збільшеним на 0,4 і 0,8 мм зовнішнім
діаметром. На днищах цих поршнів ставиться маркування у вигляді трикутника або
квадрата. Трикутник відповідає збільшенню зовнішнього діаметра на 0,4 мм, а
квадрат - на 0,8 мм.
Стрілка на днище поршня показує, як правильно орієнтувати поршень при його
установці в циліндр. Вона повинна бути спрямована в бік приводу
розподільного вала.
поршневий палець
Поршневий палець - сталевий, порожнистий, плаваючого типу, тобто вільно обертається в
бобишках поршня і втулки шатуна. Палець фіксується в поршні двома сталевими
стопорними кільцями.
По зовнішньому діаметру пальці підрозділяються на три класи через 0,004 мм. клас
маркується фарбою на торці пальця: синя мітка - перший, зелена - другий, а червона
- третій клас.
Поршневі кільця
Поршневі кільця - виготовлені з чавуну. Верхнє компресійне кільце - з
хромованою бочкообразной зовнішньою поверхнею. Нижнє компресійне кільце
скребкового типу. Маслос'емноє кільце - з хромованими робочими крайками і з
разжимной кручений пружиною (розширювачем).
На кільцях ремонтних розмірів ставиться цифрове маркування «40» або «80», що
відповідає збільшенню зовнішнього діаметра на 0,4 або 0,8 мм.
Шатун - сталевий, кований. Шатун обробляється разом з кришкою і тому вони в
окремо невзаємозамінні. Щоб при зборці не переплутати кришки і шатуни, на
них клеймується номер 6 (див. рис. Маркування поршня і шатуна) циліндра, в який вони
встановлюються. При складанні цифри на шатуне і кришці повинні знаходитися з одного
боку.
У верхню головку шатуна запресована сталебронзовая втулка. По діаметру отвору
цієї втулки шатуни підрозділяються на три класи через 0,004 мм (так само, як і поршні).
Номер 5 класу клеймується на верхній голівці шатуна.
По масі верхньої і нижньої головок шатуни підрозділяються на класи (див. Табл. Класи
шатунів за масою верхньої і нижньої головок), маркуються фарбою на стрижні шатуна.
На двигун повинні встановлюватися шатуни одного класу по масі. підганяти масу
шатунів можна видаленням металу з бобишек на голівках до мінімальних розмірів 16,5
і 35,5 мм (рис. Місця, на яких допускається видаляти метал при підгонці маси
верхньої і нижньої головок шатуна).
Класи шатунів за масою верхньої і нижньої головок
Постачальники поршнів в нашому магазині
Різні виробники поршнів по-різному комплектують свою продукцію для продажу, при виборі та купівлі в нашому магазині зверніть увагу на деякі особливості різної комплектації деталей циліндропоршневої групи. Залежно від того, яким чином скомплектована постачальником його продукція, залежить і ціна за одиницю покупки. Комплектація деталей циліндропоршневої групи однакова для легкових і вантажних автомобілів.
| постачальник | фото | примітки по комплектації поршнів |
|---|---|---|
|
|
Поршнекомплекти: |
|
 |
Поршнекомплекти:Поршень на 1 циліндр + комплект поршневих кілецьна 1 циліндр + один поршневий палець + комплект стопорних кілець (якщо передбачено конструкцією). |
|
 |
Поршнекомплекти:Поршень на 1 циліндр + комплект поршневих кілець на 1 циліндр + один поршневий палець + комплект стопорних кілець (якщо передбачено конструкцією). |
|
|
Поршнекомплекти:Поршень на 1 циліндр + комплект поршневих кілець на 1 циліндр + один поршневий палець + комплект стопорних кілець (якщо передбачено конструкцією). |
||
 |
Поршнекомплекти:Поpшні FP-Diesel можуть мати різну комплектацію, як правило, залежить від оригінальної комплектації запчастин виробником автотехніки, існують такі варіанти поставки поршнів:
Поршнева група в зборі:Поршень на 1 циліндр + 1 гільза + комплект поршневих кілець на 1 циліндр + один поршневий палець + комплект стопорних кілець + 1 комплект ущільнень для установки гільзи. Транспортна упаковка:по 1 шт. |
|
 |
Поршнекомплекти:Комплект поршнів Teikin на 1 двигун(На 4, 6, 8 циліндрів, в залежності від типу двигуна) + пальці на всі поршні + комплект стопорних кілець ( поршні фірми TEIKIN не комплектується поршневими кільцями !!!). |
Шатунно-поршнева група разом з колінчастим валом є основним робочим механізмом поршневого двигунавнутрішнього згоряння. Поступальний рух поршня перетворюється в обертальний рух колінчастого вала за допомогою шатуна, зчленованого шарнірно з верхньою головкою поршневим пальцем і нижньою головкою з шийкою коліна вала. Робоча порожнину розташовується над поршнем в циліндрі, закритому кришкою. Поршень - найбільш відповідальна і напружена частина двигуна. Він виконує наступні функції:
забезпечує необхідну форму камери згоряння і герметичність внутріціліндровие простору;
передає силу тиску газів на шатун і систему циліндра;
управляє відкриттям і закриттям вікон (виконує функції золотника).
В процесі роботи на поршень діють механічні навантаження тиску газів і сил інерції, а також високі теплові навантаженняв період безпосереднього зіткнення його з гарячими газами при згорянні палива і розширенні продуктів згоряння. Додатково поршень нагрівається від тертя об стінки циліндра. При нагріванні поршня знижуються механічні властивості його матеріалу і зростають термічні напруги в ньому. До того ж погіршується наповнення циліндра свіжим зарядом, через що зменшується потужність двигуна, з'являються умови для заклинювання поршня в циліндрі, погіршується робота кільцевого ущільнення. Поршні ДВС, поряд з достатню міцність і твердість, повинні мати можливо меншу масу для зменшення сил інерції, володіти високою теплопровідністю і зносостійкість. Конструкція поршня повинна забезпечувати вільне переміщення його в циліндрі і достатню герметичність для запобігання прориву газу з камери згоряння в картер і попадання масла з боку картера в робочу порожнину циліндра, що спостерігається при великих зазорах між кільцем і канавкою поршня. При цьому з'являється так зване насосне дію поршневих кілець, яке відбувається під час перекладання зазорів між кільцями і стінками канавок поршня в ВМТ і НМТ.
На зовнішній поверхні у верхній циліндричної частини поршня є канавки для поршневих кілець, необхідних для запобігання циліндра від прориву газів і потрапляння мастила з картера в камеру згоряння. Нижня частина поверхні поршня служить направляє. Верхню частину поршня називають головкою, а направляючу (тронкових) частина - спідницею. На внутрішній поверхні спідниці поршня є бобишки з отворами для установки поршневого пальця.
Поршні виготовляють зі сталі, чавуну, алюмінієвих і магнієвих сплавів. На тепловозах застосовують поршні в основному чавунні, а також з алюмінієвих сплавів.
Чавунні поршні відрізняються малим коефіцієнтом лінійного розширення, високу міцність і зносостійкість, але мають велику масу в порівнянні з алюмінієвими. Поршні з алюмінієвих сплавів володіють меншою міцністю і зносостійкість, але значно легше чавунних. Теплопровідність алюмінієвих сплавів в 3.4 рази вище, ніж у чавуну, тому температура днища поршнів з алюмінієвих сплавів нижче, ніж у чавунних поршнів. У зв'язку з цим в двигунах з поршнями з алюмінієвих сплавів поліпшується наповнення циліндра свіжим зарядом і зменшуються витрати енергії на тертя поршня об циліндр внаслідок меншого коефіцієнта тертя алюмінієвих сплавів.
Істотним недоліком поршнів з алюмінієвих сплавів є високий коефіцієнт лінійного розширення в порівнянні з чавунними (приблизно в 2.2,5 рази більше, ніж у чавуну). Тому поршні з цих сплавів встановлюють в циліндри з великим зазором, який ускладнює пуск дизеля, викликає стукіт при роботі непрогрітому двигуна і на малих обертах колінчастого вала.
Поршні з алюмінієвих сплавів застосовуються на дизелях ПДШ, Д50, ЗЮБЯ, М750, 1Д12 та ін. На дизелях 11Д45, 14Д40 застосовуються складові поршні, що складаються з тронка, головки і вставки. На дизелях типу Д100 встановлені поршні, у яких чавунна головка і Тронка відлиті в єдину деталь. Поршні дизелів типу Д49 мають сталеву головку, а Тронка і вставка їх виготовлені з алюмінієвого сплаву у вигляді єдиної деталі (рис. 7.12).
Для кращого охолодження головок поршнів в їх днищах з внутрішньої сторонизроблені канавки, до яких подається масло з верхньої головки шатуна через стакан, притискуваний пружиною до шатуна. Гаряче масло по каналу в поршні стікає в картер. В отвори бобишек тронка встановлюється палець, що з'єднує верхню головку шатуна з поршнем, на голівці якого проточені канавки для поршневих кілець.
Поршневі кільця за своїм призначенням поділяються на компресійні (ущільнювальні) і маслос'емниє (маслосрезиваю-щие). Компресійні кільця призначені для ущільнення зазору між поршнем і циліндром і відведення тепла від поршня.
Маслос'емниє (маслосрезивающіе, маслосгонние) кільця (рис. 7.13) перешкоджають попаданню масла в камеру згоряння. Розрізні кільця притискаються до стінки циліндра за рахунок власної пружності і тиску газів. У період згоряння палива сили від тиску газів в 40. 70 раз перевищують сили пружності кілець. високі температуриі брак мастила призводять до великих износам як кілець (особливо першого), так і втулки циліндра.
Число поршневих кілець, що забезпечують достатню ущільнення, визначається частотою обертання колінчастого вала і типом двигуна. Чим вище частота обертання, тим менше числопоршневих кілець. Виготовляються поршневі кільця зі спеціального чавуну за особливою технологією. У двотактних дизелях типів Д100, Д40, поршні яких працюють у важких термодінамі-
Мал. 7.12. Поршень дизеля 1А-5Д49-2: 1 - шпилька; 2 - втулка; 3 - палець; 4 - стопорне кільце; 5 - ущільнювальне кільце; 6 - головка поршня; 7 - компресійні кільця з одностороннім трапецією; 8 - компресійний (хвилинне) кільце; 9, 15 - маслознімні кільця; 10 - експандер; / 1 - Тронка; 12 - трубка; 13 - стакан; 14 - пружина; 16 - дріт; 17- гайка; а - порожнину охолодження днища кришки; б - отвір для перетоку масла; в - канал для зливу масла з порожнини охолодження
Мал. 7.13. Поршневі кільця: а - ущільнювальні: 1-5- перетину кілець; а - кут скоса поршневих кілець; р - кут скоса, призначеного для очищення канавки поршневого кільця; б - маслосрезивающіе: 1-9 перетину кілець; у - кут скоса робочій площині; в - замки кілець: 1-3 - форми кілець; Д - зазор
чеських умовах, застосовуються біметалеві кільця - чавунні зі вставкою з бронзи і подвійним конусом зовнішньої поверхні. Бронзова вставка при роботі двигуна зношується, утворюючи на стінці циліндра металеву плівку, яка оберігає дзеркало циліндра від задирів і збільшує тепловіддачу. Компресійні кільця для підвищення зносостійкості покривають хромом. На швидкохідному дизелі типу М750 застосовують хромоване сталеве кільце, яке встановлюють в першу канавку для підвищення надійності.
Маслосрезивающіе кільця виконуються з одним або двома вікнами для відводу масла. У деяких кільцях для підвищення пружності використовуються експандери. Замки кілець бувають косі під кутом 15 °, прямі або виконані внахлест.
Розрізняють поршневі пальці з жорстким закріпленням в бобишках поршня або вставки і плаваючі, які можуть обертатися навколо власної осі. Плаваючі пальці мають менший знос, і вони частіше застосовуються на тепловозних дизелях. При роботі на поршневий палець діють великі сили, змінні за величиною і напрямком. Він повинен бути міцним і зносостійким, тому його виготовляють з високоякісних
Мал. 7.14. Шатунно-поршнева група дизелів типу Д49: 1 - головний шатун; 2 - поршень; 3 - пружина; 4 - стакан; 5 - маслос'емноє кільце з експандером; 6 - Тронка; 7 - втулка верхньої головки шатуна; 8 - палець; 9 - стопорне кільце; 10 - болт причіпного шатуна; 11 - причіпний шатун; 12 - палець причіпного шатуна; 13 - втулка-підшипник; 14 - шатунні болти; 15 - кришка; 16 - вкладиші; о, в, г, д, е - канали; б - порожнину охолодження; ж - отвір під штифт; з - зубчастий стик
ної вуглецевої або легованої сталі. Робочу поверхню пальця цементують з наступною термічною обробкою для додання їй більшої твердості.
Шатун пов'язує коліно валу з поршнем. При роботі шатун здійснює складний рух, що гойдає і піддається змінної за величиною і напрямком навантаженні від тиску газів і сил інерції. Діючі на шатун сили викликають в ньому складні деформації - стиснення, розтягнення, поздовжній і поперечний вигини. Тому шатун повинен бути жорстким і міцним при можливо малої масі. Шатуни виготовляють з вуглецевої або легованої сталі куванням або штампуванням з наступною механічною і термічною обробкою.
Залежно від типу двигуна і розташування циліндрів на тепловозах застосовуються шатуни однорядних і У-подібних двигунів.
Стрижні шатунів мають двотавровий розтин. В У-образних дизелях (типу Д40, Д49, М750 і ін.) Застосовуються шатуни з причіпним зчленуванням головного і причіпного шатунів (рис. 7.14).
У верхній голівці шатунів однорядних двигунів запресовується бронзова втулка з канавками для масла. Нижня головка роз'ємна. Кришка нижньої частини кріпиться болтами. Точна установка кришки забезпечується штифтами або замковим пристроєм роз'єму у вигляді зубців або у вигляді каблучків.
У нижню головку шатуна встановлюються верхній і нижній сталеві тонкостінні вкладиші, залиті по робочій площині свинцювата бронзою. Тильна сторона вкладишів покривається міддю. Вкладиші встановлюють з натягом, який, виміряний в спеціальному пристосуванні, вибивається на торці вкладиша. Вкладиші не взаємозамінні. У нижньому вкладиші є канавки з отворами для перетікання масла, яке по отворах і по каналу в кришці перетікає в канал стрижня шатуна і далі до верхньої голівці і днища поршня.
Шатунний механізм У-образних дизелів складається з головного і причіпного шатунів, з'єднаних між собою пальцем. У дизелі типу Д49 палець закріплюється двома болтами до причіпного шатуна, який має обертальні рухи у втулці, запресованої в вушку головного шатуна. У дизелях типів Д40 і Д45 палець штифтом кріпиться до вушка головного шатуна, а нижня головка причіпного має запресовану втулку-підшипник. Через отвори в нижній головці масло надходить до пальця, потім по каналу стержня причіпного шатуна до верхньої голівці і далі до днища поршня.
В експлуатації робота деталей шатунно-поршневої групи відбувається в умовах великих термічних і механічних навантажень. Найбільш поширеними ушкодженнями є:
у поршнів - термічні тріщини і прогари головок поршнів; знос і відшаровування полуди тронкових частини поршня; знос струмків під кільця; спостерігається насосне дію поршневих кілець, супроводжуване підвищеним витратою масла; задираки поршнів; тріщини у струмків поршнів, а також їх вставок; ослаблення або обрив шпильок кріплення вставки (Д100), шпильок кріплення головки поршня до тронкових частини (Д49); ослаблення посадки і знос втулок під поршневий палець;
у поршневих кілець - знос, злам, пригорання і втрата пружності;
у поршневих пальців - знос (овальність, конусність), тріщини, задираки;
у шатунів - знос і викришування втулки, тріщини, вигин, скручування, обрив шатунних болтів, пошкодження різьби, витягування шатунних болтів, закупорка масляних каналів;
у вкладишів шатунів - знос, викришування бабітового залив, втрата натягу.
При проведенні ТО-3 запускають дизель, переконуються у відсутності сторонніх шумів при роботі деталей шатунно-поршні-вої групи і клапанів, течі води через ущільнення втулок циліндрів. Після зупинки двигуна перевіряють затягування гайок циліндрових кришок, виробляють дозатяжку шпильок кріплення втулок циліндрів, перевіряють кріплення шатунних підшипників, стан стиків вкладишів, стан шплінтів гайок шатунних болтів, повертаючи колінчастий вал, оглядають втулки циліндрів. Прокачують масло дизеля і переконуються в його надходженні до шатунним підшипників, втулок верхніх головок шатунів, на охолодження поршнів, до важелів приводу клапанів і гідроштовхача. На дизелях типу Д100 огляд гільз циліндрів, поршнів і поршневих кілець проводять через відкриті люки картера, випускного колектора і повітряного ресивера, висвітлюючи оглядаються деталі переносною лампою. Для провертання колінчастого вала застосовують електропривод до валоповоротного механізму.
При проведенні ТР-1 крім виконання перерахованих вище робіт регулюють зазори в ГИДРОТОЛКАТЕЛЬ і обпресовують дизель водою. Пропуск води через ущільнення втулок циліндрів і кришок не допускається.
На циліндрах типах Д100 відкривають кришки повітряних ресиверів і випускних колекторів для перевірки стану поршневих кілець верхніх і нижніх поршнів. Поршні, у яких виявлені оплавлення крайок, наявність разгарной сітки в днище, відсутність шару олова на тронкових частини поршня, грубі ризики, задираки, тріщини, відколи, ослаблення мідної вставки поршневих кілець, знімають з дизеля, очищають, перевіряють дефектоскопом і ремонтують.
Після одиночної зміни поршнів через прогара перевіряють лінійну величину камери стиснення і відстань від головки нижньої поршня (в ВМТ) до осі форсуночного отвори циліндро-вочной втулки, яка повинна складати 1,4 мм. Перевіряють вихід рейок паливних насосів, установку форсунок і якість розпилу палива. При необхідності заміняють паливні насоси високого тиску. Якість розпилу форсунок перевіряють на стенді, відповідно до вимог.
При проведенні ТР-2 і ТР-3 виробляють розбирання дизеля, перед якою зливають воду, масло, знімають дах з тепловоза і демонтують випускні колектори. Знімають паливні насоси високого тиску, лоток з розподільним механізмом штанги і патрубки штанг, кришки клапанної коробки, кришки люків блоку, форсунки і трубки до них. Послаблюють гайки кріплення кришок циліндрів до блоку. Від'єднують причіпні шатуни від головних і, по черзі встановлюючи поршні в ВМТ і утримуючи їх разом з шатунами у втулці циліндрів за допомогою спеціального пристосування, демонтують причіпні і головні шатуни в комплекті з циліндровими кришками, втулками і поршнями (дизелі типів Д49, Д40, Д45).
Кожен комплект встановлюють в кантувач для подальшої розбирання.
У процесі розбирання всі деталі маркують, вказуючи їх положення в складальної одиниці. Потім всі деталі піддають мийці і очищення. Чисті деталі здійснюють огляд і дефектоскопіруют. Відбраковані і не підлягають відновленню замінюють, дотримуючись відповідність по масі відбракованої деталі. Обточування нового ремонтного поршня виробляють по поступовим розмірами втулки циліндра. Збільшення діаметра втулки допускається не більше ніж на 1,5 мм.
Поршневі і шатунні пальці підлягають заміні при наявності тріщин або розмірів, що виходять за допустимі межі. Пальці, відновлені методом роздачі, ретельно перевіряють магнітним дефектоскопом.
Після перевірки магнітним дефектоскопом шатуни підлягають обов'язковому розмагнічування на спеціальній установці. У відсутності залишкового магнетизму переконуються за допомогою компаса - на відстані 30 см від деталі його стрілка не повинна відхилятися. Втулки головного і причіпного шатунів підлягають заміні, якщо контрольні розміри вище встановленої норми. Деформацію шатунів (вигин, скручування) визначають на контрольній плиті - вона не повинна перевищувати допуски, встановлені Правилами ремонту.
Вкладиші шатунних підшипників ретельно оглядають і бракують при наявності тріщин або відшаровування заливного шару, наклепу на поверхні стиків і тилової частини, задирів шириною більше 3 мм на армованої поверхні, зазору «на масло» більше 0,4 мм, зносу армування до бронзи і недостатнього натягу .
Новий вкладиш підбирають по товщині, забезпечуючи зазор «на масло» 0,2.0,3 мм. Прилягання вкладишів до ліжка перевіряють по фарбі. Воно повинно бути більше 80% площі при затягнутих шатунних болтах. Натяг вкладишів відновлюють меднением, товщина якого не повинна бути більше 0,15 мм.
Після складання комплекту шатунів з поршнями перевіряють їх масу. Допускається різниця по масі між комплектами одного дизеля не більше 0,5 кг. Збірку комплекту (кришки і втулки циліндра, поршня) з головним і причіпним шатунами виробляють в кантувачі. Потім проводять опресовування кришки і втулки циліндра водою тиском 1,22 МПа протягом 5 хв. Течі і запотівання не допускаються.
Після складання і установки комплектів обпресовують дизель водою тиском 0,3 МПа. Текти води в з'єднаннях і через ущільнення втулок циліндрів не допускається. Потім проводять опрес-совку маслом тиском 0,15 МПа, при якій перевіряють надходження масла до шатунних підшипників; до пальців причіпних шатунів; до верхніх голівок шатунів; на охолодження поршнів; до гидротолкателям і осях важелів.
