Юбка поршня: возможные дефекты и их профилактика
Поршни являются основными рабочими элементов компрессоров, насосов и двигателей внутреннего сгорания. Главной функцией этих деталей является преобразование энергии сжатого газа в механическую.
Поршень, совершающий в цилиндре возвратно-поступательные движения, состоит из трех основных элементов. Днище воспринимает термические нагрузки и газовые силы. Уплотняющая часть защищает картер от прорыва газов. Направляющая часть служит для поддержания положения поршня в цилиндре, не допуская его раскачивания в самых нижних и верхних точках движения.
Днище и уплотняющая часть с маслосъемными и компрессионными кольцами составляет головку поршня, а вся нижняя направляющая часть – юбку.
Функции и конструкция юбки поршня
Юбка поршня обеспечивает его прямолинейное движение в цилиндре. Она также передает на его стенки боковое усилие, которое зависит от процессов, протекающих в рабочей полости, и положения поршня.
Боковые поверхности юбки также отводят тепло от поршня и его колец к цилиндру. Чем эти поверхности больше, тем лучше теплоотдача, а поршень меньше стучит при износе верхней головки шатуна и втулки.
Если юбка поршня слишком длинная, то его масса увеличивается, возрастает трение о стенки цилиндра, что является нежелательным, особенно в мощных двигателях спортивных автомобилей. Именно поэтому в некоторых силовых агрегатах ненагруженные части юбки срезаются по диаметру. Т-образные поршни вообще не имеют юбок, но из-за недостаточного смазывания у них часто возникают проблемы, которые связаны с повышенным трением.
В нижней части юбки поршней дизельных двигателей устанавливается дополнительно маслосъемное кольцо. Это обеспечивает улучшенное смазывание цилиндра и снижает вероятность попадания масла в его рабочую полость.
На юбках поршней имеются бобышки с отверстиями, в которых располагаются поршневые пальцы. Они соединены с днищем поршня массивными литыми ребрами. Так как в местах приливов вес материала больше, то от воздействия высоких температур в плоскости бобышек могут образовываться деформации.
Снизить термические нагрузки и напряжения в районе приливов позволяют прямоугольные углубления 0,5-1,5 мм – «холодильники». Их проделывают в процессе литья или фрезерования. Помимо охлаждения, они укорачивают поршневой палец и передают газовые силы ближе к оси шатуна. Это позволяет разгрузить днище поршня.
Ось пальца в большинстве поршней имеет смещение, что позволяет уравнять боковые давления на юбку в процессе работы. Именно поэтому монтаж детали производится по специальной метке, которая нанесена на днище поршня – стрелкой в сторону свободного конца коленвала.
Конусовидная форма юбки поршня позволяет сократить тепловой зазор без риска образования задиров. В районе днища ее диаметр меньше на несколько сотых миллиметра. Это нужно для того, чтобы расширение поршня при нагреве происходило равномерно.
Плоскость юбки, перпендикулярная оси поршневого пальца, имеет овальную форму, что позволяет компенсировать износ стенок, интенсивность которого выше там, где больше нагрузки – в плоскости движения шатуна.
Сегодня такое покрытие возможно создать не только в заводских условиях. Российская компания «Моденжи» выпускает состав в аэрозольном баллоне – MODENGY Для деталей ДВС. Покрытие изготовлено на основе графита и дисульфида молибдена. Оно создает на поверхностях юбок защитный полимерный слой, предотвращающий образование задиров, снижающий трение и износ.
MODENGY Для деталей ДВС отличается низким коэффициентом трения, работает в широком диапазоне рабочих температур, а одного баллончика 250 мл хватает на обработку 1 м 2 поверхности. Отверждение покрытия может происходить как при комнатной температуре, так и при нагреве.
Для очистки, обезжиривания и подготовки юбок поршней и других металлических поверхностей рекомендуется использовать Специальный очиститель-активатор MODENGY. Он удаляет загрязнения, обеспечивает высокую адгезию покрытия и увеличивает срок его службы.
Особенности поршней в форсированных двигателях
При определенной длине шатуна и окружности вращения коленчатого вала возникает риск его контакта с юбкой в самой нижней точке движения поршня. Это особенно актуально для фосированных силовых агрегатов. Решение данной проблемы – изменение хода поршня и расположения пальца, который соединяет шатун с поршнем.
В нижней части каждого цилиндра мощных ДВС находятся специальные контроллеры, которые препятствуют контакт шатуна и коленвала с блоком. В нижней части юбки имеется зазор, предотвращающий контакт поршня с шатуном при его вращении вокруг коленчатого вала.
При выставлении зазора между шатуном и юбкой очень важно соблюсти его постоянство по всем сторонам. В противном случае может произойти разбалансировка шатунно-поршневой группы деталей.
Виды повреждений юбки
Задиры на юбке поршня с двух сторон
Могут возникать вследствие перегрева двигателя. Причина – недостаточный зазор между внутренней поверхностью цилиндра и поршнем, а также нарушение процесса сгорания топлива.
Перегрев может быть вызван также недостатком или плохой циркуляцией охлаждающей жидкости, некорректной работой вентилятора, неправильной обработкой отверстия цилиндра.
Современные алюминиевые поршни под воздействием высоких температур расширяются в 2 раза больше, чем цилиндр из чугуна. Именно поэтому термическая нагрузка может стать причиной образования задиров на юбке.
Задир на юбке поршня со стороны наибольшей боковой нагрузки
При работе поршня возможно появление задиров на той его стороне, на которую воздействует наибольшая нагрузка. Причиной этого является недостаточное смазывание, вызванное низким уровнем масла, слишком долгим прогревом, засорением масляного канала в форсунке и/или шатуне.
При заливке в двигатель некачественного или неподходящего масла также может возникать усиленное трение поршня о стенки цилиндра.
Ребристый цилиндр ДВС с воздушным охлаждением может перегреться, например, из-за загрязненных охлаждающих ребер или сорванных дефлекторов.
В целях профилактики односторонних задиров следует следить за уровнем и качеством моторного масла, контролировать его давление, регулярно проверять пропускную способность масляных каналов в шатуне.
Несимметричное пятно контакта на юбке
Боковой увод поршня в цилиндре можно определить по состоянию жарового пояса юбки: с одной стороны он гладкий, а с другой загрязнен масляным нагаром. Это также свидетельствует о том, что зазор с одной стороны слишком велик, и через него проникают горячие газы, разрушающие масляную пленку.
Поршневые кольца при таких отклонениях вибрируют, перемещаются с перекосом и вызывают насосный эффект, который ведет к повышенному расходу масла.
Непараллельное расположение отверстий в большой и малой головке шатуна, его деформация и перекос его головки также вызывают боковой увод поршня.
Из-за выработки вкладышей гнездо коренного подшипника может иметь скошенную опору.
Избежать вышеописанных проблем позволяет соосная обработка шатуна, коленвала и гнезда коренного подшипника, а также их правильный монтаж. Важно следить за тем, чтобы на шатуне не было изгибов, болты головки цилиндра были затянуты в соответствии с указанными производителем параметрами. При установке двигателя следует обеспечивать чистоту и обязательно убирать остатки прокладочных материалов.
Задиры на нижней части юбки
Они возникают из-за недостаточного локального зазора между отверстием цилиндра и поршня, что свидетельствует о слишком тесном охвате гильзы. Причиной этого служит неправильно подобранное уплотнительное кольцо, применение дополнительных прокладок, смещение уплотнения.
Эту проблему можно решить путем правильного протягивания болтов головки. Монтаж гильз цилиндров мокрого типа сначала следует осуществлять без прокладок. Таким образом можно своевременно выявить недостаточный зазор.
Сильный износ юбки с матовой и шершавой поверхностью
Данная проблема возникает из-за повышенного расхода масла, недостаточной мощности двигателя и сложностей с его запуском. Шершавые борозды и участки на юбках сопровождаются образованием больших зазоров на поршневых кольцах, их осевым и радиальным износом.
Причиной таких повреждений является абразивный износ поршней. Загрязнения проникают в камеру сгорания из моторного масла при сильном износе третьего поршневого кольца или через систему впуска цилиндра, что свидетельствует о износе первого поршневого кольца.
Проверка состояния воздушного фильтра и герметичности системы впуска позволяет избежать таких проблем. Перед установкой двигателя нужно также очищать всасывающие трубы и картер двигателя от загрязнений.
Продольные глубокие борозды по всему диаметру и длине юбки
Они являются причиной утончения и ухудшения свойств масляной пленки из-за большого содержания топлива в масле. Это является следствием неправильно настроенной системы впрыска, которая при холодном пуске двигателя подает в камеру сгорания переобогащенную смесь.
Из-за загрязненного топливного фильтра могут неправильно работать инжекторные форсунки. По причине малого зазора поршень ударяет по головке цилиндра, тем самым провоцируя неконтролируемый впрыск форсунок.
Перебои в зажигании являются следствием малого давления сжатия по причине негерметичности прокладки ГБЦ или клапана, наличием большого зазора в верхней метровой точке между ГБЦ и днищем поршня, разрушения поршневых колец, неисправности свечей зажигания и общего износа двигателя.
Профилактика этих неисправностей заключается в правильной настройке системы впрыска, диагностике свечей зажигания и форсунок, своевременной замене топливных фильтров.
Присоединяйтесь
Все материалы сайта https://atf.ru/ принадлежат
ООО «НОВЫЕ РЕШЕНИЯ» ИНН 5751054390
© 2004 – 2023 ООО «АТФ». Все авторские права защищены. ООО «АТФ» является зарегистрированной торговой маркой.
Юбка поршня: возможные дефекты и способы их предупреждения
Поршень является одной из основных деталей насосов, компрессоров и поршневых двигателей внутреннего сгорания. Его основная функция – преобразование энергии сжатого газа в энергию поступательного движения или наоборот (в компрессорах).
Поршень состоит из:
- Днища, воспринимающего газовые силы и тепловую нагрузку
- Уплотняющей части, препятствующей прорыву газов (компрессионные и маслосъемные кольца)
- Направляющей части, поддерживающей положение поршня в самых верхних и нижних точках движения
Днище и уплотняющая часть образовывают головку поршня, нижняя направляющая часть – юбку. Рассмотрим ее строение, функции и возможные дефекты подробнее.
Строение и функции юбки поршня
Юбка отвечает за прямолинейное движение поршня в цилиндре. Она передает его стенкам боковое усилие, величина которого зависит от положения поршня и особенностей протекания рабочих процессов.
Боковая поверхность юбки отводит тепло от поршня и колец к цилиндру. Чем больше эта поверхность, тем лучше теплоотдача.
Однако слишком длинной юбка быть не может, так как при этом увеличивается масса поршня и усиливается его трение о стенки цилиндра. Именно поэтому в некоторых, особенно спортивных и высокофорсированных ДВС, ненагруженные части юбки срезаются по диаметру, а современные Т-образные поршни вообще не имеют юбок.
Сегодня возможность продлить срок эксплуатации поршней имеют не только их производители, но и все автовладельцы. АФП приобрели всеобщую доступность благодаря российской компании Моденжи, занимающейся их разработкой и производством. Для юбок поршней она выпускает антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС.
Состав на основе мелкодисперсного дисульфида молибдена высокой степени очистки и графита создает на поверхностях юбок прочный защитный слой, предотвращающий их трение о стенки цилиндра, возникновение задиров и быстрый износ.
Покрытие MODENGY Для деталей ДВС отверждается в условиях нормальной температуры, что особенно удобно для частного использования. Аэрозольная упаковка позволяет обходиться минимальным набором инструментов при работе.
Состав обладает низким коэффициентом трения, широким диапазоном рабочих температур и небольшим расходом.
Для очищения, обезжиривания и подготовки юбок поршней к нанесению покрытия применяется Специальный очиститель-активатор MODENGY. Он обеспечивает прочное сцепление АФП с поверхностью и длительный срок его службы.
На юбке расположены бобышки (приливы) с отверстиями для поршневого пальца. С днищем поршня они соединены массивными литыми ребрами. В области приливов вес материала больше, чем в других местах, поэтому деформации от воздействия высоких температур наиболее часто появляются именно в плоскости бобышек.
Для снижения напряжения в районе приливов имеются прямоугольные углубления 0,5-1,5 мм, сформированные литьем или фрезерованием – так называемые «холодильники». Они служат для охлаждения поршня и способствуют передаче газовых сил ближе к оси шатуна, что разгружает днище поршня.
Ось пальца в большинстве поршней смещена в целях уравнивания боковых давлений на юбку в момент сжатия и рабочего хода. Именно поэтому он монтируется по метке, нанесенной на днище, а не произвольно.
В плоскости, перпендикулярной оси поршневого пальца, юбка испытывает самые большие нагрузки, поэтому имеет форму овала – для компенсации износа стенок.
Особенности поршней форсированных двигателей
При определенной длине шатуна и окружности вращения коленчатого вала возникает риск его контакта с юбкой в самой нижней точке движения поршня. Особенно это актуально для высокофорсированных двигателей. Проблема решается путем изменения хода поршня и расположения пальца.
Форсированные двигатели в нижней части каждого цилиндра оснащают контроллерами, не позволяющими коленчатому валу и шатуну контактировать с блоком. Нижняя часть юбки поршня имеет зазор, который препятствует ее контакту с шатуном, вращающимся вокруг коленвала.
При выставлении зазора очень важно соблюсти его постоянство по всем сторонам юбки. Тем самым обеспечивается сохранность балансировки шатунно-поршневой группы.
Типичные виды деформации юбки и причины их возникновения
При низком уровне масла в двигателе на юбке поршня, которая постоянно контактирует со стенками цилиндра вместе с поршневыми кольцами, возникают различные повреждения. Рассмотрим наиболее типичные деформации и причины их возникновения.
- Двусторонние задиры на юбке поршня
Основная причина возникновения задиров – перегрев двигателя. Он может стать следствием недостаточного зазора между поршнем и внутренней поверхностью цилиндра, а также нарушения различных процессов: сгорания топлива, циркуляции охлаждающей жидкости, работы вентилятора.
Алюминий, из которых изготавливаются современные поршни, под воздействием высоких температур расширяется в два раза больше, чем серый чугун цилиндра, поэтому задиры на юбке могут возникать из-за слишком высокой термической нагрузки.
Для профилактики задиров при установке деталей ЦПГ необходимо учитывать диаметр поршня и величину монтажного зазора. Кроме того, следует регулярно контролировать уровень охлаждающей жидкости, состояние помпы, термостата, вентилятора.
- Задиры на стороне наибольшей боковой нагрузки на юбку поршня
Причина чаще всего заключается в низком уровне масла, слишком долгом прогреве двигателя, засоренном масляном канале шатуна и/или форсунки.
Использование моторного масла плохого качества или несоответствующего класса так же может вызвать усиленное трение поршня о стенки цилиндра.
Ребристый цилиндр двигателя с воздушным охлаждением может перегреваться из-за сорванных дефлекторов или загрязненных охлаждающих ребер.
Для профилактики появления односторонних задиров на юбке необходимо исключить масляное голодание двигателя, контролировать его давление, проверять масляные каналы в шатуне на пропускную способность.
- Несимметричное пятно контакта на юбке поршня
Масляный нагар на одной из сторон жарового пояса юбки свидетельствует о боковом уводе поршня в цилиндре.
Если одной стороной он прилегает к стенке, то с противоположной имеет большой зазор, через который проникают горячие выхлопные газы, выжигающие масляную пленку.
При таких геометрических отклонениях поршневые кольца также двигаются с перекосом, вибрируют и вызывают насосный эффект, ведущий к увеличенному расходу масла.
Если гнездо коренного подшипника имеет скошенную опору (по причине выработанных вкладышей), он может располагается на картере с перекосом, что ведет к непрямолинейному движению поршня.
Во избежание смещения поршня гнездо коренного подшипника, коленчатый вал и шатун должны иметь соосную обработку и монтаж. Необходимо затягивать болты головки цилиндра в соответствии с указаниями производителя, следить за тем, чтобы шатун не имел изгибов, обеспечивать чистоту при монтаже двигателя.
- Задиры с четкими границами только на нижнем участке юбки поршня
Образуются вследствие недостаточного локального зазора между поршнем и отверстием цилиндра, обусловленного, в свою очередь, слишком тесным охватом гильзы. Это происходит из-за использования неправильно подобранного (слишком толстого) уплотнительного кольца, применения дополнительных прокладочных средств, смещения уплотнителя.
Во избежание недостаточного зазора, который может вызвать деформацию цилиндра, болты головки следует затягивать в соответствии с предписаниями. Гильзы цилиндров мокрого типа монтируются вначале без прокладок.
- Сильный износ юбки поршня, поверхность шершавая и матовая
На появлении такой проблемы указывает повышенный расход масла, сложности с запуском ДВС (особенно при низких температурах), его недостаточная мощность.
Возникновение шершавых участков и борозд на юбках обычно сопровождается появлением больших зазоров на поршневых кольцах, их радиальным и осевым износом.
Данные повреждения возникают вследствие абразивного износа поршней. Загрязнения проникают в камеру сгорания через систему впуска цилиндра (в этом случае первое поршневое кольцо изношено значительно сильнее, чем третье) или из моторного масла (тогда сильнее всех изношено третье кольцо).
Чтобы избежать подобных проблем, необходимо регулярно проверять герметичность системы впуска и работоспособность воздушного фильтра. Перед монтажом следует очищать от загрязнений картер двигателя и всасывающие трубы.
- Глубокие продольные борозды по всей длине и диаметру юбки поршня
Такие следы износа вызваны утончением и ухудшением свойств масляной пленки вследствие слишком высокой доли топлива в масле.
Причиной может являться также неправильно настроенная система впрыска, которая при холодном пуске двигателя подает в камеру сгорания слишком насыщенную смесь.
Инжекторные форсунки могут работать неправильно из-за засора топливного фильтра – при слишком малом зазоре поршень бьет по головке цилиндра, провоцируя тем самым неконтролируемый впрыск форсунок.
К перебоям в зажигании приводит слишком низкое давление сжатия из-за негерметичности клапана или прокладки головки цилиндра, неправильной настройки фаз газораспределения, наличия слишком большого зазора между днищем поршня в верхней мертвой точке и головкой блока цилиндров, дефектов поршневых колец, неисправности свечей зажигания, общей изношенности двигателя.
Профилактика дефекта состоит в правильной настройке системы впрыска (обогащения смеси при холодном пуске и т.п.), своевременном обследовании инжекторных форсунок и свечей зажигания, соблюдении интервалов замены топливных фильтров.
Устройство поршня
Поршень является основной деталью поршневых двигателей внутреннего сгорания. Поршень служит для восприятия и преобразования энергии сжатого газа в энергию поступательного движения. Поршень, как правило, имеет цилиндрическую форму. Во врем я работы двигател я поршень совершает возвратно поступательное движение внутри цилиндра.
Основные функции поршн я :
- Воспринимает давление газов и передает возникающее усилие на шатун — коленчатый вал;
- Создает герметизацию камеры сгорани я ;
- Отводит лишнее тепло от камеры сгорания.
Поршень двигателя состоит из трех основных частей:
Днище поршня (воспринимает газовые силы и тепловую нагрузку);
В обиходе автомобилистов часто встречается такое название, как головка поршня. Головкой поршня называют днище поршня с его уплотняющей частью.
Днище поршня
Основная рабочая поверхность детали, которая вместе со стенками гильзы цилиндров и головкой блока формирует камеру сгорания, в которой и происходит сгорание горючей смеси. Днище поршня может иметь различную конструкцию в зависимости от типа и особенностей двигателя.
Виды поршней
В двухтактных двигателях применяются поршни со сферической формой днища, что приводит к повышению эффективности наполнения камеры сгорания горючей смесью и улучшает отвод отработанных газов.
В четырехтактных бензиновых двигателях днище имеет плоскую или вогнутую форму. Углубления – выемки служат для улучшения смесеобразования и уменьшают вероятность столкновения поршня с клапаном.
В дизельных моторах углубления в днище более габаритные и имеют различные формы. Такие выемки называют поршневой камерой сгорания. В процессе работы в поршневых камерах сгорания создаются завихрения, которые способствуют улучшению качества смешивания топлива с воздухом.
Уплотняющая часть поршня
Уплотняющая часть поршня предназначена для установки компрессионных и маслосъемных колец, которые предназначены для устранения зазора между поршнем и стенкой гильзы цилиндров.
Уплотняющая часть представл яет собой проточки (канавки) в цилиндрической поверхности поршня. В двухтактных двигателях в проточки встав ляются специальные вставки, в которые упираются замки колец, благодар я которым кольца не прокручиваютс я .
Число канавок, на уплотняющей части поршн я , соответствует количеству поршневых колец. Чаще всего примен я етс я конструкция с тремя кольцами — двумя компрессионными и одним маслосъемным. В канавке под маслосъемное кольцо имеютс я специальные отверстия для стека масла, которое снимается маслосъемным кольцом со стенки гильзы цилиндра.
Юбка поршн я
Юбка я в л я етс я направл я ющей поршня, обеспечива ет только возвратно-поступательное движение детали.
Юбка поршня что это такое
Юбка поршня – это самая нижняя часть поршня, не допускающая его раскачивания внутри цилиндра.
Обычно, на юбку поршня наносятся небольшие насечки или специальное покрытие, предназначенные для подачи масла на стенки цилиндра для их смазки. В мощных двигателях, с высокими эксплуатационными характеристиками, юбка поршня может покрываться специальным химическим составом, обеспечивающим дополнительную защиту стенок цилиндра, предотвращая скорое появление царапин на их поверхности.
В двигателе внутреннего сгорания поршни герметично запираются внутри цилиндра при помощи поршневых колец. Во время движения поршня вниз и вверх, кольца контактируют со стенками цилиндра и сохраняют его расположение чётко по центру цилиндра. В самой верхней и нижней точке своего движения поршень меняет направление движения, и в этот момент появляются раскачивающие его силы. В этот момент и вступает в работу юбка поршня, сохраняя его положение для повторения рабочего цикла.
В зависимости от окружности вращения коленчатого вала и длины шатуна, для юбки поршня может представлять опасность её контакт с коленчатым валом в самой нижней точке движения поршня. Это особенно актуально для мощных, форсированных двигателей. В таких двигателях данная проблема решается изменением хода поршня большей окружностью вращения коленчатого вала и длиной шатуна. Изменяется и расположение поршневого пальца, соединяющего поршень с шатуном.
В форсированном двигателе блоку цилиндров необходимо наличие контроллеров в нижней части каждого цилиндра, не позволяющих коленчатому валу и шатуну контактировать с блоком. Нижняя часть юбки поршня должна иметь соответствующий зазор, препятствующий её контакту с шатуном при его вращении вокруг коленчатого вала. Выставляя зазор между юбкой и шатуном, очень важно соблюсти его постоянство по всем сторонам юбки. Это обеспечит сохранение балансировки шатунно-поршневой группы. Несоблюдение данного условия приводит к разбалансировке компонентов, что может стать причиной катастрофических последствий для двигателя.
Одним из признаков эксплуатации двигателя при низком уровне масла является наличие царапин и задиров на юбке поршня. При недостатке масла в двигателе, поршень, двигаясь вверх и вниз внутри цилиндра, царапает свою юбку о стенки цилиндра, оставляя на ней задиры. В таких случаях, для удаления со стенок поршня царапин, оставленных юбкой поршня, приходится менять поршни и растачивать цилиндры.
Источник статьи: http://www.mesport.ru/index.php/automobiles/222-chto-takoye-yubka-porshnya
Устройство поршня
Поршень является основной деталью поршневых двигателей внутреннего сгорания. Поршень служит для восприятия и преобразования энергии сжатого газа в энергию поступательного движения. Поршень, как правило, имеет цилиндрическую форму. Во врем я работы двигател я поршень совершает возвратно поступательное движение внутри цилиндра.
Основные функции поршн я :
- Воспринимает давление газов и передает возникающее усилие на шатун — коленчатый вал;
- Создает герметизацию камеры сгорани я ;
- Отводит лишнее тепло от камеры сгорания.
Поршень двигателя состоит из трех основных частей:
Днище поршня (воспринимает газовые силы и тепловую нагрузку);
Уплотняющая часть поршня (поршневые кольца, которые препятствуют прорыву газов в картер и передают большую часть тепла от поршня цилиндру двигателя);
В обиходе автомобилистов часто встречается такое название, как головка поршня. Головкой поршня называют днище поршня с его уплотняющей частью.
Днище поршня
Основная рабочая поверхность детали, которая вместе со стенками гильзы цилиндров и головкой блока формирует камеру сгорания, в которой и происходит сгорание горючей смеси. Днище поршня может иметь различную конструкцию в зависимости от типа и особенностей двигателя.
Виды поршней
В двухтактных двигателях применяются поршни со сферической формой днища, что приводит к повышению эффективности наполнения камеры сгорания горючей смесью и улучшает отвод отработанных газов.
В четырехтактных бензиновых двигателях днище имеет плоскую или вогнутую форму. Углубления – выемки служат для улучшения смесеобразования и уменьшают вероятность столкновения поршня с клапаном.
В дизельных моторах углубления в днище более габаритные и имеют различные формы. Такие выемки называют поршневой камерой сгорания. В процессе работы в поршневых камерах сгорания создаются завихрения, которые способствуют улучшению качества смешивания топлива с воздухом.
Уплотняющая часть поршня
Уплотняющая часть поршня предназначена для установки компрессионных и маслосъемных колец, которые предназначены для устранения зазора между поршнем и стенкой гильзы цилиндров.
Уплотняющая часть представл яет собой проточки (канавки) в цилиндрической поверхности поршня. В двухтактных двигателях в проточки встав ляются специальные вставки, в которые упираются замки колец, благодар я которым кольца не прокручиваютс я .
Число канавок, на уплотняющей части поршн я , соответствует количеству поршневых колец. Чаще всего примен я етс я конструкция с тремя кольцами — двумя компрессионными и одним маслосъемным. В канавке под маслосъемное кольцо имеютс я специальные отверстия для стека масла, которое снимается маслосъемным кольцом со стенки гильзы цилиндра.
Юбка поршн я
Юбка я в л я етс я направл я ющей поршня, обеспечива ет только возвратно-поступательное движение детали.
Источник статьи: http://www.autoezda.com/2014-07-01-16-12-30/%D1%83%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE-%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8F/1298-ustr-porhen.html
Юбка поршня: возможные дефекты и их профилактика
Смотрите также
Поршни являются основными рабочими элементов компрессоров, насосов и двигателей внутреннего сгорания. Главной функцией этих деталей является преобразование энергии сжатого газа в механическую.
Поршень, совершающий в цилиндре возвратно-поступательные движения, состоит из трех основных элементов. Днище воспринимает термические нагрузки и газовые силы. Уплотняющая часть защищает картер от прорыва газов. Направляющая часть служит для поддержания положения поршня в цилиндре, не допуская его раскачивания в самых нижних и верхних точках движения.
Днище и уплотняющая часть с маслосъемными и компрессионными кольцами составляет головку поршня, а вся нижняя направляющая часть – юбку.
Функции и конструкция юбки поршня
Юбка поршня обеспечивает его прямолинейное движение в цилиндре. Она также передает на его стенки боковое усилие, которое зависит от процессов, протекающих в рабочей полости, и положения поршня.
Боковые поверхности юбки также отводят тепло от поршня и его колец к цилиндру. Чем эти поверхности больше, тем лучше теплоотдача, а поршень меньше стучит при износе верхней головки шатуна и втулки.
Если юбка поршня слишком длинная, то его масса увеличивается, возрастает трение о стенки цилиндра, что является нежелательным, особенно в мощных двигателях спортивных автомобилей. Именно поэтому в некоторых силовых агрегатах ненагруженные части юбки срезаются по диаметру. Т-образные поршни вообще не имеют юбок, но из-за недостаточного смазывания у них часто возникают проблемы, которые связаны с повышенным трением.
В нижней части юбки поршней дизельных двигателей устанавливается дополнительно маслосъемное кольцо. Это обеспечивает улучшенное смазывание цилиндра и снижает вероятность попадания масла в его рабочую полость.
На юбках поршней имеются бобышки с отверстиями, в которых располагаются поршневые пальцы. Они соединены с днищем поршня массивными литыми ребрами. Так как в местах приливов вес материала больше, то от воздействия высоких температур в плоскости бобышек могут образовываться деформации.
Снизить термические нагрузки и напряжения в районе приливов позволяют прямоугольные углубления 0,5-1,5 мм – «холодильники». Их проделывают в процессе литья или фрезерования. Помимо охлаждения, они укорачивают поршневой палец и передают газовые силы ближе к оси шатуна. Это позволяет разгрузить днище поршня.
Ось пальца в большинстве поршней имеет смещение, что позволяет уравнять боковые давления на юбку в процессе работы. Именно поэтому монтаж детали производится по специальной метке, которая нанесена на днище поршня – стрелкой в сторону свободного конца коленвала.
Конусовидная форма юбки поршня позволяет сократить тепловой зазор без риска образования задиров. В районе днища ее диаметр меньше на несколько сотых миллиметра. Это нужно для того, чтобы расширение поршня при нагреве происходило равномерно.
Плоскость юбки, перпендикулярная оси поршневого пальца, имеет овальную форму, что позволяет компенсировать износ стенок, интенсивность которого выше там, где больше нагрузки – в плоскости движения шатуна.
Сегодня производители поршней для снижения износа, увеличения КПД и мощности двигателя еще на заводе обрабатывают поверхности деталей специальными покрытиями.
Сегодня такое покрытие возможно создать не только в заводских условиях. Российская компания «Моденжи» выпускает состав в аэрозольном баллоне – MODENGY Для деталей ДВС. Покрытие изготовлено на основе графита и дисульфида молибдена. Оно создает на поверхностях юбок защитный полимерный слой, предотвращающий образование задиров, снижающий трение и износ.
MODENGY Для деталей ДВС отличается низким коэффициентом трения, работает в широком диапазоне рабочих температур, а одного баллончика 250 мл хватает на обработку 1 м 2 поверхности. Отверждение покрытия может происходить как при комнатной температуре, так и при нагреве.
Для очистки, обезжиривания и подготовки юбок поршней и других металлических поверхностей рекомендуется использовать Специальный очиститель-активатор MODENGY. Он удаляет загрязнения, обеспечивает высокую адгезию покрытия и увеличивает срок его службы.
Особенности поршней в форсированных двигателях
При определенной длине шатуна и окружности вращения коленчатого вала возникает риск его контакта с юбкой в самой нижней точке движения поршня. Это особенно актуально для фосированных силовых агрегатов. Решение данной проблемы – изменение хода поршня и расположения пальца, который соединяет шатун с поршнем.
В нижней части каждого цилиндра мощных ДВС находятся специальные контроллеры, которые препятствуют контакт шатуна и коленвала с блоком. В нижней части юбки имеется зазор, предотвращающий контакт поршня с шатуном при его вращении вокруг коленчатого вала.
При выставлении зазора между шатуном и юбкой очень важно соблюсти его постоянство по всем сторонам. В противном случае может произойти разбалансировка шатунно-поршневой группы деталей.
Виды повреждений юбки
Задиры на юбке поршня с двух сторон
Могут возникать вследствие перегрева двигателя. Причина – недостаточный зазор между внутренней поверхностью цилиндра и поршнем, а также нарушение процесса сгорания топлива.
Перегрев может быть вызван также недостатком или плохой циркуляцией охлаждающей жидкости, некорректной работой вентилятора, неправильной обработкой отверстия цилиндра.
Современные алюминиевые поршни под воздействием высоких температур расширяются в 2 раза больше, чем цилиндр из чугуна. Именно поэтому термическая нагрузка может стать причиной образования задиров на юбке.
Задир на юбке поршня со стороны наибольшей боковой нагрузки
При работе поршня возможно появление задиров на той его стороне, на которую воздействует наибольшая нагрузка. Причиной этого является недостаточное смазывание, вызванное низким уровнем масла, слишком долгим прогревом, засорением масляного канала в форсунке и/или шатуне.
При заливке в двигатель некачественного или неподходящего масла также может возникать усиленное трение поршня о стенки цилиндра.
Ребристый цилиндр ДВС с воздушным охлаждением может перегреться, например, из-за загрязненных охлаждающих ребер или сорванных дефлекторов.
В целях профилактики односторонних задиров следует следить за уровнем и качеством моторного масла, контролировать его давление, регулярно проверять пропускную способность масляных каналов в шатуне.
Несимметричное пятно контакта на юбке
Боковой увод поршня в цилиндре можно определить по состоянию жарового пояса юбки: с одной стороны он гладкий, а с другой загрязнен масляным нагаром. Это также свидетельствует о том, что зазор с одной стороны слишком велик, и через него проникают горячие газы, разрушающие масляную пленку.
Поршневые кольца при таких отклонениях вибрируют, перемещаются с перекосом и вызывают насосный эффект, который ведет к повышенному расходу масла.
Непараллельное расположение отверстий в большой и малой головке шатуна, его деформация и перекос его головки также вызывают боковой увод поршня.
Из-за выработки вкладышей гнездо коренного подшипника может иметь скошенную опору.
Избежать вышеописанных проблем позволяет соосная обработка шатуна, коленвала и гнезда коренного подшипника, а также их правильный монтаж. Важно следить за тем, чтобы на шатуне не было изгибов, болты головки цилиндра были затянуты в соответствии с указанными производителем параметрами. При установке двигателя следует обеспечивать чистоту и обязательно убирать остатки прокладочных материалов.
Задиры на нижней части юбки
Они возникают из-за недостаточного локального зазора между отверстием цилиндра и поршня, что свидетельствует о слишком тесном охвате гильзы. Причиной этого служит неправильно подобранное уплотнительное кольцо, применение дополнительных прокладок, смещение уплотнения.
Эту проблему можно решить путем правильного протягивания болтов головки. Монтаж гильз цилиндров мокрого типа сначала следует осуществлять без прокладок. Таким образом можно своевременно выявить недостаточный зазор.
Сильный износ юбки с матовой и шершавой поверхностью
Данная проблема возникает из-за повышенного расхода масла, недостаточной мощности двигателя и сложностей с его запуском. Шершавые борозды и участки на юбках сопровождаются образованием больших зазоров на поршневых кольцах, их осевым и радиальным износом.
Причиной таких повреждений является абразивный износ поршней. Загрязнения проникают в камеру сгорания из моторного масла при сильном износе третьего поршневого кольца или через систему впуска цилиндра, что свидетельствует о износе первого поршневого кольца.
Проверка состояния воздушного фильтра и герметичности системы впуска позволяет избежать таких проблем. Перед установкой двигателя нужно также очищать всасывающие трубы и картер двигателя от загрязнений.
Продольные глубокие борозды по всему диаметру и длине юбки
Они являются причиной утончения и ухудшения свойств масляной пленки из-за большого содержания топлива в масле. Это является следствием неправильно настроенной системы впрыска, которая при холодном пуске двигателя подает в камеру сгорания переобогащенную смесь.
Из-за загрязненного топливного фильтра могут неправильно работать инжекторные форсунки. По причине малого зазора поршень ударяет по головке цилиндра, тем самым провоцируя неконтролируемый впрыск форсунок.
Перебои в зажигании являются следствием малого давления сжатия по причине негерметичности прокладки ГБЦ или клапана, наличием большого зазора в верхней метровой точке между ГБЦ и днищем поршня, разрушения поршневых колец, неисправности свечей зажигания и общего износа двигателя.
Профилактика этих неисправностей заключается в правильной настройке системы впрыска, диагностике свечей зажигания и форсунок, своевременной замене топливных фильтров.
Присоединяйтесь
© 2004 – 2021 ООО «АТФ». Все авторские права защищены. ООО «АТФ» является зарегистрированной торговой маркой.