Поршнева група ВАЗ. Поршні ВАЗ. Констукція. Розміри. маркування

Поршнева група двигуна включає в себе – поршень, поршневі кільця і ​​поршневий палець. Загальна конструкція поршневої групи склалася ще в період появи перших двигунів внутрішнього згоряння. З тих пір жоден з елементів поршневої групи не втратив свого функціонального призначення.

Поршень, є найбільш важливим елементом будь-якого двигуна внутрішнього згоряння.

Саме на цю деталь, випадає основне навантаження по перетворенню енергії розширюються газів в енергію обертання колінчастого вала. Властивості, якими повинен володіти поршень, важко сумісні і технічно важко реалізувати. Ось деякі вимоги, яким повинна відповідати ця деталь:

– температура в камері згоряння може досягати більше 2000 ° С а температура поршня, без ризику втрати міцності матеріалу, не повинна перевищувати 350 ° С;

– після згоряння бензино-повітряної суміші, тиск в камері згоряння може досягати 80 атмосфер. При такому тиску, який чиниться на днище зусилля, становитиме понад 4-х тонн. Товщина стінок і днища поршня повинна забезпечувати можливість витримувати значні навантаження. Але будь-яке збільшення маси виробу призводить до збільшення динамічних навантажень на елементи двигуна, що в свою чергу, веде до посилення конструкції і зростання маси двигуна;

– зазор між поршнем і поверхнею циліндра повинен забезпечувати ефективну мастило і можливість переміщення з мінімальними втратами на тертя. Але в той же час зазор повинен враховувати теплове розширення і виключити можливість заклинювання.

– виготовлення повинно бути досить дешевим і відповідати умовам масового виробництва.

Обриси поршня за більш стоп’ятдесятирічний історію двигуна внутрішнього згоряння мало змінилися.

У конструкції поршня можна виділити кілька зон, кожна з яких, має своє функціональне призначення.

Днище поршня – поверхня, звернена до камери згоряння. Днище, своїм профілем, визначає нижню поверхню камери згоряння.

Форма днища залежить від форми камери згоряння, розташування клапанів, від особливості подачі паливо-повітряної суміші в камеру згоряння і обсягу самої камери.

маркування поршнів

Днища різних моделей застосовуються на двигунах ВАЗ наведені на малюнку. Поршні ВАЗ 21213 і ВАЗ 21230 відрізняються нанесеною маркуванням.

Маркування наноситься на поверхню поруч з отвором під поршневий палець.

На поршні ВАЗ 21213 нанесені цифри – “213”, на моделі ВАЗ 2123 – “23”.

На моделі ВАЗ 21080, ВАЗ 21083, ВАЗ 21100 нанесена відповідна маркування – “08”, “083”, “10”.

Поршень 2108 має діаметр 76мм, моделі 21083 і 2110 – 82мм.

Поршні ВАЗ 2112 і ВАЗ 21124, мають відповідне маркування – “12” і “24” і відрізняються глибиною вибірки під клапана.

Моделі 21126 та 11194 відрізняються діаметром.

маркування поршнів ВАЗ 2106, підгрупа

таблицю з ремонтними розмірами поршнів (маркування і підгрупа) дивіться тут

Якщо поглиблення на днище збільшують обсяг камери згоряння, то для зменшення обсягу застосовують витискувачі. Витіснювачем називають обсяг металу, який знаходиться вище площині днища.

«Жаровим поясом» (вогневим), називають відстань від днища до канавки першого поршневого кільця. Чим ближче розташовуються поршневі кільця до днища, тим вищою теплової навантаженні вони піддаються, тим більше скорочується їх ресурс.

Ущільнюючий ділянку – це ділянка канавок, розташованих на бічній циліндричної поверхні поршня. Канавки призначені для установки поршневих кілець. Поршневі кільця забезпечують рухливе ущільнення. На всіх моделях для двигунів ВАЗ, виконані дві канавки під компресійні кільця і ​​одна канавка під маслос’емноє кільце.

У канавці під маслос’емноє кільце є отвори, через які відводиться надлишок олії у внутрішню порожнину поршня. Ущільнюючий ділянку виконує ще одну дуже важливу функцію – через встановлені поршневі кільця, здійснюється відведення значної частини тепла від поршня до циліндра. Якщо конструкція виробу не передбачатиме ефективне відведення тепла від днища, то це призведе до його прогорання.

За розрахунками, через компресійні кільця, передається до 60-70% виділеного тепла. Однак це вимагає щільного прилягання поршневих кілець до циліндра і до поверхонь канавок. Для забезпечення працездатності, торцевої зазор першого компресійного кільця в канавці повинен складати 0,045-0,070мм.

Для другого компресійного кільця зазор – 0,035-0,060мм, для маслос’емного – 0,025-, 0050мм. Між внутрішньою поверхнею кільця і ​​канавки повинен бути радіальний зазор – 0,2-0,3.

Головку поршня утворюють днище і ущільнююча частина.

Відстань від осі поршневого пальця до днища, називають компресійної висотою поршня.

«Спідницею», називають нижню частину поршня. На цій ділянці знаходяться бобишки з отворами – місце, куди встановлюється поршневий палець. Зовнішня поверхня спідниці, виконує роль опорної і спрямовуючої поверхні. Спідниця забезпечує співвісність положення деталі до осі циліндра блоку.

Крім того, бокова поверхня спідниці бере участь в передачі до циліндра виникають поперечних зусиль. На поверхню спідниці (або на весь виріб) можуть наноситися захисні покриття улучает прірабативаемость і знижують тертя.

Покриття шаром олова дозволяє згладити неточності профілю і запобігти наволакивания алюмінію на поверхні циліндра. Можуть застосовуватися покриття створені на основі графіту і дисульфіду молібдену. Інший спосіб, що знижує втрати на тертя – нанесення на спідниці канавок спеціального профілю. Глибина канавок становить 0,01-0,015мм. При русі, канавки не тільки утримують масло, але і створюють гідродинамічну силу, яка перешкоджає контакту зі стінками циліндра.

Одним з чинників, що визначають геометрію поршня, є необхідність зниження сил тертя. Для цього потрібне забезпечення певної товщини масляного шару в зазорі між поршнем і стінками циліндра. Причому маленький зазор спричинить за собою збільшення сил тертя і як наслідок підвищення нагріву деталей і їх прискорений знос а можливо і заклинювання.

Занадто великий зазор, збільшить гучність двигуна, призведе до зростання динамічних навантажень на сполучаються деталі і буде сприяти їх прискореного зносу. Тому величина зазору підбирається відповідно до рекомендацій для конкретного типу двигуна.

В історії застосування конструкцій поршнів для двигунів ВАЗ, проглядаються етапи впливу кількох європейських конструкторських шкіл. На перших моделях двигунів ВАЗ застосовується «італійська» конструкція. Поршні відрізняються великою компресійної висотою, широкої опорною поверхнею спідниці. Поверхня виробу покрита шаром олова. У розробці наступних конструкцій беруть участь німецькі компанії.

У поршнів зменшується компрессионная висота. На спідниці застосовується мікропрофіль – спеціальний профіль канавок, для утримання мастила в зоні тертя. Поршні моделей ВАЗ 21126 і ВАЗ 11194 отримують Т-подібний профіль і розраховані на установку «тонких» поршневих кілець. Так зовні порівнюючи моделі від 2101 до 21126, можна отримати уявлення про загальні тенденції вдосконалення конструкції, заснованих на нових наукових розробках.

В процесі роботи, різні ділянки поршня нагріваються нерівномірно, отже, і теплове розширення буде більше там, де вище температура і більше обсяг металу.

У зв’язку з цим, на рівні днища розмір виконують меншим, ніж діаметр в середній частині. Таким чином, в поздовжньому перетині профіль буде конічним. Нижня частина спідниці теж може мати менший діаметр. Це дозволяє, при русі вниз, в просторі між спідницею і циліндром, створювати масляний клин, який покращує центрування в циліндрі.

Для компенсації теплових деформацій, в поперечному перерізі поршень виконаний вигляді овалу. Це пов’язано з тим, що в районі бобишек під поршневий палець зосереджений значний обсяг металу. При нагріванні, в площині поршневого пальця, розширення буде здійснюватися переважно. Овальність і бочкообразность деталі в холодному стані, дозволяє мати поршень, що наближається до циліндричної формі, при працюючому двигуні.

Така форма вироби створює складності при контролі його діаметра. Фактичний діаметр можна визначити, тільки заміряючи його в площині перпендикулярній осі отвору під поршневий палець на певній відстані від днища.

При цьому, для різних моделей яку буде відрізнятися. Теплові навантаження породжують ще одну проблему. Поршні виготовляють з алюмінієвого кремній сплаву, а для блоку циліндрів використовують чавун. У цих матеріалів різна теплопровідність і різний коефіцієнт теплового розширення. Це призводить до того, що на початку роботи двигуна, поршень нагрівається і збільшується в діаметрі швидше, ніж збільшується внутрішній діаметр циліндра.

При і без того малих зазорах, це може призводити до підвищеного зносу циліндрів, а в гіршому випадку, до заклинювання поршня. Для вирішення цієї проблеми, під час відливання поршня, в тіло заготовки впроваджують спеціальні сталеві або чавунні елементи, які стримують різка зміна діаметра. Для зменшення теплового розширення і відведення тепла, на деяких типах двигуна, використовуються системи подачі масла у внутрішню порожнину поршня.

Поршневий палець забезпечує шарнірне з’єднання поршня і верхньої головки шатуна. Під час роботи двигуна, на поршневий палець впливають значні змінні сили.

Палець і отвори під палець повинні сполучатися з мінімальним зазором, що забезпечує мастило. На двигунах ВАЗ використовується два типи шарнірного з’єднання «поршень-палець-шатун». На порушених моделей 2101, 21011, 2105, 2108, 21083 – палець встановлюється у верхній голівці шатуна по щільній посадці, що виключає його обертання. Отвір у поршні під поршневий палець виконано з зазором, забезпечуючи вільне обертання.

Надалі від цієї схеми відмовилися і перейшли на схему з «плаваючим» пальцем. На порушених моделей 21213, 2110, 2112, 21124, 21126, 11194, 21128 – палець встановлюється з мінімальним зазором і в головцішатуна, і в отворах поршня. Для виключення осьового зміщення пальця, в поршні, в отворах під поршневий палець встановлюються стопорні кільця. Під час роботи, у пальця є можливість провертатися, забезпечуючи рівномірне спрацьовування поверхонь.

Для забезпечення надійної змащення пальців, в бобишках передбачені спеціальні отвори.

За результатами фактичного виміру отвору під поршневий палець, поршням присвоюється одна з трьох категорій (1-а, 2-а, 3-я). Різниця в розмірах для категорій становить – 0,004мм. Номер категорії клеймується на днище. Для забезпечення необхідного зазору, поршневі пальці, по зовнішньому діаметру поділяються на три класи.

Відмінність в розмірах становить – 0,004 мм. Маркування класу проводиться фарбою по торця пальця: синій колір – перший клас, зелений – другий, червоний – третій клас. При складанні, поршня першої категорії повинен підбиратися палець першого класу і т.д.

Особливістю роботи шатунного механізму, є те, що до досягнення верхньої мертвої точки, поршень притиснутий до однієї сторони циліндра, а після проходження ВМТ – до іншої сторони циліндра.

При наближенні до верхньої мертвої точки, на поршень діє максимальне навантаження, отже зростає сила тиску на палець. Зростає сили тертя перешкоджають повороту поршня на пальці. При таких умовах поворот може відбувається стрибкоподібно, зі стуком об стінку циліндра.

Для того, щоб знизити динамічні навантаження і шум, застосовують поршні зі зміщеним отвором під поршневий палець. Ось отвори зміщена в горизонтальній площині від осі поршня. У працюючому двигуні це призводить до виникнення моменту сили, який полегшує подолання сил тертя. Таке конструктивне рішення дозволяє добитися плавності, при зміні точок контакту поршня з циліндром.

На такі вироби обов’язково наноситься мітка для правильної орієнтації при його установці. Однак, чим більше буде знос циліндрів і спідниці, тим більшою мірою буде проявлятися стукіт в циліндрі.

Існують поршні, в яких застосовується не тільки горизонтальне зміщення осі пальця, але і вертикальне. Таке зміщення веде до зменшення компресійної висоти.

Поршні, з додатковим зміщенням осі отвору під палець вгору, застосовуються для тюнинговой доопрацювання двигуна. В якості основної характеристики для таких поршнів використовується величина зсуву, яка вказує на скільки зміщений центр отвору під палець, в порівнянні зі стандартним виробом.

На ринку продажів, поршень представлений значною кількістю вітчизняних і закордонних виробників. Незалежно від виробника, вони повинні відповідати вимогам, розрахованим для конкретної моделі двигуна. Поршні, що входять в комплект, не повинні відрізнятися за масою більше ніж на ± 2,5 грам. Це дозволить знизити вібрації працюючого двигуна. Для роздрібної мережі, в комплекти підбираються поршні однієї вагової групи. У разі необхідності можна здійснити підгонку поршня по масі.

Зазор між циліндром і поверхнею поршня повинен відповідати величині встановленої для даної моделі двигуна.

Поршні номінального розміру за своїм діаметром відносять до одного з п’яти класів. Різниця між класами становить 0,01 мм.

Класи маркуються на днище буквами – (А, В, С, D, Е).

У якості запасних частин поставляються поршні класів – А, С, Е. Цих розмірів досить, щоб здійснити підбір деталей для будь-якого блоку циліндрів і забезпечити необхідний зазор.

Поршні ВАЗ 11194 і ВАЗ 21126 мають тільки три класи (A, B, C) з розмірним кроком – 0,01 мм. Крім номінальних розмірів, виготовляються поршні 2-х ремонтних розмірів, зі збільшеним зовнішнім діаметром на 0,4 і 0,8 мм.

Для розпізнавання, на днищах ремонтних виробів стаÐ

Конспект уроку “Трактори” за темою «Деталі шатунно-поршневої групи»

Шатуни в результаті експлуатації двигунів отримують такі несправності: вигин і скручування, знос отвору під втулку верхньої головки, посадочних місць під вкладиші, поверхонь роз’єму шатуна і кришки, а також опорних поверхонь під головки і гайки шатунних болтів.

Деталі шатунно-поршневої групи

Шатуни в результаті експлуатації двигунів отримують такі несправності: вигин і скручування, знос отвору під втулку верхньої головки, посадочних місць під вкладиші, поверхонь роз’єму шатуна і кришки, а також опорних поверхонь під головки і гайки шатунних болтів.
Перевірити вигин і скрученность шатуна можна на спеціальному приладі (рис. 1 а), який має підставку з вертикальною стійкою і повірочної плитою. Нижню головку шатуна надягають на розсувну оправлення зі змінними сегментними шпонками і затискають гвинтом.

Усувають вигин і скручування шатуна в холодному стані за допомогою спеціальних пристосувань. Скручування ліквідують комірчиком, попередньо затискаючи шатун в лещата, а вигин – гвинтовим пристроєм або пресом. Знос верхнього і нижнього отворів шатуна визначається їх діаметрами. Діаметри отворів вимірюють в двох взаємно перпендикулярних площинах і двох перетинах. Перетину вибирають від торців отворів головок шатуна на відстані 1/4 їх товщини. Замір нижнього отвору передбачається при нормальному зусиллі затягування шатунних болтів. Діаметр верхнього отвору шатуна повинен забезпечувати посадку втулки з натягом 006-015 мм.

Якщо найменший натяг виконати не можна, то отвір розточують під ремонтну втулку, що має збільшений зовнішній діаметр на 05 мм, на токарному верстаті, причому овальність і конусність отриманого отвору не повинні перевищувати 002 мм.

Мал. 1. Прилади для перевірки прямолінійності шатуна і пружності поршневого кільця

Поршні при ремонті можуть мати такі дефекти: знос поршневих канавок, тріщини і задирки на стінках, знос отворів в бобишках і нагар на днищі і канавках. Поршневі канавки зношуються нерівномірно. Найбільш сильно зношується верхня канавка, так як вона знаходиться в особливо важких умовах. Поршні з канавками, зношеними понад допустимих значень, бракують. Іноді канавки під кільця протачивают збільшеної ширини. Однак цей метод відновлення отримав обмежене поширення, так як робота двигуна з такими кільцями призводить до вібрацій, відбувається пропуск газів в картер. Отвори в бобишках розгортають під великий ремонтний розмір поршневого пальця. Для дотримання перпендикулярності осей поршня і пальця застосовують розгортку з напрямних хвостовиком, який дозволяє утримувати інструмент відразу з двох сторін отвору незалежно від того, обробляється одна або дві поверхні одночасно. Відхилення осей від перпендикулярного положення допускається не більше 005 мм.

Поршні з тріщинами і глибокими подряпинами замінюють. Наявність тріщин встановлюють за характером звуку, що виникає від удару по поршню невеликим металевим предметом. У разі наявності тріщини виходить сухою деренчливий звук.

Нагар видаляють металевим інструментом, причому при очищенні в канавки заправляють різці, які за допомогою оправлення обертають по колу поршня.

Поршневі пальці зношуються по всій довжині. Якщо знос пальців по діаметру перевищує 003 мм, то їх ремонтують або замінюють.

При ремонті пальці шліфують під зменшений ремонтний розмір або хромують. Шліфують на круглошліфувальних або токарному верстаті з використанням супортні-шліфувального пристосування, яке має шліфувальний круг з приводом від електродвигуна і кріпиться на супорті верстата. Овальність обробленого пальця допускається не більше 0005 мм. Як правило, поршневі пальці при відновленні первісного розміру піддають пористій хромування, найбільш сприятливих 214 приємному для утримання мастильного матеріалу в порівнянні з гладким шаром хрому. Необхідний діаметр пальця отримують шляхом шліфування.

Поршневі кільця, що мають знос поверхонь і втратили необхідну пружність, бракують. Браковані кільця заміняють новими, підібраними відповідно до ремонтним розмірам поршня і циліндра.

Перевіряють пружність кілець на приладі (рис. 1 б), що складається з платформи і рухомого упору, між якими встановлюють перевіряється кільце, а також з механізму для визначення маси з вантажами відліковими шкалами. при вимірі пружності стик кільця в своєму розпорядженні збоку, утримуючи кільце в вертикальному положенні шляхом натискання рукояткою з болтом. Потім переміщують вантажі механізму для визначення маси таким чином, щоб зазор в стику кільця відповідав номінального значення згідно з технічними умовами. У цьому положенні за шкалою ваг визначають значення пружності.

При комплектуванні деталей шатунно-поршневої групи враховують ремонтні розміри, які на гільзах вказуються на верхньому торці, а на поршні – на днище або нижньому торці. Поршневі кільця по канавках поршня повинні переміщатися вільно, але без качки і заїдань. Зазор між торцем кільця і канавкою заміряють щупом і при необхідності торці обробляють шліфувальною шкуркою на рівній поверхні.

Відремонтовані поршні, шатуни і поршневі пальці збирають за допомогою спеціального пристосування. Для цього поршень попередньо нагрівають у ванні до 80-90 ° С, протирають і змащують верхню втулку шатуна і палець поршня. Потім вставляють шатун в поршень, за допомогою оправлення центрують отвори і до упору оправлення запресовують поршневий палець в поршень. При цьому необхідно звертати увагу на правильність їх взаємного розташування.

Після з’єднання шатуна з поршнем встановлюють стопорні кільця поршневих пальців і проводять зважування. Різниця мас зібраних комплектів не повинна перевищувати значень, що регламентовані технічними умовами.

Не підлягають використанню шатуни з обломами і тріщинами, з аварійними вигинами. Допустимий вигин шатунів, виміряний на довжині 100 мм, становить 003-004 мм, а допустиме скручування – 004-006 мм. для визначення вигину (непараллельности) і скрученности (перекосу) верхньої головки шатуна щодо нижньої шатун в зборі з кришкою встановлюють на прилад (рис.2).

Мал. 76. притертість поверхні клапана і сідла

Нагар видаляють в ваннах з розплавом солей або обробкою кісточкової крихтою. Стан канавок визначають шаблоном (рис.3). Поршень вважається непридатним, якщо відповідна платівка шаблону входить в канавку більш ніж на ‘А глибини. Вибраковують поршні з зносом спідниці більш допустимого, тріщинами, глибокими подряпинами. У повторно використовуваних порушених отвори в бобишках розгортають під палець збільшеного розміру. Допустиме відхилення перпендикулярності осі отвору під палець до осі поршня не повинно перевищувати 0035 мм на довжині 100 мм. Допустиме відхилення маси поршнів одного комплекту від 4 до 20 м

Зазор контролюють за допомогою стрічки-щупа (рис. 4) товщиною 008 шириною 13 і довжиною 200 мм. Зусилля протягування стрічки визначається ручними пружинними вагами.

Мал. 2. Перевірка шатуна на вигин і скручування:

1 – шатун; 2 – розтискних оправлення; 3 – призма; 4 – індикатор

Мал. 3. Перевірка висоти поршневий канавки шаблоном

Мал. 4. Підбір поршнів по циліндру вимірювальної стрічкою з динамометром

Мал. 5. Перевірка поршневих кілець на просвіт

Поршневі пальці з тріщинами вибраковують, а зношені більш допустимого відновлюють холодної роздачею (після відпалу) з наступною механічною і термічною обробкою або нанесенням пористого хрому.

Зношені або втратили пружність поршневі кільця вибраковують. Натомість їхні двигуни комплектують новими кільцями, які підбирають за розмірами поршня і циліндра. При підборі кілець по поршням щупом перевіряють зазор кільця по висоті канавки, який повинен знаходитися в заданих межах. У разі заїдання кільце шліфують на дрібнозернистим наждачним папером.

Підбір кілець по циліндру полягає у визначенні щупом зазору в стику і перевірці прилягання кільця до стінки циліндра. Для цього кільце (рис.5) встановлюють в еталонну гільзу в площині, перпендикулярній осі циліндра, і за допомогою електролампочки просвічуванням визначають зазор, який на довжині дуги 60 мм не повинен перевищувати 003 мм. Зазор в стику кілець повинен бути в межах: для компресійних 03-06 мм, для маслоз’ємних 015-045 мм. Поршневі пальці до поршнів підбирають по розмірній групі отворів в бобиках.